国家电工电子实验教学中心

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1、国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告设计题目：电子标签学院：电信学院专业：学生姓名：学号：任课教师：2014年7月28日国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告目录目录1设计任务要求12设计方案及论证12.1任务分析12.2方案比较22.2.1,正弦波产生22.3系统结构设计112.4具体电路设计123制作及调试过程133.1制作与调试流程133.2遇到的问题与解决方法134系统测试134.1测试方法134.2测试数据145系统使用说明145.1系统外观及接口说明145.2系统操作使用说明176总结176.1本人所做工作176

2、.2收获与体会176.3对本课程的意见与建议187参考文献18国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告19国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告1设计任务要求设计并制作一个如图1所示的电子标签系统，系统具有检测电子标签有无和识别标签信息的功能。系统由阅读器和标签两部分组成。阅读器和标签之间利用电感耦合（磁耦合）原理，通过两只由漆包线绕制而成的空芯线圈作为耦合线圈进行无线通信。耦合线圈使用给定的如图2所示的空芯线圈，其外围尺寸约为53mm×44mm，电感量约为500μH，使用时可将线圈粘贴在电路板表面以作固定。测试中，将标签逐渐靠近阅读器，当阅读器刚刚能识别标签时，阅读器线圈和

3、标签线圈最接近的部分之间的距离定义为最大识别距离D。2设计方案及论证2.1任务分析2.1.1.基本原理一个基本的RFID系统主要包括两部分：标签(Tag)和读写器(Rd／WdteDevice)。在实际应用中，一般还需要PC机来进行数据处理或对多读写器识别系统进行数据管理。图2.1射频识别系统基本组成部分19国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告标签的能量和时序的来源。读写器与标签的耦合方式有电感耦合式和电磁反向散射耦合式。根据耦合方式的不同，RFID系统的工作原理略有不同。电感耦合式标签基本上是无源工作的，这意味着标签工作的全部能量是由读写器提供的。读写器的线圈和标签的线圈组成一个类

4、似变压器的系统。工作时，读写器上的线圈产生变化的电流，变化的电流产生交变磁场，当标签进入磁场时，标签上的天线线圈就会产生感应电压，经过内部的整流电路获得稳定的电压，为标签提供能量。同时，标签内部的时钟产生电路利用从读写器传过来的高频载波，产生用于标签内部数字电路用的时钟脉冲信号，为标签提供时序，然后根据读写器发送的命令做出相应的响应。如果需要，标签还要向读写器发送数据。从图2.1可以看到，能量和时序都是由读写器控制的，数据的传输是双向的。有了能量和时序之后，读写器与标签之间的通信所用的技术就是普通的无线通信技术。电磁反向散射耦合式利用了雷达技术中的一个原理：电磁波可以被外形尺寸大于其波长一半的

5、物体所反射。反射电磁波的效率与反射物体的反射横截面有关。2.1.2.阅读器组成部分通过对要求分析,可得到阅读器需要有以下两个功能,首先能够产生稳定的正弦波,其次能够正确接收调制信号，识别标签。正弦波产生：分为方波产生，放大选频，谐振输出接收部分，接收解码；2.1.3.标签组成部分分析可以得到,标签主要由谐振接收输出部分，编码部分；2.2方案比较2.2.1,正弦波产生(1)RC文氏桥振荡电路的构成RC文氏桥振荡器的电路如图2.2.1所示，RC串并联网络是正反馈网络，另外还增加了R3和R4负反馈网络。2.2.119国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告（2）LC正弦波振荡电路 LC并联谐

6、振电路如图2.2.2所示。显然输出电压是频率的函数输入信号频率过高，电容的旁路作用加强，输出减小；反之频率太低，电感将短路输出。并联谐振曲线如图所示2.2.2谐振时谐振频率19国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告考虑电感支路的损耗，用R表示，如图2.2.3所示。谐振时，电感支路电流或电容支路电流与总电流之比，称为并联谐振电路的品质因数2.2.3对于图11.05（b）的谐振曲线，Q值大的曲线较陡较窄，图中Q1＞Q2。并联谐振电路的谐振阻抗 （3）通过cd4046锁相环19国家电工电子实验教学中心电子系统课程设计设计报告 通过锁相环产生一个500khz的方波信号，再通过选频回路滤出50

7、0khz的正弦信号。 CD4046工作原理：输入信号Ui从14脚输入后，经放大器A1进行放大、整形后加到相位比较器Ⅰ、Ⅱ的输入端，图3开关K拨至2脚，则比较器Ⅰ将从3脚输入的比较信号Uo与输入信号Ui作相位比较，从相位比较器输出的误差电压UΨ则反映出两者的相位差。UΨ经R3、R4及C2滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VCO的输入端9脚，调整VCO的振荡频率f2，使f2迅速逼近信号频率f1。V