基于RFID供電的理論永久性電子墨水屏標(biāo)簽設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王璐明 肖海峰

摘 要 文中設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于RFID供電的電子墨水屏標(biāo)簽，硬件部分主要由能量收集整流系統(tǒng)、arduino、BLE低功耗藍(lán)牙等器件組成。此無源系統(tǒng)中，通過帶NFC功能的手機(jī)給其供能，使其微處理器arduino和BLE正常工作，等待手機(jī)發(fā)送內(nèi)容后，在墨水屏中顯示。測試表明無源墨水屏工作穩(wěn)定，使用便利。

關(guān)鍵詞 電子墨水屏 電子標(biāo)簽 RFID應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP368.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

目前，電子墨水屏以其極低功耗、無需驅(qū)動(dòng)、斷點(diǎn)后長時(shí)間保存、強(qiáng)光下可視、柔性結(jié)構(gòu)引起極大關(guān)注。本文決定應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)從電子墨水屏的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用做起，創(chuàng)新性的打造一款RFID供電的理論永久性電子墨水屏標(biāo)簽并展示其實(shí)物。

1硬件設(shè)計(jì)

1.1總體設(shè)計(jì)

如圖一所示，電子墨水屏分供能端、控制端、顯示端三部分，其中供能端利用NFC原理、射頻卡原理以及合理的整流電路將外界的交流能量整流成可直接供單片機(jī)和外圍器件使用的直流電源。控制端通過BLE接收外界傳輸數(shù)據(jù)，再由arduino控制輸出到顯示端，顯示端可視化傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

1.2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件總體電子線路圖如下圖所示。RFID供電的電子墨水屏由基于射頻卡原理的取能電路、整流變壓的轉(zhuǎn)換電路、arduino內(nèi)核與ble結(jié)合的數(shù)據(jù)處理電路、以及外接顯示電路構(gòu)成。

NFC射頻有300mw的發(fā)射能量，arduino耗能不足50mw，藍(lán)牙BLE只要不到10mw，墨水屏更新時(shí)幾十mw，故取能電路的線圈從外界13.56MHZ的震蕩場源發(fā)出的無線電場中取得的能量足夠系統(tǒng)使用。震蕩電場經(jīng)整流、升壓，能直接驅(qū)動(dòng)arduino內(nèi)核與BLE工作，從而接收到手機(jī)藍(lán)牙發(fā)送的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)再由arduino通過SPI通信傳輸?shù)侥炼?，便?shí)現(xiàn)了從智能終端到墨水屏的數(shù)據(jù)傳輸及顯示。利用電子墨水屏斷電仍能保持顯示的特性，制成的電子墨水屏標(biāo)簽將能長時(shí)間顯示所需的數(shù)據(jù)。

2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)主要是系統(tǒng)主控以及智能終端的應(yīng)用開發(fā)。智能終端應(yīng)用主要是完成開啟NFC供電，再自動(dòng)連接墨水屏系統(tǒng)藍(lán)牙，最終顯示數(shù)據(jù)發(fā)送界面供使用者發(fā)送需顯示的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主控的任務(wù)在于得到供電啟動(dòng)時(shí)，開啟藍(lán)牙供智能端連接，連接后等待數(shù)據(jù)傳輸，最后將數(shù)據(jù)通過SPI輸出到墨水屏端顯示。

3系統(tǒng)調(diào)試與分析

本文系統(tǒng)開發(fā)的實(shí)物如下圖所示。

基于RFID供電的無源電子墨水屏系統(tǒng)調(diào)試過程如下：

（1）啟動(dòng)智能終端的應(yīng)用，開啟智能終端NFC以及藍(lán)牙;

（2）將手機(jī)靠近墨水屏主控板，對其供電;

（3）待藍(lán)牙連接成功后，在發(fā)送界面發(fā)送需要顯示的內(nèi)容;

（4）等待墨水屏刷新顯示。

在調(diào)試過程中，系統(tǒng)初始化速度能滿足要求，且連接后數(shù)據(jù)發(fā)送及顯示都較為穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的有效控制。

4結(jié)語

隨著電子技術(shù)的進(jìn)步與成熟，RFID被廣泛使用，但其一直被用于無線信息傳輸，本文發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用其功率完成足夠一些現(xiàn)代低功耗集成電路的特點(diǎn)，擴(kuò)展了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。此外，本文開發(fā)的無源極低功耗電子墨水屏，符合便捷使用、綠色環(huán)保的要求，具備極大的應(yīng)用價(jià)值，相信成品能給人們?nèi)粘Ｉ顜砀啾憷?/p>

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