【正文】 分。 在設(shè)計(jì)中，將 OP37 的 7 腳和 4 腳分別接+12V 和 ?12V 電源，引腳 3 接上一級(jí)信號(hào)輸出端，引腳 2 通過(guò)電阻接地，引腳 6 接輸出，引腳 6 與引腳 2 之間接電阻，用于控制放大倍數(shù)。引腳1 接已知電壓作為基準(zhǔn)電壓，這里可以用電阻、可調(diào)電位器、電源經(jīng)分壓得到，引腳 2 接信號(hào)，引腳 3 接地，引腳 1 14 接 +5V 電源，引腳 6 接 5V電源，引腳 4 接單片機(jī) 引腳。 閱讀器供電電路的設(shè)計(jì) 三端穩(wěn)壓器的一種基本應(yīng)用如圖 所示 。插針 J J J J4 分別為 +5V、 ?5V、 +12V、 ?12V電壓輸出，可以用導(dǎo)線(xiàn)連接到閱讀器， J5 為接地，用于與閱讀器地線(xiàn)相接。按鍵 S1～ S4 控制編碼的輸入和存儲(chǔ)。 閱讀器程序設(shè)計(jì) 閱讀器部分主要控制數(shù)據(jù)的接收和顯示。單片機(jī)接收到預(yù)置編碼后，送四位 LED 顯示以供觀察。按鍵 S5～ S8 控制對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的發(fā)送。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)閱讀器電路的供電。為了改善紋波電壓，長(zhǎng)才輸入端接入電容 C1，同時(shí)，在輸出端接上電容 C2，以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。 I N A 1I N A +2G N D3O U T A4O U T B5V E E6I N B +7I N B 8I N C 9I N C +10V D D11O U T C12O U T D13V C C14I N D +15I N D 16U4 M A X 9 0 1I N A +R X DR 1 21 0 K+5R 1 31K5 +5 圖 抽樣判決電路 綜合以上論述，設(shè)計(jì) 2ASK 信號(hào)解調(diào)電路如圖 所示。 1I N 2I N +3V4NC5O U T6V+78U2 O P 3 7R82 0 0C60 .1 UC50 .1 UIN+ 1 2 1 2R9 2K1I N 2I N +3V4NC5O U T6V+78U3 O P 3 7R 1 02 0 0C80 .1 UC70 .1 UO U T+ 1 2 1 2R 1 1 5K 圖 放大電路 圖中 R R11 為可變電位器，用于調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)，以獲得 較高的識(shí)別正確率。即使考慮集成運(yùn)放參數(shù)的影響，輸入電阻也可達(dá) 109?以上。 只有系統(tǒng)處于諧振狀態(tài)時(shí)，傳輸效率最高。 Y01Y22Y3Y34Y15I N H6V E E7V S S8B9A10X311X012X13X114X215V D D16C D 4 0 5 2NC1G N D2O U T3V C C4O S C I L L A T O RP 3 .1P 3 .1R2 0 0V C CO U TV C CV C C40P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 / R X D10P 3 .1 / T X D11P 3 .2 / I N T 012P 3 .3 / I N T 113P 3 .4 / T 014P 3 .5 / T 115P 3 .6 / W R16P 3 .7 / R D17X T A L 218X T A L 119R S T9G N D20P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728P S E N29A L E / P R O G30E A / V p p31P 0 .7 / A D 732P 0 .6 / A D 633P 0 .5 / A D 534P 0 .4 / A D 435P 0 .3 / A D 336P 0 .2 / A D 237P 0 .1 / A D 138P 0 .0 / A D 039S T C 8 9 C 5 2 R C 圖 載波調(diào)制電路 耦合線(xiàn)圈的設(shè)計(jì) 耦合線(xiàn)圈的匹配理論包括線(xiàn)圈的尺寸、線(xiàn)圈的品質(zhì)因數(shù)以及線(xiàn)圈的阻抗匹配等。 2ASK 信號(hào)調(diào)制電路的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中，模擬開(kāi)關(guān)選擇德州儀器公司 (TI)的 CD4052B。 單片機(jī)引腳 VCC 接電源， GND 接地。51 單片機(jī) P0 口內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，為高阻態(tài)，所以不能正常地輸出高 /低電平，因此在使用該組 I/O 口時(shí)務(wù)必外接上拉電阻。 RST(9 腳 )——單片機(jī)的復(fù)位引腳。芯片內(nèi)繼承了各種保護(hù)電路，使用更加安全可靠。該方案的需要連接 ADC，線(xiàn)路較為復(fù)雜，調(diào)試需要改動(dòng)軟件，軟件編寫(xiě)也很復(fù)雜，很不方便。液晶顯示具有體積小、功耗低、顯示操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種設(shè)計(jì)。 數(shù)碼顯示的選擇 方案一：采用 LED。該電路的放大倍數(shù)更大，但該電路存在一個(gè)缺點(diǎn)，兩個(gè)大功率的三極管一個(gè)是 PNP 型、一個(gè)是 NPN 型，他們的類(lèi)型不同，很難做到兩者的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)。相對(duì)于無(wú)源晶體，有源晶振的缺陷是其信號(hào)電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差，價(jià)格相對(duì)較高。 方案二：采用無(wú)源晶振。 在設(shè)計(jì)中，我們可以設(shè)定應(yīng)答器在發(fā)送數(shù)據(jù)前先發(fā)送四位已知數(shù)據(jù)位作為識(shí)別位，然后發(fā)送四位數(shù)據(jù)位，第二章 方案論證及理論分析 11 這樣共需發(fā)送 8 位數(shù)據(jù)供閱讀器識(shí)別，發(fā)送完這 8 位數(shù)據(jù)后，單片機(jī)輸出信息位置低電平并保持。串行通信的必要過(guò)程是：發(fā)送時(shí)，要把并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)發(fā)送到線(xiàn)路上，接收時(shí)，要把串行信號(hào)再變成并行數(shù)據(jù)，這樣才 能被計(jì)算機(jī)及其它設(shè)備處理。兩個(gè)系列都內(nèi)置 32k 到 128k 的閃存，不同的是 SRAM 的最大容量和外設(shè)接口的組合。 方案 二 ：采用 MSP430 單片機(jī)。而非相干解調(diào)不需要恢復(fù)出相干載波，所以比相干解調(diào)方式要簡(jiǎn)單，但是相干解調(diào)方式在大多數(shù)情況下，解調(diào)效果要好些。圖 (b)是一種數(shù)字鍵控法，其中的開(kāi)關(guān)電路受 s(t)控制，當(dāng)輸入為 0 時(shí)，開(kāi)關(guān)電路選通低電平地；當(dāng)輸入為 1 時(shí)，開(kāi)關(guān)電路選通載波信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。 2ASK 信號(hào)的一般表達(dá)式為 ： tts cASK ?cos)(e 2 ? 其中 ： ? ??n sn nTtgats )()( 式中： Ts 為碼元寬度； g(t)為持續(xù)時(shí) 間為 Ts 的基帶脈沖波形。該方法是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字，通常采用相干解調(diào) (極性比較 )加碼反變換法或差分相干解調(diào) (相位比較法 )解調(diào)，是為了克服 PSK 中存在的倒 π現(xiàn)象而提出的。該方式易于實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比高。 軟件設(shè)計(jì)包括：應(yīng)答器部分和閱讀器部分程序等。 二十世紀(jì)九十年代以來(lái)， RFID 技術(shù)得到了快速的發(fā)展。 RFID系統(tǒng)集成軟件將向嵌入式、智能化、可重組方向發(fā)展，通過(guò)構(gòu)建 RFID 公共服務(wù)體系，將使 RFID 信息資源的組織、管理和利用更為深入和廣泛。隨著關(guān)鍵技術(shù)的不斷進(jìn)步， RFID 產(chǎn)品的種類(lèi)將越來(lái)越豐富，應(yīng)用和 衍生的增值服務(wù)也將越來(lái)越廣泛。中國(guó)已經(jīng)推出了系列 RFID 讀寫(xiě)器產(chǎn)品，小功率讀寫(xiě)模塊已 達(dá)到國(guó)外同類(lèi)水平，大功率讀寫(xiě)模塊和讀寫(xiě)器片上系統(tǒng) (SOC)尚處于研發(fā)階段。在過(guò)去十年間，共產(chǎn)生數(shù)千項(xiàng)關(guān)于 RFID 技術(shù)的專(zhuān)利，主要集中在美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)家和地區(qū)。 (5)應(yīng)答器可以多功能使用。無(wú)線(xiàn)識(shí)別是利用主動(dòng)及被動(dòng)無(wú)線(xiàn)電裝置辨識(shí)以及表明物體的身份。閱讀器能正確識(shí)別應(yīng)答器的有無(wú)、編碼和存儲(chǔ)信息，并能顯示應(yīng)答器的預(yù)置編碼；應(yīng)答器具有編碼預(yù)置功能，可以用開(kāi)關(guān)預(yù)置四位二進(jìn)制編碼。應(yīng)答器有若干電池供電，閱讀器采用單電源供電。 RFID 標(biāo)簽具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、 可重復(fù)使用等特點(diǎn)，可支持快速讀寫(xiě)、非可視識(shí)別、移動(dòng)識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別、定位及長(zhǎng)期跟蹤管理。 RFID 技術(shù)最早的應(yīng)用可追溯到第二次世界大戰(zhàn)中飛機(jī)的敵我目標(biāo)識(shí)別，但是由 于技術(shù)和成本原因，一直沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。其次， RFID 技術(shù)局限性。 中國(guó)已經(jīng)將 RFID 技術(shù)應(yīng)用于鐵路車(chē)號(hào)識(shí)別、身份證和票證管理、動(dòng)物標(biāo)識(shí)、特種設(shè)備與危險(xiǎn)品管理、公共交通以及生產(chǎn)過(guò)程 管理等多個(gè)領(lǐng)域。 RFID 標(biāo)簽封裝技術(shù)將和印刷、造紙、包裝等技術(shù)結(jié)合，導(dǎo)電油墨印制的低成本標(biāo)簽天線(xiàn)、低成本封裝技術(shù)將促進(jìn) RFID 標(biāo)簽的大規(guī)模生產(chǎn)，并成為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)決定產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度的關(guān)鍵因素之一。畢業(yè)設(shè)計(jì)也是學(xué)生走上國(guó)家建設(shè)崗位前的一次重要的實(shí)習(xí)。 中國(guó)人口眾多，經(jīng)濟(jì)規(guī)模 不斷擴(kuò)大，正成為全球制造的中心， RFID技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。 由設(shè)計(jì)任務(wù)及主要參數(shù)值可以得設(shè)計(jì)任務(wù)如 圖 所示 。但該方法電路實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，解調(diào)過(guò)程復(fù)雜，性?xún)r(jià)比不高。綜合以上分析，考慮到設(shè)計(jì)中要求的只是 5cm 短距離傳輸，所以方案一完全可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)中顯示正確率大于 80%的要 求，故選擇方案一。 101 10 1 0 1s ( t )載 波2 A S K 圖 2ASK/OOK 信號(hào)的時(shí)間波形 2ASK 信號(hào)的產(chǎn)生 方案一：模擬調(diào)制法 (相乘器法 )。在本次設(shè)計(jì)中，只用到一路通道、二選一，所以選擇 CD4052 模擬開(kāi)關(guān)。非相干解調(diào)的框圖如圖 所示 。但此單片機(jī)價(jià)格較高，性?xún)r(jià)比不高。 比較上述 三 個(gè)方案，方案一完全可以滿(mǎn)足本次設(shè)計(jì)的要求，編程簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)靈活，調(diào)試方便，技術(shù)成熟，性?xún)r(jià)比較高，故采用此方案。并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線(xiàn)同時(shí)進(jìn)行傳送，每一位數(shù)據(jù)都需要一條傳輸線(xiàn)， 8 位數(shù)據(jù)總線(xiàn)的通信系統(tǒng)，一次傳送 8 為數(shù)據(jù) (1 個(gè)字節(jié) )，將需要 8 條數(shù)據(jù)線(xiàn)。利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器的輸出頻率鎖定在所需頻率上。無(wú)源晶振相對(duì)于有源晶振而言其缺陷是信號(hào)質(zhì)量較差，通常需要精確匹配外圍電路 (用于信號(hào)匹配的電容、電感、電阻等 )，更換不同頻率的晶體時(shí)周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。 由以上分析，在設(shè)計(jì)中選用振蕩頻率穩(wěn)定、體積較小、受溫度影響小的有源晶體振蕩器作為載波產(chǎn)生電路。通過(guò)調(diào)節(jié)電阻的阻值可以輕松實(shí)現(xiàn)電壓放大倍數(shù)的改變。 第二章 方案論證及理論分析 13 方案二：采用數(shù)碼管顯示。 抽樣判決電路的選擇 方案一：采用電壓比較器。 閱讀器供電電路穩(wěn)壓器件的選擇 方案一：采用穩(wěn)壓管。 四 位 撥 碼 開(kāi) 關(guān)S T C 8 9 C 5 2 C D 4 0 5 2載 波線(xiàn) 圈線(xiàn) 圈低 通 濾 波 放 大M A X 9 0 1 S T C 8 9 C 5 2數(shù) 碼 顯 示應(yīng) 答 器供 電 電 路閱讀器耦 合 圖 整機(jī)框圖 第三章 單元電路設(shè)計(jì) 15 第三章 單元電路設(shè)計(jì) 本章說(shuō)明各單元電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在都外部程序存儲(chǔ)器時(shí) PSEN 低電平有效，以實(shí)現(xiàn)外部程序存儲(chǔ)器單元的讀操作。 P2 口 (21 腳 —28 腳 )——準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口，每位可獨(dú)立控制，內(nèi)帶上拉電阻，與 P1 口相似。 LED 發(fā)光表示單片機(jī)電源接通， R3 為限流電阻，防止 LED 因電流過(guò)大而損壞。 由于 CD4052 位四選一模擬開(kāi)關(guān)，而在設(shè)計(jì)中只用到其中的兩路，因此，需要將 X X3 兩個(gè)引腳懸空，由真值表看出，還需要將引腳 B 接地，引腳 A 接單片機(jī)的引腳 ， CD4052 的引腳 X0 接地， X1 接載波信號(hào)，這樣當(dāng)單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)位為 1 時(shí)， CD4052 選擇接通 X1，即輸出有源晶振產(chǎn)生的載波信號(hào)；當(dāng)單片機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)位為 0 時(shí)， CD4052 接通 X0，輸出電平為 0，這就是 2ASK 的調(diào)制的實(shí)現(xiàn)。因此對(duì)電感耦合系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一種變壓器耦合型，在本設(shè)計(jì)中即作為初級(jí)線(xiàn)圈的應(yīng)答器發(fā)送線(xiàn)圈和作為次級(jí)線(xiàn)圈 的閱讀器接收線(xiàn)圈之間的耦合。此時(shí)傳輸效率最高。 從閱讀器耦合線(xiàn)圈輸出的 電壓約只有 100mV，電壓太小將導(dǎo)致后面的解調(diào)無(wú)法進(jìn)行，為此需要對(duì)信號(hào)的電壓進(jìn)行放大，由前面的方案論證，采用高頻放大器 OP37 構(gòu)成放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。 低通濾波器的設(shè)計(jì) 低通濾波器的作用是濾除信號(hào)的高頻分量，這里選用簡(jiǎn)單的 LC 低通濾波器的設(shè)計(jì)，其電路如圖 所示。 在設(shè)計(jì)中，選擇將 LED 的陰極接單片機(jī)，陽(yáng)極接電源，是因?yàn)閱纹瑱C(jī)第三章 單元電路設(shè)計(jì) 24 復(fù)位后 I/O 口將置高電平，若將 LED 的陽(yáng)極接單片機(jī)，陰極接電源，則會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位后數(shù)碼管全亮，影響識(shí)別。在設(shè)計(jì)中，三端集成穩(wěn)壓器應(yīng)選擇 780 790 781 7912。軟件控制編碼的輸入、存儲(chǔ)、輸出以及顯示。單片機(jī)不停地掃描按鍵，以確定是否有按鍵按下