基于RFID測溫系統的設計

吳雯婧 王業然 徐奉娣 胡峰

摘?要：設計了一套用于控制醫學藥品生產車間溫度的測溫系統。此系統采用核心STC89C52電路、無線射頻模塊電路、測溫模塊電路等組件實現了超溫警報、溫度信息儲存和無線傳輸，同時通過無線射頻技術傳輸實時溫度，并顯示在接收端。本設計適用于在險惡環境下對產品的溫度監控，有效的提高了藥品在生產過程中的效率以及減少藥品儲存和運輸過程中的損耗。

關鍵詞：RFID;無線傳輸;信息儲存;溫度監控

一、研究背景

藥品藥性的穩定性是極其重要的。其穩定性，這個直接關系到產品的質量。換句話說，直接影響到患者的病情。所以，藥品生產和運輸時的穩定性也是新藥上報時的重要指標。不難看出，國家對其的重視程度。影響藥品生產和運輸時穩定性的影響分為兩種：一是化學因素，比如PH值、酶等等，二是物理因素，包括溫度、濕度、光照、O2……其中溫度可以影響藥品制作時的化學反應，溫度作為催化劑或是加快藥品反應或是減慢藥品反應，更甚者產生有害物質。

在藥物生產過程中，濕度，光照，O2對藥品的穩定性都有很大的影響，這就導致員工不能實時呆在生產車間里檢測這些影響因素。因此我們設計了一款基于無線射頻的測溫系統，本設計可以實現中距離的對溫度的監控。

二、硬件設計方案

（一）主機硬件電路設計

本設計的核心是STC89C52RC。此單片機的最小系統電路由復位電路、時鐘電路和電源電路構成。單片機最小系統原理圖如圖1所示。

VCC和GND為單片機的電源引腳，為單片機提供電源。復位電路由按鍵S1、電解電容EC1和電阻R1組成，可以實現可以手動復位，也可以上電自動復位。鐘電路由晶振Y1、瓷片電容C1和C2組成。如果要正常工作，時鐘電路是必不可少的。在本設計，時鐘電路自動發出系統時間，讓控制芯片正常工作。發送控制芯片正常工作的時鐘信號，一般把這種工作方式稱為“拍”，這樣才能讓整個控制系統能正常工作[2]。

（二）從機硬件系統

本設計基于TI公司的MSP430G2553芯片。無線收發功能部分采用了NRF24L01型無線芯片。溫度檢測部分采用了DS18B20單線數字測溫芯片。此芯片可以在現場采集溫度數據，然后將溫度數據直接轉換成數字信號輸出到接收端（該傳感器測量溫度范圍是-55℃-125℃，測量的精度為0.125℃）[3]。

三、軟件設計方案

（一）主機軟件設計

主機部分流程圖如圖2所示：首先完成LCD顯示屏、無線傳輸、射頻識別各個模塊的初始化，第二步標志位置位，表示已經完成初始化。

第一步對顯示屏進行初始化，第二步配置無線模塊地址保證可以接受功能，第三步初始化RFID模塊。初始化完成后，開始接收溫度信息，接著，將接到的溫度數據在LCD屏幕上顯示出來。如果非接觸式無線射頻接近射頻讀寫模塊的時候，將卡的ID與用戶的ID進行對比，如果為用戶ID則提示用戶進行按鍵操作，同時按鍵功能查詢，用戶可選擇溫度信息寫入無線射頻卡中，清除卡中原有的溫度信息，顯示卡內新的溫度信息。完成按鍵選擇后IC卡主控制器執行相應的功能，對無線射頻卡進行對應操作。

（二）從機軟件設計

對MSP430進行時鐘配置、IO端口配置，初始化無線傳輸部分和溫度采集模塊。定時器每2秒觸發一次中斷，并在中斷中對溫度采集標志設置位置。每兩秒轉化一次溫度序列。溫度轉化完成后，將數據寫入無線射頻模塊的發送區域，完成數據發送。在等待定時器置位過程中處理器進入低功耗模式，從而可以降低無線射頻整個模塊的能耗，達到節能的目的。

四、設計實現結果

取一只普通溫度計，將本設計與普通溫度計顯示示數進行對比，采用室外朝陽，室外背光，室內不同光照環境下進行對RFID測溫系統進行模擬測試。記錄下在普通溫度計和LED屏幕上的溫度顯示示數然后兩者進行對比。如果誤差百分比能在2%之內，那我們就可以認為此系統的運行可靠，功能實現。測試數據如下表所示：

經檢驗，測溫系統工作良好。

五、結論

本設計是一套可以在中長距離進行溫度實時RFID監測的系統，溫度數據信息可以儲存在無線射頻IC卡內，提高了對溫度實時監測的能力，無形中又提高了生產、運輸、保存等各項工作的效率。本系統設計簡約美觀，可應用于倉庫存儲、貨物生產、貨物運輸等情況，可以實時監控各環節溫度高低，更好的處理貨物，以保證各項溫度指標處于安全范圍。所以，基于射頻識別的溫度檢測系統設計具有無限廣闊的未來！

參考文獻：

[1]盤紅華.基于RFID的自動化倉儲管理系統解決方案[J].物流技術，2013，32（19）：259-261.

[2]胡慧，張彪.基于51單片機的無線測距系統[J].傳感器世界，2011，17（11）：33-36.

[3]王立宏，王曙燕.基于射頻識別技術的超市管理系統[J].西安郵電學院學報，2012，17（03）：73-77.

基金項目：徐州工程大學生創新項目（XCX2019035）資助