无线识别装置.doc

1、1无线识别装置1、设计思路本设计是基于耦合线圈的无线识别装置。系统由阅读器与应答器两部分组成：阅读器由 PT2272、耦合线圈、发光二极管等组成；应答器由 SC2262、耦合线圈、拨码开关等组成。阅读器采用单电源供电，应答器能量全部来自耦合线圈，无线数据传输采用串口异步通信与 ASK 调制等方法实现。阅读器能够识别靠近的应答器并显示识别结果，显示正确率80%，响应时间5S, 识别距离D5cm。 。2、设计方案2.1 总体装置设计如图 1 所示，采用 PT2262 编码芯片，与 PT2272 解码芯片组成无线识别系统。应答器通过四位拨码开关进行卡号设置，PT2262 对卡号进行编码并通过耦合线圈

2、发射出去；阅读器通过耦合线圈接收信号并交给 PT2272 解码芯片译码输出应答器卡号，由发光二极管显示。特点：系统组成简单，成本低，功耗小，且 PT2262 起始工作电压低非常适合能量供应有限的场合。编码芯片解码芯片发光二极管四位拨码开关 耦合线圈 耦合线圈无线传输应答器 阅读器图 1 无线识别装置2.2 调制方式设计采用幅移键控（ASK）。调制电路简单，功耗较低，常用于简单的低速数据通信，解调电路也十分简单，满足本设计任务要求，综合考虑我们选用该方案。3、电路设计3.1 电源单元在阅读器设计中，有源晶振单元和 PT2272 解码芯片使用 5V 电源，功率放大单元采用 8V 供电，因此，使用三

3、端集成稳压器 LM7805 为有源晶振单元和PT2272 解码芯片提供 5V 电源，而功率放大单元所需的 8V 由外接电源直接供给，2本着简洁实用的原则，电源电路如图 2 所示。图 2 阅读器电源单元电路3.2 阅读器设计如图 3 所示，电能由振荡电路产生经后续多级放大电路放大，通过耦合线圈发送出去；阅读器通过耦合线圈接收应答器发送的信号，信号经检波电路检波后送给 PT2272 串口接收，PT2272 对编码信号进行解调后输出识别结果。震荡电路与检波电路是独立周期工作的，周期由 35 产生，独立工作由继电器控制。PT2272耦合线圈发光二极管 检波电路振荡电路单电源信号电磁能继电器35 定时器

4、放大电路图 3 阅读器组成框图3.3 应答器部分如图 4 所示，应答器通过耦合线圈谐振耦合获取能量，再经放大整流电路向储能电容充电获得系统工作所需电能；当电容电压经电压判断电路判断达到指定幅值时，应答器开始工作，SC2262 读取拨码开关值，并通过串口发送编码信号，此时有源晶振产生载波信号，编码信号再经 ASK 调制，从耦合线圈辐射出去。3SC2262耦合线圈图 4 应答器组成方框图拨码开关放大整流电路ASK 调制电路电能信号电磁能3.3 耦合线圈匹配理论采用线圈与可变电容组成并联谐振回路，测试得线圈电感为 11uH,可变电容容量为525PF，谐振频率： 12FLC可得谐振频率为：21MHZ

5、到 9MHZ 之间。对回路进行谐振频率测量得到谐振频率为 11.4MHZ。因而，阅读器采用 11.0952MHZ 有源晶振产生接近与谐振频率的能源载波频率。应答器采用 11.0952MHZ 有源晶振作为载波频率。3.4 555 始终单元电路分析555 时钟单元在本设计中也起到了关键的作用，它控制着阅读器的工作状态，当 555 输出高电平时控制振荡电路开始工作，并向应答器辐射能量；当555 输出低电平时振荡电路停止工作而 2272 芯片开始工作，对发来的信号进行解码并显示。555 时钟单元采用 LM555 芯片，LM555 是美国国家半导体公司的时基电路，是使用极为广泛的的一种通用集成电路。LM

6、555 功能强大、使用灵活、适用范围广，可用来产生时间延迟和多种脉冲信号，别广泛用于各种电子产品中。图 5 就是本阅读器的时钟单元，其中 555，R1，C3，R2 组成了周期为 3 秒左右，占空比为 5/6 的时钟电路，3 脚与有源晶振和继电器相连，用 9014 的导通与截止来控制晶振的工作与否，而继电器是控制耦合线圈与检波电路的通断。具体来讲就是当 555 输出为1时，9014 导通，有源晶振模块开始工作，继电器控制的耦合线圈与检波电路的断开；当 555 输出为0时，有源晶振模块停止工作，而由继电器控制的耦合线圈与检波电路的连接，从而使 PT2272 模块开始工作。4图 5 LM555 时钟

7、单元3.5 阅读器发射电路分析主振电路采用有源晶振作为振荡器，频率稳定，电路简单，调试容易而且输出幅度大。有源晶振输出的方波，经过二阶低通滤波器滤除高次谐波，得到稳定的正弦波输出，经 Q6 及其外围电路组成的第一级放大电路后送至由 Q9 及其外围电路组成的功率放大电路进行功率放大，最后输出至 C45 和 L21 组成的并联谐振回路辐射出去，为应答器提供能量。图 6 阅读器发射电路图3.6 阅读器接收电路分析图 7 阅读器接收电路图图中，从 555 来的控制信号经过 74LS04 反相后控制继电器的吸合，当继电器吸合时，C1 与耦合线圈接通，Q1 及其外围电路组成了以及电压放大电路，放大后的信号

8、经二极管检波后送至 LM311 进行比较，还原波形。53.7 PT2262 和 PT2272 芯 片 介 绍PT2262/2272 是台湾普城公司生产的一种 CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/2272 最多可有 12 位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供 531441（3 的 12 次方）地址码,PT2262最多可有 6 位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从 17 脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。PT2262/2272 特点：CMOS 工艺制造，低功耗，外部元器件少，RC 振荡电阻，工作电压范围宽：415v

9、，数据最多可达 6 位，地址码最多可达 531441 种，有 DIP 和 SOP 两种封装类型。应用范围：车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具、其他电器遥控。 在 通 常 使 用 中 ， 我 们 一 般 采 用 8 位 地 址 码 和 4 位 数 据 码 ， 这 时 编 码 电 路 PT2262 和 解 码 PT2272 的 第1 8 脚 为 地 址 设 定 脚 ， 有 三 种 状 态 可 供 选 择 ： 悬 空 、 接 正 电 源 、 接 地 三 种状 态 ， 3 的 8 次 方 为 6561， 所 以 地 址 编 码 不 重 复 度 为 6561 组 ， 只 有 发射 端 PT2262 和

10、 接 收 端 PT2272 的 地 址 编 码 完 全 相 同 ， 才 能 配 对 使 用 ， 遥 控模 块 的 生 产 厂 家 为 了 便 于 生 产 管 理 ， 出 厂 时 遥 控 模 块 的 PT2262 和 PT2272的 八 位 地 址 编 码 端 全 部 悬 空 ， 这 样 用 户 可 以 很 方 便 选 择 各 种 编 码 状 态 ， 用 户如 果 想 改 变 地 址 编 码 ， 只 要 将 PT2262 和 PT2272 的 1 8 脚 设 置 相 同 即可 ， 例 如 将 发 射 机 的 PT2262 的 第 1 脚 接 地 第 5 脚 接 正 电 源 ， 其 它 引 脚悬

11、空 ， 那 么 接 收 机 的 PT2272 只 要 也 第 1 脚 接 地 第 5 脚 接 正 电 源 ， 其 它引 脚 悬 空 就 能 实 现 配 对 接 收 。 当 两 者 地 址 编 码 完 全 一 致 时 ， 接 收 机 对 应 的 D1 D4 端 输 出 约 4V 互 锁 高 电 平 控 制 信 号 ， 同 时 VT 端 也 输 出 解 码 有 效 高电 平 信 号 。 用 户 可 将 这 些 信 号 加 一 级 放 大 ， 便 可 驱 动 继 电 器 、 功 率 三 极 管 等进 行 负 载 遥 控 开 关 操 纵 。 这 里 就 让 PT2262 和 PT2272 的 8 位

12、地 址 码 悬 空 ，这 样 比 较 简 单 。3.8 识别装置工作流程图能量辐射，持续2.5S2272 译码芯片译码显示应答器信息结束图 8 识别装置阅读器工作流程图 图 9 识别装置应答器工作流程图获得电能读取拨码开关状态发送信号结束开始2262 编码芯片编码ASK 调制开始接收信号，持续0.5S放大，检波，整形63.9 系统软件设计3.9.1 软件思想本设计是基于耦合线圈的无线识别装置。系统由阅读器与应答器两部分组成：阅读器由 PT2272、耦合线圈、发光二极管等组成；应答器由 SC2262、耦合线圈、拨码开关等组成。阅读器采用单电源供电，应答器能量全部来自耦合线圈，无线数据传输采用串口

13、异步通信与 ASK 调制等方法实现。阅读器能够识别靠近的应答器并显示识别结果，显示正确率80%，响应时间5S,识别距离D5cm。3.9.2 程序流程图能量辐射，持续2.5S2272 译码芯片译码显示应答器信息结束图 10 识别装置阅读器工作流程图 图 11 识别装置应答器工作流程图获得电能读取拨码开关状态发送信号结束开始2262 编码芯片编码ASK 调制开始接收信号，持续0.5S放大，检波，整形74 小结射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。射频识别工作无须人工干预，非接触，阅读速度快，无磨损，不受环境影响，寿命长，便于使用。目前，射频识别技术在国

14、外发展非常迅速，射频识别产品种类繁多，已广泛用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，如汽车、火车等交通监控；高速公路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；仓储管理；车辆防盗等。由于我国射频识别技术起步较晚，除用于中国铁路的车号自动识别系统外，仅限于射频公交卡的应用。在此，给出一种实现简单射频识别系统的方式。阅读器和应答器均包含在单片机控制系统中，利用 2ASK 调制与解调电路以及匹配网络电路，使整个系统的可识别有效距离约为 10 cm，这已能够符合一般应用的需求以无线通信为基础，搭建了一个简单的射频识别系统。经过调试，系统运行良好，工作正常，平均识别距离为 5 cm。由系统运行可见，该系统有如下优点：识别时，无需接触；识别时间短；错误识别的概率相对较小；有良好的扩展性。这种系统进行功能扩展后可用于停车场、交通道路管理、智能物业管理等多种场合。