孫玥

摘要：本系統(tǒng)創(chuàng)新地采用近距離無(wú)線通訊（NFC）技術(shù)。開(kāi)發(fā)出一種基于NFC技術(shù)的土壤濕度無(wú)源檢測(cè)系統(tǒng)，將濕度傳感器，MCU與RF NTag芯片集成為一枚的無(wú)源濕度標(biāo)簽，放置在靠近花盆內(nèi)壁處的土壤中用以檢測(cè)環(huán)境濕度數(shù)據(jù)，電子濕度標(biāo)簽采取無(wú)源設(shè)計(jì)，標(biāo)簽由手機(jī)靠近時(shí)產(chǎn)生的耦合感應(yīng)電場(chǎng)供電，只需在使用時(shí)啟動(dòng)標(biāo)簽即可。同時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)配套的土壤濕度檢測(cè)APP，讀取標(biāo)簽時(shí)即可在APP上顯示土壤環(huán)境的即時(shí)濕度數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：標(biāo)簽；NFC技術(shù)；低成本；無(wú)源檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP212.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0079-01

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路（圖1）

本系統(tǒng)主要由四個(gè)部分組成，傳感器，MCU處理器，RF NTag芯片（NFC芯片）以及安裝相應(yīng)安卓APP的NFC手機(jī)，如圖1所示。首先，NFC手機(jī)對(duì)標(biāo)簽天線耦合供電，濕度傳感器開(kāi)始測(cè)量土壤環(huán)境濕度，然后將測(cè)量到的濕度數(shù)據(jù)傳送給MCU處理器，MCU處理器儲(chǔ)存并處理濕度數(shù)據(jù)，之后再把濕度數(shù)據(jù)傳送給RF NTag芯片，最后傳至NFC手機(jī)并顯示。

2 硬件方案設(shè)計(jì)（圖2）

把傳感器，MCU處理器以及RF NTag芯片封裝在一塊小的電路板上，并使其具有較小的體積，將其放置在靠近花盆內(nèi)壁處的土壤中用以檢測(cè)環(huán)境濕度數(shù)據(jù)。再利用帶有NFC功能的手機(jī)去靠近這個(gè)濕度標(biāo)簽，（該過(guò)程由天線進(jìn)行連接），并通過(guò)相應(yīng)的APP將濕度傳感器測(cè)量到的濕度信息顯示在手機(jī)上，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后將濕度檢測(cè)結(jié)果直觀的展示給檢測(cè)人員，這樣檢測(cè)人員就可以無(wú)需關(guān)心檢測(cè)設(shè)備是否有電，而直接檢測(cè)即可。

3 數(shù)據(jù)接收及傳送控制

（1）標(biāo)簽成功從手機(jī)端獲得電量后，MCU將會(huì)向濕度傳感器寫(xiě)入預(yù)設(shè)的寄存器值，并對(duì)內(nèi)部相關(guān)參數(shù)進(jìn)行賦值，根據(jù)此參數(shù)濕度傳感器會(huì)立即工作得到當(dāng)前的土壤環(huán)境濕度數(shù)據(jù)并通過(guò)IIC協(xié)議將數(shù)據(jù)送至MCU。

（2）為了使標(biāo)簽硬件系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸達(dá)到更高速率，也進(jìn)一步提高軟硬件協(xié)同性能，整個(gè)硬件系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)互聯(lián)采用IIC協(xié)議（速率可達(dá)1 Mbit/s），在傳輸數(shù)據(jù)之前首先按照如下表1數(shù)據(jù)格式進(jìn)行封裝。

4 APP程序的設(shè)計(jì)

手機(jī)APP主要分為五個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括主界面和讀取界面的設(shè)計(jì)、用于讀取sram的類和方法、用于讀取和重置eeprom的類和方法、用于配置寄存器的類和方法。當(dāng)檢測(cè)人員打開(kāi)APP后，靠近標(biāo)簽可立即讀取到此時(shí)的土壤環(huán)境濕度值，若想再次讀取，只需移開(kāi)手機(jī)再次靠近標(biāo)簽即可。

5 結(jié)語(yǔ)

整個(gè)系統(tǒng)具有零功耗、低成本、體積小、易使用等特點(diǎn)。通過(guò)NFC技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)了一種非接觸式的檢測(cè)模式，通信距離在5至20厘米。對(duì)于土壤濕度的無(wú)源檢測(cè)具有突出的應(yīng)用價(jià)值，特別是可廣泛應(yīng)用于對(duì)密封性有嚴(yán)格要求的土壤環(huán)境濕度無(wú)源檢測(cè)。endprint