可穿戴无线生物体征监测标签设计与实现

发布时间：2017-09-30 13:34

  本文关键词：可穿戴无线生物体征监测标签设计与实现

  更多相关文章： RFID标签 体征监测 ISO/IEC 18000-6C 可穿戴

【摘要】：近几年来随着物联网的逐渐普及,对具有感知功能的无线网络节点的需求也在逐渐增加。作为物联网感知层关键技术之一的射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术由于其非接触、信息处理快的特点也已经在各个领域中获得应用和推广,如物流和安全等领域。而最近在健康医学领域的应用监测也成为了人们研究的热点,由于现在低功耗技术的进步,给利用RFID设备集成传感和信号处理能力实时监测生物体征(如体温、血压、心率)的设想提供了可能,应用于人体运动跟踪的可穿戴RFID传感器标签也在被越来越多人研究。因此,将RFID技术和传感技术融合具有很大的研究价值和发展前途。本文旨在利用分离元器件设计一款小型化的具有体征感知功能的可穿戴电子标签,实现对人体体温和脉搏的监测。本文首先对本次设计的研究背景和意义进行了介绍,重点分析了RFID技术和传感技术在当今的发展趋势和将这两种技术结合在一起的必要性;其次,分别对射频识别系统的原理以及标签与读写器的交互过程进行了分析,对ISO/IEC 18000-6C协议进行了解析,重点分析了协议的物理层和标签识别层,并提出了本次设计的系统架构;紧接着对本次设计中硬件电路的各模块的设计方法进行介绍,包括天线、射频电路、数字基带电路,随后重点提出了能量管理方案来降低功耗;再次,分析了利用混合编程对标签的软件开发的相关流程和算法,其中包括初始化、编解码、以及与外设通信等流程;最后,搭建测试平台,对完成后的标签进行了协议一致性测试,包括盘存、读写等操作,以及自定义命令的测试。
【关键词】：RFID标签 体征监测 ISO/IEC 18000-6C 可穿戴
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH772.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 具有感知功能的RFID技术和可穿戴设备的发展现状10-14
• 1.2.1 RFID技术和传感技术发展现状10-13
• 1.2.2 可穿戴设备发展现状13-14
• 1.3 本论文组织结构14-15
• 第二章 标签协议分析与架构设计15-26
• 2.1 RFID系统工作原理15-17
• 2.2 ISO/IEC 18000-6C协议分析17-25
• 2.2.1 ISO/IEC 18000-6C物理层19-20
• 2.2.2 ISO/IEC 18000-6C命令应答及协议描述20-25
• 2.3 标签架构设计25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 标签硬件电路的实现26-47
• 3.1 天线26-30
• 3.1.1 概述26-27
• 3.1.2 本次标签天线设计技术指标27
• 3.1.3 本次标签天线设计技术难点以及拟采取的技术方案27-28
• 3.1.4 标签天线设计28-30
• 3.2 射频模拟前端设计30-33
• 3.2.1 匹配电路30-31
• 3.2.2 整流电路31
• 3.2.3 解调电路31-32
• 3.2.4 唤醒电路32
• 3.2.5 反向散射调制电路32-33
• 3.3 数字基带部分33-42
• 3.3.1 心率传感电路34-37
• 3.3.2 温度传感电路37-39
• 3.3.3 微处理器39-41
• 3.3.4 存储器41-42
• 3.4 标签的能耗管理42-46
• 3.4.1 标签的功耗分析43
• 3.4.2 MSP430的低功耗结构43-45
• 3.4.3 设计采用的低功耗方式45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 标签软件的开发与实现47-67
• 4.1 连续工作模式下的标签工作流程47-48
• 4.2 标签唤醒初始化分析48-51
• 4.3 标签编解码流程分析51-59
• 4.3.1 C语言与汇编语言比较51-52
• 4.3.2 标签解码流程52-55
• 4.3.3 标签编码流程55-59
• 4.4 标签协议实现59-61
• 4.5 MCU与外设通信61-65
• 4.6 传感数据的采集65-66
• 4.7 本章小结66-67
• 第五章 标签测试67-77
• 5.1 测试方案与测试平台的搭建67-69
• 5.2 标签协议一致性测试69-72
• 5.3 自定义传感采集命令的测试72-76
• 5.4 标签可穿戴示例76
• 5.5 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83

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本文编号：948518