[发明专利]一种嵌入式物联网传感标签

说明书

技术领域

 本发明涉及一种医疗物联网传感接入设备。

背景技术

 环境的数据作为全面感知的一大类有着重要的意义，通过环境传感终端的研发，可实时监控工作区域的温湿度的状态。当被测量值超过上下限报警阈值时，可实现通过多种方式发送报警信号。

发明内容

 一种嵌入式物联网传感标签由电池、MCU、RFID数据发送、传感器、电压监测、天线组成。电池通过电池焊脚连接到PCB电路板的正负极电路，MCU和传感器通过SPI数据线连接，MCU和RFID数据发送器通过SPI数据线连接，天线由433M贴片PCB天线组成。电池由CR2032钮扣电池组成，用于提供能量。MCU由ARM的Cortex-M3内核的芯片EFM32TG840F32组成。RFID数据发送由nRF905组成，用于数据无线发送。传感器由环境温度高精度传感器SSH501组成，采用差分阶梯补偿特性温度方法，精度可达0.01度。电压监测，由电阻分压定期检测，当电压低于1.8伏特时变发出中断信息，通过MCU将电池低电压信号传送到系统，从而通知用户更换标签。

 温湿度监测采集数据流程，MCU先发送控制命令给温湿度传感器，然后等待接受数据，当接受到温湿度数据后，返回给温湿度传感器命令，然后关闭温湿度传感器。MCU对接收到的温湿度数据进行差分和非线性梯度补偿分析，使得精度可达0.01度。

附图说明

    图1 传感标签结构图。

   图2 传感器和MCU连接图。

    图3 控制命令代码表。

    图4 温度采集流程图。

具体实施方式

 有源RFID工作于433M频段或2.4G频段，标签工作的能量由电池提供，电池、Soc、传感器与天线一起构成有源电子标签，不同于被动射频的激活方式，在电池更换前一直通过设定频段外发信息。 Soc软件设计了冲突算法，减少了数据碰撞、丢包问题，提高了信道利用率。标签硬件结构如图1所示：

   传统的模拟式温湿度传感器在测量温湿度时需要进行复杂的校准和标定,而且需要设计复杂的信号调理电路和模数转换电路,不便于应用。SH T11是瑞士Sensirion 公司生产的带有I2 C 总线的数字式温湿度传感器,具有免调试、免标定、测量分辨率可编程调节(8/ 12/ 14 位数据) 、CRC 传输校验、超小封装尺寸等特点;同时集成了温湿度传感器,可以进行温度补偿的湿度测量,并提供高质量的露点计算功能,测量精度高，如图2为与MCU的连接图。

系统软件设计

SHT11 的指令集如下图所示。在指令开始时,需发送一组启动命令表示数据传输的初始化,体现为当SCK 时钟为高电平时,DATA 由高电平翻转为低电平,紧接着SCK 变为低电平,随后是在SCK时钟为高电平时,DATA 翻转为高电平。启动命令发送完毕,发送控制命令, 控制命令包含3 个地址位和5 个命令位,如图3 所示。

测量过程

温湿度监测站采集数据流程如图4所示，发送完启动命令和控制命令后,MCU 要等待测量结束,该过程大约需要11/ 55/ 210 ms ,分别对应8/ 12/ 14 bit 测量。SHT11 通过下拉DATA 至低电平表示测量结束,MCU 在触发SCK 时钟前必须等待该“数据备妥信号”。SHT11 接着传输2B的测量数据和1 B 的CRC 奇偶校验码。MCU 需要通过下拉DATA 为低电平来确认每个字节。所有的数据从MSB(最高有效位) 开始,右值有效(例如对于14 bit 数据,从第三个SCK时钟起算作MSB ;而对于8 bit 数据,首字节则无意义)。以CRC 数据的确认位表明通信结束。如果不使用CRC-8校验,控制器可以在测量值LSB 后,通过保持确认位ACK高电平来中止通信。在测量和通信结束后, SHT11 自动转入休眠模式。为保证自身温升低于0. 1 ℃,SHT11 的激活时间不要超过15 %(例如对于12 bit 精度测量,每秒最多进行3 次测量) 。

 最后通过无线传输模块传输到接收端进行分析和处理。