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基于无线传输的射频识别系统

作者:金桥电子  来源:本站整理  发布时间:2011-09-16 18:25:10  [去论坛]  [去网店]

当今各种智能化控制系统离不开数据信息的传输。

  其中,无线数据传输是区别于传统有线传输的新型传输方式,系统不需要传输线缆且成本低廉。为单片机匹配相应的无线通信接口电路,即可实现单片机之间或单片机与微机之间的无线数据传输。目前常用的无线通信接口电路,是以无线收发芯片为核心的电路。当数据传输时,在软件设计中采取必要的抗干扰措施和识别措施,可以有效地避免干扰,达到满意的通信效果。文中以89c2051单片机为基础,进行无线通信以识别非接触式无线识别装置,其应用可以嵌入到电业管理或燃气收费等系统中,也可作为一个独立读卡器对IC卡进行操作,配合不同软件可以应用于不同行业。

  1 系统的工作原理

  本设计以单片机作为阅读器和应答器的核心、这两部分主要使用LM567。本系统是一个小型的无线识别器件最大操作距离达70mm。系统内部结构分为射频区和接口区:射频区内含调制解调器和电源供电电路,直接与天线连接;接口区有与单片机相连的端口,还具有与射频区相连的收/发器、可以用单片机程序存放3套寄存器初始化文件的E2PROM以及进行3次数据证实防错误机制、防碰撞处理的防碰撞模块和控制单元。这是阅读器跟应答器实现无线通信的核心模块,也是设计的关键。

  2 硬件电路的设计

  无线识别系统装置由阅读器、应答器与耦合线圈(即天线)3部分组成。

  2.1 阅读器的设计

  阅读器基本电路,如图1所示。当有应答器靠近阅读器时,阅读器内的天线组成了一个LC并联谐振电路,其频率与应答器的发射频率相同,这样在电磁波的激励下,LC谐振电路产生共振,从而使高频信号流入阅读器中用于解调的LM567的输入端。输出的解调信号与上述单片机编码信号反向,最后经过单片机译码输出显示。

  LM567具有调制和解调双重功能。其调解出来的信号可直接被单片机识别,并由单片机发送给数码管并显示。

 

图1 阅读器

  2.2 应答器的设计

  应答器工作时,通过89c2051单片机进行数据编码,然后送往LM567被调制到高频载波上,与其输出端相连的天线线圈不断地向外发出一组固定频率的电磁波(145kHz),当有应答器靠近阅读器时,阅读器识别并显示。应答器硬件电路如图2所示。

 

图2 应答器2.3 耦合线圈(即天线)的设计

3.2 测试数据

  测试数据时测试了00~FF的全部8位编码(4位则一定没问题),多次计算并测量了电源供给功率,对于耦合线圈的距离测试了1~6cm范围内的数据传输,可保障5cm数据传输稳定。测试数据列表如下。

表1 测试数据列表

 

  根据上述实验测量结果可以看出,此系统实现了题目要求的全部基本功能和大部分发挥功能,并有自己的特色发挥功能,性能可靠稳定。

  3.3 测试结果分析

  3.3.3 系统波形数据测试

  采取自上而下的调试方法,即单独调好每一个模块,然后连成一个完整的系统,再进行总体调试。数据发送和接收信号比较,如图3所示。

 

图3 数据发送和接收信号的比较

  3.3.2 系统本身可能产生的误差

  (1)外界干扰因素

  采用无线传输有一个十分突出的弊病,即容易受到电磁干扰及传输效果不佳的问题,由于外界高频信号,金属等很多器件都可能对电磁波产生干扰,所以电路难免产生错误

  (2)距离干扰因素

  电磁场在导电介质中传播时,其场量E和H的振幅随距离的增加而按指数规律衰减。从能量的观点看,电磁波在良导体中衰减很快,把由导体表面衰减到表面的1/e(约3618%),即在文中规定距离为5cm的原因就在于此,由距离因素产生的乱码及不可识别码也是产生错误的原因之一。4 程序流程图

  软件编程运用单片机汇编语言,编辑软件是Keil51,给出程序流程图如图4所示。

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