【導(dǎo)讀】閱讀器能正確識別應(yīng)答器的有無、編碼和存儲信息，并能顯。應(yīng)答器部分利用STC89C52單片機控制預(yù)置二進制編碼的串行。輸出，用有源晶振產(chǎn)生載波，經(jīng)模擬開關(guān)輸出為調(diào)制信號。二極管的亮滅來顯示識別信號和四位二進制編碼。應(yīng)答器有若干電池供電，閱讀器采用單電源供電。

　　

【正文】 示應(yīng)答器的發(fā)射線圈， L2 表示閱讀器的接收線圈。 2ASK 信號解調(diào)電路的設(shè)計 2ASK 信號的解調(diào)分為放大、整流、低通濾波、抽樣判決四部分。 放大電路設(shè)計 在設(shè)計中，采用集成運放 OP37組成同相比例運算電路，同相比例運算電路的理論如下： 圖 為同相比例運算電路，電 路中引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，故可以認(rèn)為輸入電阻無窮大，輸出電阻為零。即使考慮集成運放參數(shù)的影響，輸入電阻也可達 109?以上。 根據(jù) “虛短 ”和 “虛斷 ”的概念，集成運放的凈輸入電壓為零，即up=ui=uN， 說明集成運放有共模輸入電壓。 凈輸入電壓為 0，因而 IR=IF，即fNoN R uuRn ???20 L1 L2C19 0 p FC29 0 p F應(yīng)答器 閱讀器 圖 線圈耦合電路 12678ARfR2R1UiUo 圖 同相比例運算電路 第三章 單元電路設(shè)計 21 pfNfo uRRuRRu ???????? ?????????? ?? 11 11 Ifo uRRu ???????? ?? 11 所以電壓放大倍數(shù)為11 RRf? 。 從閱讀器耦合線圈輸出的 電壓約只有 100mV，電壓太小將導(dǎo)致后面的解調(diào)無法進行，為此需要對信號的電壓進行放大，由前面的方案論證，采用高頻放大器 OP37 構(gòu)成放大電路對信號進行放大。由于信號非常小，所以需要采用兩級放大，在設(shè)計中選擇第一級放大器將電壓放大大約 5 倍，第二級放大將電壓大約放大 10 倍，這樣，電壓大約可以達到 5V，方便后面部分的正常運行。 OP37 是 ANALOG DEVICES 公司生產(chǎn)的一個低噪聲、高速運算放大器，其管腳圖如圖 所示，正常工作電壓為 ?12V 和 ?12V。 在設(shè)計中，將 OP37 的 7 腳和 4 腳分別接+12V 和 ?12V 電源，引腳 3 接上一級信號輸出端，引腳 2 通過電阻接地，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)。 由以上分析，設(shè)計放大電路如圖 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 較高的識別正確率。 圖 OP37 管腳圖 第三章 單元電路設(shè)計 22 整流電路的設(shè)計 采用集成整流橋，其引腳圖如圖 所示 。 在設(shè)計中，引腳 2 接放大電路輸出信號，引腳 3接地，已組成電流回路，引腳 1 為輸出，接下一級電路，引 腳 4 接地。 低通濾波器的設(shè)計 低通濾波器的作用是濾除信號的高頻分量，這里選用簡單的 LC 低通濾波器的設(shè)計，其電路如圖 所示。 抽樣判決電路的設(shè)計 在方案論證中，選用了 MAX901 電 壓比較器組成抽樣判決電路， MAX901 是 MAXIM 公司的高速低功耗電壓比較器，正常工作電壓為 +5V 和?5V，管腳圖如圖 所示。 MAX901 為四通道的電壓比較器，在本次設(shè)計中只需用到其中一個通道，選用通道 A。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，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 引腳。所以設(shè)計抽樣判決電路如圖 所示。 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 2ASK 信號解調(diào)電路如圖 所示。 圖 整流橋引腳 C1L1 I N A +IN 圖 LC 低通濾波器 圖 MAX901 管腳圖 第三章 單元電路設(shè)計 23 R 11 5KR9 2KDCDC1I N 2I N +3V4NC5O U T6V+78U2 O P 3 7R820 0C60. 1μ FC50. 1μ FU 2I N U 2O U T+ 12 1 21I N 2I N +3V4NC5O U T6V+78U3 O P 3 7R 1020 0+5C80. 1μ F5C70. 1μ FU 2O U TR 131KU 3O U T+5+ 12R 1210 K 1 2P 3. 0I N A +C9C A PI N A +L1I N D U C T O RI 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 01U 3O U T1234D1B R I D G E 1 圖 2ASK 信號解調(diào)電路 數(shù)碼顯示電路的設(shè)計 X T A L 1X T A L 2R71KR S T+5R61K R41KR51KR31KP 3 .0D1L E DD2L E DD3L E DD4L E D D5L E D+5V 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 039U1 S T C 8 9 C 5 2 R C 圖 數(shù)碼顯示電路 在設(shè)計中需要顯示的的是四位二進制數(shù)據(jù)，所以選擇四個 LED 接在單片機上。設(shè)計電路如圖 所示。 在設(shè)計中，選擇將 LED 的陰極接單片機，陽極接電源，是因為單片機第三章 單元電路設(shè)計 24 復(fù)位后 I/O 口將置高電平，若將 LED 的陽極接單片機，陰極接電源，則會導(dǎo)致單片機復(fù)位后數(shù)碼管全亮，影響識別。這樣，在編寫程序時，需將接收到的四位二進制數(shù)據(jù)按位取反，然后送 LED 顯示。 R R R R6 為限流電阻，防止 LED 因電流過大而損壞。 閱讀器供電電路的設(shè)計 三端穩(wěn)壓器的一種基本應(yīng)用如圖 所示 。 整流濾波后得到的直流注入電壓 UI 接在輸入端和公共端之間，在輸出端即可得到穩(wěn)定的輸出電壓 UO。為了改善紋波電壓，長才輸入端接入電容 C1，同時，在輸出端接上電容 C2，以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。若輸出電壓比較高，應(yīng)該輸入端與輸出端之間跨接一個保護二極管 VD，其作用是在輸入端短路時，是通過 C2 放電，以便保護集成穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管。 閱讀器中的高速電壓比較器 MAX901 工作電壓為 ?5V和 ?5V，運算放大器 OP37 工作電壓為 ?12V 和 ?12V，單片機 STC89C52 工作電壓為 +5V，所以在設(shè)計供電電路時應(yīng)設(shè)計四種電壓。在設(shè)計中，三端集成穩(wěn)壓器應(yīng)選擇 780 790 781 7912。設(shè)計電路如圖 所示。 電路中， JP JP2 接變壓器或電源，可以通過調(diào)節(jié)變壓器的匝數(shù)比來得到需要的交流電壓。插針 J J J J4 分別為 +5V、 ?5V、 +12V、 ?12V電壓輸出，可以用導(dǎo)線連接到閱讀器， J5 為接地，用于與閱讀器地線相接。若供電電路的地與閱讀器的地不連在一塊，電路將無法正常工作，因為，數(shù)據(jù)的傳輸需 要一個回路，且供電電路的高電平是相對于供電電路的地來說的，閱讀器電路的高電平時相對于閱讀器的地來說的，但若兩個系統(tǒng)的不共地，供電電路的高電平相對于閱讀器電路的地來說就不知道是什么電壓值了，同樣，閱讀器電路的高電平相對于供電電路的地來說也不知道是什么電壓值了，因此，兩電路必須共地。這樣就實現(xiàn)了對閱讀器電路的供電。因為本電路中輸入電壓不大，所以這里可以省略保護二極管 VD。 IN13O U T 2G N D7 80 0C1 C2VD 圖 三端穩(wěn)壓器的一種典型應(yīng)用 第三章 單元電路設(shè)計 25 IN13O U T2GNDU2 79 05IN13O U T2G N DU1 78 05E147 0u FE347 0u FC110 4C310 4E247 0u FC210 4E447 0u FC410 41J1+ 5V1J2 5 V1234D11234D2IN13O U T2GNDU4 79 12IN13O U T2G N DU3 78 12E147 0u FE347 0u FC110 4C310 4E247 0u FC210 4E447 0u FC410 41J3+ 12V1J4 1 2V1234D31234D4T1T212J P 1H E A D E R 212J P 2H E A D E R 2 圖 供電電路的設(shè)計 第四章 程序設(shè)計 26 第四章 程序設(shè)計 本系統(tǒng)中軟件設(shè)計占有很重要的地位。軟件控制編碼的輸入、存儲、輸出以及顯示。軟件設(shè)計 包括：應(yīng)答器部分和閱讀器部分程序等。 應(yīng)答器部分程序設(shè)計 應(yīng)答器部分主要控制數(shù)據(jù)的輸入、存儲、以及發(fā)送。按鍵 S1～ S4 控制編碼的輸入和存儲。數(shù)據(jù)存儲在 STC89C52 自帶的 EEPROM 中，這樣可以實現(xiàn)題目要求的斷電信息不丟失的要求。按鍵 S5～ S8 控制對應(yīng)數(shù)據(jù)的發(fā)送。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，應(yīng)設(shè)置識別位，供應(yīng)答器確認(rèn)接收信息。在本次設(shè)計中，識別位可以設(shè)定為四位二進制數(shù) 1111，這樣，在發(fā)送數(shù)據(jù)是應(yīng)串行發(fā)送 8 為二進制數(shù)據(jù)，先發(fā)送識別位，后發(fā)送數(shù)據(jù)位。單片機不停地掃描按鍵，以確定是否有按鍵按下。單片機串行輸出口每 隔 10ms 發(fā)送一位數(shù)據(jù)。所以，設(shè)計程序流程圖如圖 所示。 閱讀器程序設(shè)計 閱讀器部分主要控制數(shù)據(jù)的接收和顯示。單片機每隔 10ms 掃描一次串行輸入口，當(dāng)串行輸入口輸入的數(shù)據(jù)為 1 時，單片機計入判定狀態(tài)，當(dāng)單片機接收到的前四位二進制數(shù)據(jù)為 1111 時，說明后面四位為應(yīng)答器部分預(yù)置的四位二進制數(shù)據(jù)。單片機接收到預(yù)置編碼后，送四位 LED 顯示以供觀察。所以，可以設(shè)計閱讀器軟件流程圖如圖 所示。 第四章 程序設(shè)計 27 開 始聲 明 儲 存 數(shù) 據(jù) 等 變 量判 斷 按 下 的 鍵 位W h