基于RFID供電的理論永久性電子墨水屏標簽設計與實現

王璐明 肖海峰

摘 要 文中設計并實現了一個基于RFID供電的電子墨水屏標簽，硬件部分主要由能量收集整流系統、arduino、BLE低功耗藍牙等器件組成。此無源系統中，通過帶NFC功能的手機給其供能，使其微處理器arduino和BLE正常工作，等待手機發送內容后，在墨水屏中顯示。測試表明無源墨水屏工作穩定，使用便利。

關鍵詞 電子墨水屏 電子標簽 RFID應用

中圖分類號：TP368.1文獻標識碼：A

0引言

目前，電子墨水屏以其極低功耗、無需驅動、斷點后長時間保存、強光下可視、柔性結構引起極大關注。本文決定應用現有技術從電子墨水屏的現實應用做起，創新性的打造一款RFID供電的理論永久性電子墨水屏標簽并展示其實物。

1硬件設計

1.1總體設計

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接收外界傳輸數據，再由arduino控制輸出到顯示端，顯示端可視化傳輸的數據。

1.2硬件系統設計

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、整流變壓的轉換電路、arduino內核與ble結合的數據處理電路、以及外接顯示電路構成。

NFC射頻有300mw的發射能量，arduino耗能不足50mw，藍牙BLE只要不到10mw，墨水屏更新時幾十mw，故取能電路的線圈從外界13.56MHZ的震蕩場源發出的無線電場中取得的能量足夠系統使用。震蕩電場經整流、升壓，能直接驅動arduino內核與BLE工作，從而接收到手機藍牙發送的數據。這些數據再由arduino通過SPI通信傳輸到墨水屏端，便實現了從智能終端到墨水屏的數據傳輸及顯示。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簽將能長時間顯示所需的數據。

2軟件系統設計

軟件系統主要是系統主控以及智能終端的應用開發。智能終端應用主要是完成開啟NFC供電，再自動連接墨水屏系統藍牙，最終顯示數據發送界面供使用者發送需顯示的數據。系統主控的任務在于得到供電啟動時，開啟藍牙供智能端連接，連接后等待數據傳輸，最后將數據通過SPI輸出到墨水屏端顯示。

3系統調試與分析

本文系統開發的實物如下圖所示。

基于RFID供電的無源電子墨水屏系統調試過程如下：

（1）啟動智能終端的應用，開啟智能終端NFC以及藍牙;

（2）將手機靠近墨水屏主控板，對其供電;

（3）待藍牙連接成功后，在發送界面發送需要顯示的內容;

（4）等待墨水屏刷新顯示。

在調試過程中，系統初始化速度能滿足要求，且連接后數據發送及顯示都較為穩定，能實現對系統的有效控制。

4結語

隨著電子技術的進步與成熟，RFID被廣泛使用，但其一直被用于無線信息傳輸，本文發現并應用其功率完成足夠一些現代低功耗集成電路的特點，擴展了該項技術的應用。此外，本文開發的無源極低功耗電子墨水屏，符合便捷使用、綠色環保的要求，具備極大的應用價值，相信成品能給人們日常生活帶來更多便利。

參考文獻

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