电子设计竞赛报告无线识别

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1、封装纸2无线识别摘要：阅读器采用dsPIC30MCU作为主控芯片，实现应答器的识别、数据通信和人机交互，相关信息用LCD显示，具有较好的显示界面；系统通信载波频率选用667kHz，用独立的dsPICMCU产生，稳定性高，保证了系统通信的可靠性。应答器采用低功耗MCU设计，其电源通过线圈耦合阅读器的载波信号，经整流、滤波和LDO稳压后提供。应答器的数据通过控制其线圈回路的通断，通过耦合改变阅读器谐振回路的Q值，实现了阅读器和应答器之间的数据传输和调制，应答器数据储存在MCU内部的EEPROM中，保证掉电不丢失。数据通信协议参考红外遥控器的协议，采用周期调制方式，保证了系统的可靠识

2、别。221．系统的方案设计根据题目要求，系统由应答器和阅读器两个模块构成，图1示出无线识别系统的原理框图。图1无线识别系统原理框图1.1应答器方案设计应答器主要实现本机编码、存储信息的发送及阅读器读写信息的识别。在电路上包括供电电路、控制器、拨码电路、调制电路、解调电路及信息掉电存储电路。在实际应用中，考虑到系统的易用性，应答器需要达到较低的功耗，才能够实现通过阅读器的无线供电。应答器的主控制器在接收到阅读器的读卡命令后，把相应的数据包经电感线圈耦合传送给阅读器，阅读器对应答器进行设置的信息经检波解调、写入应答器主控制器的EPPROM。原则上应答器的主控芯片可以采用任何型号的M

3、CU、考虑到题目的低功耗指标。本设计采用超低功耗、低电源电压（3V）的PIC16LF877AMCU，该MCU可设置为空闲时(无发送和接收时)进入休眠模式，使得整机系统的功耗更低，因此容易实现应答器的电源通过电感线圈耦合提供。1.2阅读器方案设计阅读器主要实现应答器的识别和显示，以及向应答器写入或读出相关的信息。在电路上包括供电电路、控制电路、载波产生电路、调制电路、解调电路等，由于应答器采用的是无线供电，且题目要求达到5cm以上的检测距离，所以解调电路的设计是阅读器的设计重点，包括检波、放大、滤波等电路。系统的调制发送本打算采用555时基集成电路构成的多谐振荡器产生670K左右

4、的载波，但在实际制作中发现555产生的载波频率波动范围很大，系统的谐振不稳定，从而影响系统的正常通信。最终确定采用独立dsPIC30F3013MCU产生667K的方波。其调制信号经MCU的IO口输入控制，方便了阅读器控制电路对调制电路的控制。系统的解调电路可以采用相关的同步检波电路进行解调。同步检波电路主要用于解调抑载调幅信号，虽也能用于普通调幅波的解调，但因电路比包洛检波复杂。最后决定采用二极管包络检波的方法作为解调电路，在二极管检波后加上相应的滤波放大电路和电压比较器实现应答器数据的识别。2２.硬件设计2.1阅读器电路设计2.1.1调制发射模块电路设计由于近距离无线通信采用

5、线圈谐振的方式发送和接收数据，调制采用ASK的调制方式在电路上较容易实现，由此该模块电路主要由载波发生器及驱动电路组成。为了得到稳定的高频载波信号，本系统采用高速MCU作为信号发生器。MCU输出的信号经驱动电路后加到LC串联谐振回路上，实际使用中需调整LC的串联谐振频率与MCU产生的信号频率一致。在L与C联接端得到80V至100V的谐振电压，使电感线圈L产生较高的电磁场，为应答器供电提供能量。高频载波驱动电路如图2所示，输入信号CLK由PIC30F3013产生667KHz高频信号，同时选择PIC30F3013的一个I/O口受阅读器主控制MCUPIC30F4011的控制，达到对载

6、波信号的调制。经7404数字集成电路U1A和U1B的缓冲，Q1和Q2组成乙类功率放大器，为串联谐振电感L1、电容C1提供激励信号。Q1（NPN）、Q2（PNP）选用中功率三极管。开关二极管D1对载波信号进行整流，得到正半周信号。实际制作中，考虑的器件的耐压，D1采用两个4148的开关二极管串联，C1选用两个低损耗系数的电容串联构成。图2高频载波驱动电路原理图阅读器通过耦合线圈发送一定频率的射频信号，不论以什么方式只要能使穿过闭合回路的磁通量发生变化，，此闭合回路内就一定会有感应电动势出现。为了提高射频信号识别和接收的效率，LC谐振回路工作在谐振时，其谐振频率为，L1的取值在本题

7、中已经进行了规定（用直径不大于1mm的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。线圈直径为6.6±0.5cm），其实际的电感量为17.01uH(通过电桥测量)，因此C1取值为3400pF，所以有：即电路的谐振频率为662KHz，考虑的电路上分布参数的影响，系统的通信载波选择为667KHz。2.1.3检波、放大电路设计应答器通过控制通信线圈回路的通断，实现对阅读器谐振回路谐振电压的调制，从而将数据信号传送给阅读器，因此在阅读器端，需要由检波电路将调制信号进行解调。信号检波放大电路如图3所示，C2