小型無(wú)線(xiàn)射頻識別系統設計

當今各種智能化控制系統離不開(kāi)數據信息的傳輸。其中，無(wú)線(xiàn)數據傳輸是區別于傳統有線(xiàn)傳輸的新型傳輸方式，系統不需要傳輸線(xiàn)纜且成本低廉。為單片機匹配相應的無(wú)線(xiàn)通信接口電路，即可實(shí)現單片機之間或單片機與微機之間的無(wú)線(xiàn)數據傳輸。目前常用的無(wú)線(xiàn)通信接口電路，是以無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片為核心的電路。當數據傳輸時(shí)，在軟件設計中采取必要的抗干擾措施和識別措施，可以有效地避免干擾，達到滿(mǎn)意的通信效果。文中以89c2051單片機為基礎，進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信以識別非接觸式無(wú)線(xiàn)識別裝置，其應用可以嵌入到電業(yè)管理或燃氣收費等系統中，也可作為一個(gè)獨立讀卡器對IC卡進(jìn)行操作，配合不同軟件可以應用于不同行業(yè)。

　　1　系統的工作原理

　　本設計以單片機作為閱讀器和應答器的核心、這兩部分主要使用LM567。本系統是一個(gè)小型的無(wú)線(xiàn)識別器件最大操作距離達70mm。系統內部結構分為射頻區和接口區：射頻區內含調制解調器和電源供電電路，直接與天線(xiàn)連接；接口區有與單片機相連的端口，還具有與射頻區相連的收/發(fā)器、可以用單片機程序存放3套寄存器初始化文件的E2PROM以及進(jìn)行3次數據證實(shí)防錯誤機制、防碰撞處理的防碰撞模塊和控制單元。這是閱讀器跟應答器實(shí)現無(wú)線(xiàn)通信的核心模塊，也是設計的關(guān)鍵。

　　2　硬件電路的設計

　　無(wú)線(xiàn)識別系統裝置由閱讀器、應答器與耦合線(xiàn)圈（即天線(xiàn)）3部分組成。

　　2.1　閱讀器的設計

　　閱讀器基本電路，如圖1所示。當有應答器靠近閱讀器時(shí)，閱讀器內的天線(xiàn)組成了一個(gè)LC并聯(lián)諧振電路，其頻率與應答器的發(fā)射頻率相同，這樣在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使高頻信號流入閱讀器中用于解調的LM567的輸入端。輸出的解調信號與上述單片機編碼信號反向，最后經(jīng)過(guò)單片機譯碼輸出顯示。

　　LM567具有調制和解調雙重功能。其調解出來(lái)的信號可直接被單片機識別，并由單片機發(fā)送給數碼管并顯示。

　　圖1　閱讀器

　　2.2　應答器的設計

　　應答器工作時(shí)，通過(guò)89c2051單片機進(jìn)行數據編碼，然后送往LM567被調制到高頻載波上，與其輸出端相連的天線(xiàn)線(xiàn)圈不斷地向外發(fā)出一組固定頻率的電磁波（145kHz），當有應答器靠近閱讀器時(shí)，閱讀器識別并顯示。應答器硬件電路如圖2所示。

2.3　耦合線(xiàn)圈（即天線(xiàn)）的設計

　　天線(xiàn)是一種轉能器。發(fā)射時(shí)，把發(fā)射機的高頻電流轉化為空間電磁波；接收時(shí)，把從空間截獲的電磁波轉換為高頻電流送入接收機。對于設計一個(gè)應用于射頻識別系統的小功率、短距離無(wú)線(xiàn)收發(fā)設備，天線(xiàn)設計是其中的重要部分。良好的天線(xiàn)系統可以使通信距離達到最佳狀態(tài)。天線(xiàn)的種類(lèi)很多，不同的應用需要不同的天線(xiàn)。在小功率、短距離的RFID系統中，需要一個(gè)通信可靠、價(jià)格低廉的天線(xiàn)系統，耦合線(xiàn)圈環(huán)型天線(xiàn)是比較常用的一種。