PIC16F639在被動(dòng)無(wú)鑰門(mén)禁系統中的設計應用
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圖5：應答器電路的每個(gè)諧振天線(xiàn)必須調諧到基站單元的載波頻率，
以達到最佳信號接收狀態(tài)
實(shí)際應用有可能發(fā)生電池意外地暫時(shí)脫離電路的情況，例如當應答器掉落到硬質(zhì)表面上時(shí)。如果發(fā)生此種情況，存儲在MCU中的數據可能無(wú)法正確恢復。為避免電池意外脫離，用戶(hù)可考慮采用后備電池電路。后備電池電路能向應答器暫時(shí)提供VDD電壓。建議在精密應答器中采用這種電路，但并不是所有應用都必須采用它。在圖2中，D4和C1構成了電池后備電路。當電池連接時(shí)，C1被完全充電，當電池短暫斷開(kāi)時(shí)，C1提供VDD電壓。
當應答器處于無(wú)電池運行時(shí)稱(chēng)為無(wú)電池模式。在圖2中，二極管D1、D2、D3和C1構成無(wú)電池模式的電源電路。當應答器線(xiàn)圈產(chǎn)生電壓時(shí)，線(xiàn)圈電流流過(guò)二極管D1和D2為C1充電，C1可為應答器提供VDD電壓。當PIC16F639用于需要無(wú)電池運行的防碰撞應答器應用中時(shí)，這種電源電路很有用。根據不同應用，無(wú)電池模式下C1電容值從幾微法到幾法不等。
圖6：在基站電路中，電流驅動(dòng)器U1放大來(lái)自MCU的125 kHz方波脈沖的功率。
U1的方波脈沖輸出通過(guò)由L1、C2、C3和C4組成的LC串聯(lián)諧振電路后變成正弦波。
應答器電路具有三個(gè)外部LC諧振電路、五個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)、一個(gè)用于UHF數據發(fā)送的433.92MHz諧振器和幾個(gè)用于后備電池模式的元件。
每個(gè)LC諧振電路都連接到LC輸入和LCCOM引腳?？招咎炀€(xiàn)連接到LCX輸入，兩個(gè)鐵氧體磁棒電感連接到LCY和LCZ引腳。LCCOM引腳為三個(gè)天線(xiàn)連接的公共引腳，通過(guò)C11和R9接地。每個(gè)諧振天線(xiàn)必須調諧到基站單元的載波頻率，以達到最佳信號接收狀態(tài)(圖5)?？衫妹總€(gè)通道的內部電容將天線(xiàn)調諧到最佳狀態(tài)。
器件初始上電時(shí)，數字部分利用SPI(CS、SCLK/ALERT和SDIO)對AFE配置寄存器進(jìn)行編程。由于A(yíng)FE輸入靈敏度高(約3mV峰峰值)，AFE對環(huán)境噪聲非常敏感，所以必須采取措施避免沿PCB走線(xiàn)上產(chǎn)生過(guò)多交流噪聲。在VDD和VDDT引腳分別使用電容C6和C12濾除噪聲。
二極管D1和D2及電容C5用于電池后備模式，二極管D2、D3和D7及電容C5用于無(wú)電池模式。為使無(wú)電池模式穩定運行，需要較大的C5容值。電容C5通過(guò)二極管D3和D7保存來(lái)自電池和線(xiàn)圈電壓的電荷。當電池暫時(shí)斷開(kāi)時(shí)，C5儲存的電荷可維持PIC16F639器件的供電。二極管D3和D7穿過(guò)空芯線(xiàn)圈相互連接，在三個(gè)外部LC諧振天線(xiàn)中產(chǎn)生強大的線(xiàn)圈電壓。
一旦檢測到有效輸入信號，數字MCU部分即被喚醒，如果命令信號有效，則發(fā)出一個(gè)響應。
應答器可使用內部調制器(LF對講)或外部UHF發(fā)送器發(fā)出響應。每個(gè)模擬輸入通道在輸入和LCCOM引腳間有一個(gè)內部調制器(晶體管)。如果AFE從數字MCU部分接收到箝位或斷開(kāi)箝位的命令，內部調制器就會(huì )分別導通和關(guān)斷。天線(xiàn)電壓分別根據箝位或斷開(kāi)箝位命令進(jìn)行箝位和斷開(kāi)箝位，這稱(chēng)為L(cháng)F對講。LF對講只在近距離應用中使用?；究梢詸z測應答器天線(xiàn)電壓的變化并重建調制數據。
在長(cháng)距離應用中，應答器采用UHF發(fā)送器。由UHF(433.92 MHz)諧振器U2和功率放大器Q1構成一個(gè)用按鍵通斷的UHF發(fā)送器。電容C2和C3的容量都在約20pF的范圍內，具體取決于線(xiàn)路布局。一般由印刷電路板的金屬走線(xiàn)而形成的L1是一個(gè)UHF天線(xiàn)，增大其環(huán)路面積后效率將顯著(zhù)提高。
當MCU I/O引腳輸出邏輯高電平時(shí)，UHF發(fā)送器部分導通，否則關(guān)閉。RC5輸出為UHF信號的調制數據，可由基站的UHF接收器重建。
基站電路
基站單元包括一個(gè)MCU、125kHz的發(fā)送器/接收器和一個(gè)UHF接收器模塊?；景l(fā)出125kHz的低頻命令信號，并通過(guò)UHF和LF接收來(lái)自應答器的響應。發(fā)出LF命令后，基站通過(guò)LF或UHF鏈路檢查是否有響應。
125kHz發(fā)送器產(chǎn)生一個(gè)基于MCU的脈寬調制器(PWM)輸出的載波信號。電流驅動(dòng)器U1放大來(lái)自MCU的125kHz方波脈沖的功率。U1的方波脈沖輸出通過(guò)由L1、C2、C3和C4組成的LC串聯(lián)諧振電路后變成正弦波。L1為用于125kHz LF天線(xiàn)的空芯電感(圖6)。
當LC串聯(lián)諧振電路調諧到PWM信號的頻率時(shí)，天線(xiàn)輻射最強。在諧振頻率處，LC電路阻抗最小，這使得L1負載電流最大，從而產(chǎn)生很強的電磁場(chǎng)。用戶(hù)可通過(guò)監視L1上的線(xiàn)圈電壓調諧LC電路。二極管D1后的各個(gè)元件用來(lái)接收來(lái)自應答器的LF對講信號。當應答器以L(fǎng)F對講作出響應后，L1上的線(xiàn)圈電壓會(huì )由于應答器線(xiàn)圈電壓產(chǎn)生的磁場(chǎng)而改變。由于應答器線(xiàn)圈電壓最初是由基站天線(xiàn)(L1)產(chǎn)生的，所以響應電壓與初始電壓的相位相差180o。因此，在給定條件下，L1上的電壓將隨著(zhù)應答器的線(xiàn)圈電壓變化。
可通過(guò)包絡(luò )檢波器和由D1和C5構成的低通濾波器檢測L1上線(xiàn)圈電壓的變化。檢測到的包絡(luò )信號通過(guò)有源增益濾波器U2A和U2B。經(jīng)過(guò)解調的模擬輸出被饋送到MCU的比較器輸入引腳，以進(jìn)行脈沖整形。比較器輸出可在TP6上得到，并由MCU解碼。(end)
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