基于电子纸技术的无线电子标签研究

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  1引言

  射频技术已获得广泛应用,尤其是在各行各业的治理中,如:银行的电子钱包、商业会员卡、公交卡、医疗保险卡、食堂售饭卡、门禁考勤卡、身份证卡等,随着管理的计算机化,基于射频技术的应用将越来越广,无线电子标签就是基于射频技术产生的。具有显示功能,可通过计算机进行集中管理。电子纸(ePaper)是新一代的显示装置,其特点是对比度超高,超低功耗.只有刷新屏幕时才用电,断电保持显示,超薄,最薄可做到0.1mm,柔韧性良好,可任意弯曲折叠.基于电子纸以上特性.这里采用电子纸这一新型显示元件设计一种无线电子标签。

  2无线电子标签的工作原理

  无线电子标签又名智能标签(Tag或SmartLabe1),其核心是采用射频识别RFID(RadioFrequencyIdentification)技术的,具有一定存储容量的器件。射频识别RFID是一种非接触式的自动识别技术.它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,无须人工干预.可工作于各种恶劣环境。无线电子标签由IC器件、感应天线、通信接口以及显示模块组成。无线电子标签的读写过程:读写设备(基站)通过天线定时向四周环境辐射电磁波,然后进入接收状态,等待电子标签(应答器)应答。由于RFID自身不含电源,因此RFID进入电磁场时,首先通过自带的天线耦合读写器发射电磁波,将其整流滤波.对内部的一个电容充电。当电容电压上升到特定值时.无线电子标签已具备足够能量,此时电子标签启动。控制器件与电子纸显示模块通信,将一些数据发送到电子显示模块中,并返回信号给读写器。

  无线电子标签IC依据ISO/IECl5693使用13.56MHz频率。无线标签上除IC外还有RF电路和电子纸用的驱动电路、内存和升压电路等。ISO/IEC15693是通过电磁感应获得电压的通信方式这里所开发的元件的电压为+3V,由于驱动电子显示元件需+15V.因此使用升压电路,并采用独立电源为电子纸驱动模块供电。系统硬件框图如图1所示。

  

  3电子纸显示模块

  电子纸是在两层透明软片问夹放带静电的有色小球.两种颜色颗粒、各带正负不同电荷。胶片外面加以正负电极,因为同性排斥、异性相吸原理,小球位置移动,从而点亮某段。电子纸真值表与静态显示液晶模块相类似分为SEG段和TopPlane段.当SEG段和TopPlane段存在电势差时,电子纸中的电子墨水就会移动,相应段就会点亮或熄灭。

  电子纸需要专门的驱动器才能驱动显示,这里电子纸驱动器件采用EPSON公司生产的slc05112.slc05112内置接口电路和驱动电子纸模块,3V供电,便于与MCU通信。电子纸驱动模块分别与MCU的I/O端口相连接.通过I/O端口模仿电子纸驱动模块时序图。主控制器可以通过软件实现电子纸驱动模块的初始化启动、刷新显示和关断。图2为电子纸驱动接口设计电路连接。

  

  RFID获取数据后刷新显示电子纸.电子纸掉电后仍可以显示,因此该系统设计功耗低,slc05ll2在待机状态下电流只有O.1µA,在1=作情况下也仅有28µA,1节CR2032电池即可保证其一年的工作年限。

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