電子設計競賽講座之無線通信系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-02-02 17:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 應答器的預置編碼 。 顯示正確率 ≥80%， 響應時間 ≤5秒 ， 耦合線圈間距 D≥5cm。 無線識別裝置（ B題） ? 要求 （ Cont.） ? 發(fā)揮部分 ? 應答器所需電源能量全部從耦合線圈獲得 （ 通過對耦合到的信號進行整流濾波得到能量 ） ， 不允許使用電池及內(nèi)部含有電池的集成電路 。 閱讀器能正確讀出并顯示應答器上預置的四位二進制編碼 。 顯示正確率 ≥80%， 響應時間 ≤5秒 ， 耦合線圈間距 D≥5cm。 ? 閱讀器采用單電源供電 ， 在識別狀態(tài)時 ， 電源供給功率 ≤2W。在顯示編碼正確率 ≥80%、 響應時間 ≤5秒的條件下 ， 盡可能增加耦合線圈間距 D。 ? 應答器增加信息存儲功能 ， 其存儲容量大于等于兩個四位二進制數(shù) 。 裝置斷電后 ， 應答器存儲的信息不丟失 。 無線識別裝置具有在閱讀器端寫入 、 讀出應答器存儲信息的功能 。 ? 其他 。 題目背景 ? 先從自動識別技術(shù)說起 …… ? 目前 ， 實際應用中的自動識別技術(shù)主要有： ? 條形碼 ? IC卡 ? RFID ? 生物特征識別：指紋 、 人臉 、 虹膜 …… ? …… 自動識別技術(shù)是以計算機技術(shù)和通信技術(shù)為基礎的綜合性科學技術(shù)，它是信息數(shù)據(jù)自動識讀、自動采集到計算機的重要方法和手段。 無線射頻識別技術(shù) （ Radio Frequency Idenfication， RFID）是一種非接觸的自動識別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合）或雷達反射的傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。 題目分析 ? 此為功能性題目 。 題目的初衷是要做一個無線讀卡裝置 。（ RFID） ? 此題最簡單的方法是用一對現(xiàn)有的收發(fā)芯片 ， 配上題目給出的天線 。 ? 此題基本要求部分是進行簡單的數(shù)字通信 ， 發(fā)揮部分主要是無線功率傳輸?shù)膯栴} 。 ? 解決的方法是 ， 可在發(fā)送端不斷地進行高頻等幅波的發(fā)射 ，在接收端接收其高頻能量 ， 檢波成直流分量并存儲起來 ，可用電容作為存儲元件 。 由于題目要求傳輸?shù)男畔⒘亢苄?，可有較多時間進行高頻能量的傳輸 。 ? 此題的結(jié)果可能有三種：一是不能傳輸信息也就是失敗；二是只完成基本部分；三是可進行無源接收 。 課題設計 —— 方案論證與比較 ? 方案 0 ? 采用供能 、 通信相分離的方式來實現(xiàn)無線識別 。 ? 該方案的原理就是將供能和通信分開 ， 用線圈的耦合作用實現(xiàn)應答器的無源供電；而通信則使用無線收發(fā)電路制作 ， 比如應用 10米波段的 MC283MC3363收發(fā)電路或者 315MHz、 433MHz等頻段的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊來制作 。 這樣的設計 ， 線圈主要完成能量的傳輸 ， 比較容易實現(xiàn) ， 而信號的耦合則是通過其他無線通信途徑來完成的 ， 與題目中的“ 不依靠任何其他耦合方式 ” 這一要求 不符 。 課題設計 —— 方案論證與比較（ Cont.） ? 方案一 ? 采用單片機與有源晶振振蕩器組成無線識別系統(tǒng) 。 閱讀器：用串口通信方式掃描應答信號 ， 接受到應答信號后 ， 判別其是否有效 ， 若有效則顯示應答器信息 ， 并蜂鳴提示 。 應答器：當靠近閱讀器時 ， 通過線圈耦合獲得工作能量 ， 讀取撥碼開關(guān)狀態(tài) ， 發(fā)送應答信號 。 特點：采用單片機異步串口通信方式，具有較高的顯示正確率。但對于本設計任務，考慮到耦合能量有限，不足以驅(qū)動單片機。 課題設計 —— 方案論證與比較（ Cont.） ? 方案二 ? 采用 PT2262編碼芯片 ， 與 PT2272解碼芯片組成無線識別系統(tǒng) 。 應答器通過四位撥碼開關(guān)進行卡號設置 ， PT2262對卡號進行編碼并通過耦合線圈發(fā)射出去；閱讀器通過耦合線圈接收信號并交給 PT2272解碼芯片譯碼輸出應答器卡號 ，由發(fā)光二極管顯示 。 特點：系統(tǒng)組成簡單，成本低，功耗小，且 PT2262起始工作電壓低非常適合能量供應有限的場合。 課題設計 —— 方案論證與比較 調(diào)制方式論證與比較 ? 方案一 頻移鍵控 （ FSK） ? 傳輸速率快 ， 數(shù)據(jù)正確率高 ， 但調(diào)制電路復雜 ， 成本高 ， 尤其功耗較高 ， 而且解調(diào)電路較為復雜 。 本題目要求低功耗 ， 且對通訊指標要求不是很苛刻 ， 如傳輸數(shù)據(jù)正確率 ≥80%， 響應時間 ≤ 5S， 故不宜選用該方案 。 ? 方案二 相移鍵控 （ PSK） ? 與 FSK類似 。 ? 方案三 幅移鍵控 （ ASK） ? 調(diào)制電路簡單 ， 功耗較低 ， 常用于簡單的低速數(shù)據(jù)通信 ， 解調(diào)電路也十分簡單 ， 滿足本設計任務要求 ， 綜合考慮我們選用該方案 。 課題設計 —— 總體設計 1． 閱讀器部分 （ 參考 ） ? 電能由振蕩電路產(chǎn)生經(jīng)后經(jīng)多級放大電路放大 ， 通過耦合線圈發(fā)送出去； ? 閱讀器通過耦合線圈接收應答器發(fā)送的信號 ， 信號經(jīng)檢波電路檢波后送給 PT2272 串口接收 ，PT2272對編碼信號進行解調(diào)后輸出識別結(jié)果 。 ? 振蕩電路與檢波電路是交替工作的 ， 周期由 555產(chǎn)生 ， 單工切換可由電子開關(guān)控制 。 （ 在此采用繼電器 ， 功耗較大 ， 速度較慢 ） 閱讀器
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