基于射频技术的无线识别系统设计基于射频技术的无线识别系统设计
本无线识别装置通过线圈耦合实现了阅读器对应答器预置信息的识别。应答器采用ASK调制方式,采用74HCl4
构成的环行振荡器作为载波发生器,用13.56MHz晶体滤波,载波频率稳定度高,整个电路采用3V电池供电,
工作效率高。信息经编码后,作为调制信号,经线圈耦合发送。阅读器将接收到的ASK信号放大后,经二极管
包络检波,送至数字恢复电路后,再解码。解码正确时,由单片机显示结果。整个电路结构简单,效率高,具
有一定应用价值。
O 引言引言
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,射频识别技术在国外发展非常迅速,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。本文给出一种实现简单射频识别系统的方式。阅读器和
1 总体方案设计总体方案设计
无线射频识别(RFID)系统是由应答器、阅读器及应用支撑软件等几部分组成。应答器采用直流电源供电,它主要由编码电
路、载波振荡电路、调制电路和发射电路构成。其原理如图1所示。该方案简单易行,电路简单。但这种应答器必须采用电源
供电,否则电路无法工作。
将应答器看作有源应答器,在阅读器设计部分,将接收到的微弱电压信号进行放大,在利用解调电路取出有用信号,经过
判别电路后再利用解码芯片,最后利用显示控制电路显示阅读器接收到的数据,其原理如图2。所示该方案电路设计简单,容
易硬件实施,可行性好。
2 电路的理论分析与计算电路的理论分析与计算
2..1 耦合线圈的匹配理论耦合线圈的匹配理论
作为电磁能量的发射装置一耦合线圈,必须考虑其匹配问题。耦合线圈在无线识别系统的
本设计使用了该匹配电路,实现了阻抗匹配。要确定匹配电路的参数,需要测量出线圈的电感LS和导线的欧姆电阻RLS。
2..2 应答器的发射电路分析应答器的发射电路分析
在应答器的发送器部分,首先由频率稳定的石英晶体振荡器产生所需的工作频率的信号。振荡器信号被馈送到由信号编码
的基带信号控制的调制级。此基带信号就是键控的恒压信号,在此将二进制数据以串行码的形式表示出来。根据调制器的类
型,执行对振荡器信号的ASK或FSK调制。此时基带信号会被直接馈送到频率合成器,再通过功率放大使调制后的信号达到所
需电平,然后将调制后的放大信号输出耦合到初级线圈。
2..3 阅读器接收电路分析阅读器接收电路分析
阅读器接收电路由耦合线圈、放大器、解调器、解码器和显示部分组成。通过耦合线圈所得的电压信号经过放大器放大
后,再经解调器解调得到载波信号,再经解码器解码和显示电路得到应答器所发送的数据。
3 程序及电路的设计与计算程序及电路的设计与计算
3..1 阅读器电路的设计计算阅读器电路的设计计算
本次所设计的阅读器电路由耦合线圈、放大电路、解调电路、解码电路和单片机显示电路组成。耦合线圈及放大器电路设
计如图4所示。为了使阅读器线圈的耦合效率高,可将通过该线圈并联可调电容,使其谐振频率和应答器的工作频率一致,使
阅读器线圈工作在谐振状态,并联谐振回路的谐振频率可由式(1)计算: