基于RFID测温系统的设计

吴雯婧 王业然 徐奉娣 胡峰

摘 要：设计了一套用于控制医学药品生产车间温度的测温系统。此系统采用核心STC89C52电路、无线射频模块电路、测温模块电路等组件实现了超温警报、温度信息储存和无线传输，同时通过无线射频技术传输实时温度，并显示在接收端。本设计适用于在险恶环境下对产品的温度监控，有效的提高了药品在生产过程中的效率以及减少药品储存和运输过程中的损耗。

关键词：RFID;无线传输;信息储存;温度监控

一、研究背景

药品药性的稳定性是极其重要的。其稳定性，这个直接关系到产品的质量。换句话说，直接影响到患者的病情。所以，药品生产和运输时的稳定性也是新药上报时的重要指标。不难看出，国家对其的重视程度。影响药品生产和运输时稳定性的影响分为两种：一是化学因素，比如PH值、酶等等，二是物理因素，包括温度、湿度、光照、O2……其中温度可以影响药品制作时的化学反应，温度作为催化剂或是加快药品反应或是减慢药品反应，更甚者产生有害物质。

在药物生产过程中，湿度，光照，O2对药品的稳定性都有很大的影响，这就导致员工不能实时呆在生产车间里检测这些影响因素。因此我们设计了一款基于无线射频的测温系统，本设计可以实现中距离的对温度的监控。

二、硬件设计方案

（一）主机硬件电路设计

本设计的核心是STC89C52RC。此单片机的最小系统电路由复位电路、时钟电路和电源电路构成。单片机最小系统原理图如图1所示。

VCC和GND为单片机的电源引脚，为单片机提供电源。复位电路由按键S1、电解电容EC1和电阻R1组成，可以实现可以手动复位，也可以上电自动复位。钟电路由晶振Y1、瓷片电容C1和C2组成。如果要正常工作，时钟电路是必不可少的。在本设计，时钟电路自动发出系统时间，让控制芯片正常工作。发送控制芯片正常工作的时钟信号，一般把这种工作方式称为“拍”，这样才能让整个控制系统能正常工作[2]。

（二）从机硬件系统

本设计基于TI公司的MSP430G2553芯片。无线收发功能部分采用了NRF24L01型无线芯片。温度检测部分采用了DS18B20单线数字测温芯片。此芯片可以在现场采集温度数据，然后将温度数据直接转换成数字信号输出到接收端（该传感器测量温度范围是-55℃-125℃，测量的精度为0.125℃）[3]。

三、软件设计方案

（一）主机软件设计

主机部分流程图如图2所示：首先完成LCD显示屏、无线传输、射频识别各个模块的初始化，第二步标志位置位，表示已经完成初始化。

第一步对显示屏进行初始化，第二步配置无线模块地址保证可以接受功能，第三步初始化RFID模块。初始化完成后，开始接收温度信息，接着，将接到的温度数据在LCD屏幕上显示出来。如果非接触式无线射频接近射频读写模块的时候，将卡的ID与用户的ID进行对比，如果为用户ID则提示用户进行按键操作，同时按键功能查询，用户可选择温度信息写入无线射频卡中，清除卡中原有的温度信息，显示卡内新的温度信息。完成按键选择后IC卡主控制器执行相应的功能，对无线射频卡进行对应操作。

（二）从机软件设计

对MSP430进行时钟配置、IO端口配置，初始化无线传输部分和温度采集模块。定时器每2秒触发一次中断，并在中断中对温度采集标志设置位置。每两秒转化一次温度序列。温度转化完成后，将数据写入无线射频模块的发送区域，完成数据发送。在等待定时器置位过程中处理器进入低功耗模式，从而可以降低无线射频整个模块的能耗，达到节能的目的。

四、设计实现结果

取一只普通温度计，将本设计与普通温度计显示示数进行对比，采用室外朝阳，室外背光，室内不同光照环境下进行对RFID测温系统进行模拟测试。记录下在普通温度计和LED屏幕上的温度显示示数然后两者进行对比。如果误差百分比能在2%之内，那我们就可以认为此系统的运行可靠，功能实现。测试数据如下表所示：

经检验，测温系统工作良好。

五、结论

本设计是一套可以在中長距离进行温度实时RFID监测的系统，温度数据信息可以储存在无线射频IC卡内，提高了对温度实时监测的能力，无形中又提高了生产、运输、保存等各项工作的效率。本系统设计简约美观，可应用于仓库存储、货物生产、货物运输等情况，可以实时监控各环节温度高低，更好的处理货物，以保证各项温度指标处于安全范围。所以，基于射频识别的温度检测系统设计具有无限广阔的未来！

参考文献：

[1]盘红华.基于RFID的自动化仓储管理系统解决方案[J].物流技术，2013，32（19）：259-261.

[2]胡慧，张彪.基于51单片机的无线测距系统[J].传感器世界，2011，17（11）：33-36.

[3]王立宏，王曙燕.基于射频识别技术的超市管理系统[J].西安邮电学院学报，2012，17（03）：73-77.

基金项目：徐州工程大学生创新项目（XCX2019035）资助