射频识别体系主要由阅读器、天线、应答器等硬件设备和数据收集、处理中间件等软件组成。应答器硬件部分在本体系中可详细分为:天线、电源电路、承受和发送电路、操控电路、存储器几部分组成。
下面临组成门禁射频识别体系的应答器电路规划进行介绍。
1.应答器天线的规划
与阅读器天线相同,应答器天线也选用10匝,直径为6.6cr土0.5cm的线圈来替代。要求应答器的天线回路也作业在谐振状况。由电感
2.应答器电源电路的规划
此体系要求应答器为无源的,如前所述整个应答器电路作业所需能最都需从天线取得,因而电源电路的规划就成为应答器规划的要害所在。应答器中操控器及外围电路作业都需求Sv左右直流电源,因而,从天线规划得到5v直流电源就成为整个电源电路规划的核心内容,为此电路规划如下图所示。
从天线得来的信号都归于沟通成分,要得到直流成分有必要首要经过整流桥进行整流,且此处因天线作业频率较高,所以一桥式整流的二极管均应挑选高频二极管。为了得到较为安稳的5V电源VCC.在此选用了运用较为便利的可调分流基准芯片TIA31。其内部含有一个2.5V的基准电压,当在REF端引进输出反应时,器材能够经过从阴极到阳极很宽规模的分流,操控输出电压。当Rl和R2的阻值确守时,两者对Vo的分压引进反应,若Vo增大,反应量增大,TL43l的分流也就添加,从而又导致Vo下降。
显见,这个深度的负反应电路必定在VI等于基准电压处安稳.Vo=(l+Rl/R2)VI(ref)。挑选不同的Rl和R2的值能够得到以2.5V到36V规模内的恣意电压输出。当R1=R2时,Vo=5V。需求留意的是,在挑选电阻时有必要确保TL431作业的必要条件,便是经过阴极的电流要大于1mA。在此选用R1=R2=10kΩ.由式子Vo=(l+Rl/R2)V1(ref)可知vcc能够较为精确地操控为5v,一起也起到了稳压的作用。
3.应答器接纳电路的规划
关于接纳电路,因能量的问题不能直接选用与阅读器相同的接纳电路,有必要考虑低功耗且尽或许简略的电路。
同阅读器接纳信号相同,应答器接纳的信号亦是依据天线上能量的改动解调而得,因而相同需求经过检波,其检波电路与天线衔接方法如下图所示。该检波电路与阅读器检波电路相同,各元件功用相同。
检波后最要害的便是怎么规划低功耗且简略的电路从检波信号中取得所需信号,在此选用了芯片CD4069的一个奇妙用法,见上图所示。CD4069由6个低功耗CMOS反相器电路组成,在此使用了CMOS电路的传输特性,如下图所示。在其中一个反相器的输入和输出端之间并联了一个1MΩ的电阻,因为电阻为线性元件,其特性曲线与CMOS电路的传输特性曲线交于一点,此点即为该电路的静态作业点,如下图中标示。可见该静态作业点处于CMOS电路特性曲线的线性转机区,只需信号有细小的改动,该电路就会有很高的增益输出,即完结对信号的扩大。再经一反相器输出,使得信号与检波输入信号同相一起对信号也起到了必定的整形作用,使得sjjs端送出的信号可直接供单片机读取。C501为耦合电容。电阻R11用于调整输出端静态时的电位,上图中衔接方法使其输出端静态时输出电压为一负值,调整了参加信号后所得的脉冲波形.R11巨细可依据所需求的波形来确认(一般是几兆欧)。
4.应答器发送电路的规划
如前所述,本体系使用的调制形式是负载调制,为此应答器要完结信号的发送有必要改动本身阻抗的巨细,电路规划如下图所示。
整个发送电路仅用了一个NPN型的三极管,经过这个三极管来完结整个应答器负载巨细的操控。TZXH端接操控器输出的调制信号。当调制信号为“0”(低电平)时,三极管处于截止状况,此刻天线的负载等于整个电路的阻抗巨细。当调制信号为“1”(高电平)时,三极管导通,此刻天线的两头等效为接地,大地成为了整个天线的负载,使得电路的Q值下降。正是经过此进程完结了应答器天线从阅读器天线耦合过来的能量巨细的改动,从而完结了负载调制,完结信号的发送。
5.操控电路及存储器的规划
因应答器一方作业所需的能量悉数经由天线整流稳压而得到,考虑到天线的功率及整个电路对能量的需求,应答器一方应尽或许地挑选低功耗的芯片。为此应答器部分的操控器在此挑选了功耗较低且电压作业规模较大的AT89C2051(2.7V-6V)。其外接晶振相同挑选6MHz.衔接方法同阅读器。因应答器只要进入阅读器作业规模其操控器才干正常作业,故在此单片机只需上电复位即可。别的应答器应具有存储功用,相同考虑到能量的问题,在此选用了电压作业规模为1.8V—6V的低功耗存储芯片CAT24WC01。其引脚摆放方法如下图所示。
下图所示,操控器各引脚详细衔接方法为:P3.0口接24C01时钟操控端SCL,P3.1口接24C01数据发送接纳端SDA。P1.5~P1.7别离接24C01的地址操控端AO~A2;P1.4口用于数据接纳,与应答器接纳电路的sjjs端相连;P1.3口用于数据发送,与应答器发送电路的TZXH端相连;电源Vcc与电源电路Vcc端相连。
结:经过对应答器的电路体系的规划研讨,并进行了试验,根本上达到了预期的作用。
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