RFI打卡器和射频卡设计B设计方案.docVIP

RFID打卡器和射频卡设计 本系统是基于射频识别技术，利川射频信号通过空间耦合实现无接触信怠传递并通过 所传递的信息达到识别!的。采川MF RC500和ATmegal6作为主控制芯片，设计出一台具 冉;份识别、信息读取与更新，并能勻上位机连接的射频打卡器及-Kfid套射频长。系统集成 了 mcgal6处理器、MFRC500射频芯片、LCD显示模块、键盘模块、人机交互模块等硬件电 路，采用了双机通信，降低了成本，提高了系统的可扩展能力。整个系统结构清晰，运行稳 定，经测试完成；r题n要求的各项指标。 关键词：射频识别技术ATmegal6芯片双机通信上位机 1、系统方案设计 射频技术是一种非接触的ft动识別技术，其基本原理是利用射频信号的空间耦合， 使RFTD芯片可以从读写器处获得工作时需要的能虽，向打卡器传送数裾，实现RFTD阅读 器通过大线与RF1D电子称签之间的无线通信，然后在LCD和上位机显示出來，本系统 要求打卡器能应答射频卡的请求，实现上位机与打卡器的通讯。 1.1系统设计与结构框图 木系统釆用两ATmegal6构成的双机通信模块为控制核心，利用MF RC500芯片制 作打卡器。MFRC500芯片产生13.56MHZ的电磁波并曲天线发射，射频卡通过耦合线圈获 得能暈后14打卡器返回数据，此数据经滤波、放大等处理后转化为六个字节的信息，通过液 晶或上位机显示。由于射频卡返回的信号非常微弱，所以如何提《信号强度和提高信噪比是 系统设计的关键。 根据题n要求，本系统主要由屯源模块，控制模块，￥.示模块，接收天线模块发射天 线模块，射频卡模块，1C卡模块等构成，如图1。 也源模块 1C卡模块接收天线模块 1C 卡 模 块 接收天线模块 发射天线模块A 打k器模块 上位机部分 键说模块 图1系统结构图 1.2方案比较论证 1.2.1各模块方案论证 （1）主控模块设计 曲于单片机与打卡器之间的通信用USART |办议，单R机与上位机之间的通信亦要用 USART协议（题鬥中的耍求），所以迕主控模块中，我们需耍设计W个RS232接口。 方案一：采用两片ATmegal6构成的双机通信模块作为整个系统的控制器。两片 ATmegal6之间采川SPI通信协议，构成双机通信系统。这样，主单片机通过USART协议 与读卡器相连，从单片机通过USART协议与上位机相连，构成一条完整的数据链。并且， 采用两R单似儿使整个系统的吋扩展性大大捉高，SP1通信防、议具冇数据传输速度快，传输 稳定的优点。 方案二：只使用一片ATmcgal6,从ATmcgal6的RS232 口引出两条线，分别与读卡器 和上位机进行连接，丼且在这两者之W釆用继电器进行隔离，防止通信过程屮出现冲突。这 种连接方式的有点是成本低，但根据继电器的特点不能实现上位机与读卡器之间实吋通信， .R—片单片机的处理能力很难满足题n的耍求。 方案选择：经过比较，我们选择方案一。 基准源设计 方案一：购买现成的屯源成見，成品的电源里然方便，但是不宜进行修改以适应题目要 求，且价格比较高，。 方案二：制电源，采川三端稳压芯片78XX,电路设计己经非常成熟，性能稳定，稗 易实现多种电压输出。且能够根裾题目的要求进行设汁，利用率高。 方案选择：综上所述，方案二更加贴合设计需要，同时降低成木，故选择方案二。 调制器的设计 由于系统工作在13.56MHz波段，属于高频的范围，对调制电路高频特性和稳定程度冇 较高要求。 方案一：频移键控是利用两个不同频率F1和F2的振荡源来代表信号1和0。用数字倌 兮的1和0去控制两个独立的振荡源交替输!11。对二进制的频移键控调制方式，艽冇效带宽 为B=2xF+2Fb，xF是二进制基带信号的带宽也是FSK信号的最人频偏，由于数字信号的带宽， 所以二进制频移键控的信号带宽比较大，似频带利用率小。 方案二：幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的，其最简单的形式是, 载波在二进制调制信号控制下通断，此时又可称作丌关键控法。ASK调制方式是一种比 较高效的传输方式，振幅键控(ASK)蛣易实现，且方便解调。 方案选择：比较方案一和方案二，方案二简单易行，较符合题口要求，故采用MFRC500 内置数字ASK调制电路。 发射天线的设计 无线通信是以辐射传播的电磁波作为信息的载体而实现的通信，在M:实现过程屮，天 线具有至关重要的作川。在发送端天线把载裔信息的导行电磁波转换为辐射电磁波的作川。 方案一：采用喇叭天线方案。根据喇叭形线圈的口径场近似公式 Es = E0cos(—i)eARfl?，通常将RE关Rk时的角锥形喇叭称为楔形角锥喇叭；RE=R? 时的角锥形喇叭为尖顶角锥喇叭。 方案二：采用跑道型矩形天线。边长分别为m和n，的矩形异体回路，有 再由麦克斯韦方程▽