RFID打卡器和射頻卡設(shè)計A設(shè)計方案

--讓每個人公平地提升自我RFID摘要：本系統(tǒng)承受Philips公司的MFRC500和ATmega16作為主掌握器，設(shè)計出一臺具了mega16處置器、MFRC500射頻芯片、LCD顯示模塊、鍵盤模塊、人機交互模塊等硬件電路。整個系統(tǒng)構(gòu)造清楚，經(jīng)測試，完成了題目要求的各項指標(biāo)且運行靠得住。關(guān)鍵詞：RFID射頻卡天線串口通信一、系統(tǒng)方案〔<10cm〕信息交互的手腕。信，且具有顯示打卡時刻、查詢歷史記錄等功能，是一個多功能的射頻打卡器。本系統(tǒng)承受ATMega16本系統(tǒng)承受ATMega16為掌握核心，利用MFRC500芯片制作打卡器。MFRC500芯片產(chǎn)生的信號通過功放電路放大后以電磁波形式由天線放射，射頻卡通過耦合線圈取得能量后向打卡器返回數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)經(jīng)處置后轉(zhuǎn)化為身份信息，通過液晶或上位機顯示。如何提高信號強度和提高信噪比是系統(tǒng)設(shè)計的1。方案論證與比較選擇基準(zhǔn)源設(shè)計直接影響到電路和系統(tǒng)的穩(wěn)固性及多項性能指標(biāo)。方案一：承受三端可調(diào)式穩(wěn)壓器LM系列制作穩(wěn)壓部份制作一般的正壓穩(wěn)壓直流電源，對電路的數(shù)字部份和模擬部份一路供電。78XX系列作電路設(shè)計穩(wěn)壓器件組成穩(wěn)壓電路。三端式穩(wěn)壓器由啟動電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護電路等部份組成。其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓不受輸入電壓波動的影響，而且內(nèi)部設(shè)計了減流式保護電路和過寵保護電路，能特地好地保證穩(wěn)壓值的穩(wěn)固。通過比較，咱們以為方案二更知足系統(tǒng)要求，所以咱們選擇方案二。調(diào)制器設(shè)計程度有較高要求。方案一：承受FSK方式，抗噪聲和抗干擾力量強，但信號占用帶寬大。方案二：承受一般ASK方式，占用帶寬小，調(diào)制解調(diào)電路簡潔，且打卡器能持續(xù)供給電量。1--讓每個人公平地提升自我2比較方案一和方案二，方案二較符合題目要求，故承受ASK調(diào)制方式。因此能夠利用RC500內(nèi)置的ASK調(diào)制電路，耦合類型選擇攜帶回目標(biāo)信息，適用于遠距離系統(tǒng)，傳輸距離在1m~10m。方案二：電感耦合變壓器模型，依據(jù)電磁感應(yīng)定律，通過空間高頻交變磁場實現(xiàn)耦合，電感耦適合用于密耦合系統(tǒng)和遙耦合系統(tǒng)，傳輸距離在1m之內(nèi)。52。放射天線設(shè)計該系統(tǒng)工作在的高頻段，系統(tǒng)工作在天線的近場。方案一：承受圓形天線方案。依據(jù)圓形線圈的近場天線公式H=INR2/[2(R2+x2)3] 〔1〕其中H為磁場強度，N為線圈匝數(shù)，R為天線半徑，x為作用距離，再由麥克斯韋方程即可推導(dǎo)得電場強度E的大小。方案二：承受跑道型矩形天線。邊長別離為m,n 的矩形導(dǎo)體回路，有 NImn

1 1 H m2

n2 m2

n2 4

2 x2〔2〕

2 2

號線的干擾，天線引腳先通過EMC高頻濾波電路，然后接天線〔3〕圖2放射天線PCB圖 圖3放射天線原理圖接收天線設(shè)計45。圖4射頻卡線實物圖 圖5射頻卡效果圖功率放大電路設(shè)計放大，在獵取足夠的射頻功率后，才能饋送到天線上輻射出去。為了取得足夠的輸出功率，必需承受射頻功率放大器。利用的符合題目頻率要求〔〕20V上30W左右，超出了供電電源的范圍。得住性強。二，利用能消退交越失真的經(jīng)典電路，構(gòu)建功率放大電路。系統(tǒng)整體方案二，利用能消退交越失真的經(jīng)典電路，構(gòu)建功率放大電路。系統(tǒng)整體方案通過上述的分析和論證，打算了系統(tǒng)各模塊最終的承受方案如下：主控模塊：Atmel公司的Atmega16L單片機基準(zhǔn)源電路：78XX系列調(diào)制器：MFRC500芯片內(nèi)置數(shù)字調(diào)試電路放射天線：EMC濾波電路+跑道型矩形天線接收天線：圓弧折角矩形天線功率放大器：三極管功放電路顯示模塊：HS12864液晶顯示屏鍵盤模塊：4×4+CH4515所示二、理論分析與計算

6系統(tǒng)具體框圖天線制作原理依據(jù)天線設(shè)計的大體公式HjEJ 〔3〕EjHJ〔4〕D〔6〕Bm〔7〕以上公式聯(lián)立可得 eikr 00rH B00r00

re r 0 0

0E 〔8〕0r為從場源到觀看點的距離；r0為自場源到觀測點的單位矢量；e0為電場強度矢量方向的單位矢量；B0取決于場源的鼓舞強度。由于電路放射接收天線均由矩形線圈圍成，故對4-讓每個人公平地提升自我該公式在矩形環(huán)路里積分，得： NImn44m2 n2 22x2

1 1 m2 n2

x22 2

x22 2再帶入麥克斯韋方程組Jj

Jmjm，得H.功率放大計算該設(shè)計承受無輸出變壓器的三極管功率放大電路〔OTL電路。當(dāng)輸入信號適合，電路不產(chǎn)生飽和失真的情形下，0OMP UI U2 U20 0 0 R 2R0OML

， 〔10〕其中u u，電路的輸出功率由輸入信號的大小打算。當(dāng)輸入信號足夠大，晶體管接0 i近飽和失真時，可取得最大的不失真輸出電壓，現(xiàn)在，電路的輸出功率到達最大：(V U

)2 V2

〔11〕P CCOM

CES2RL

CC2RL調(diào)制電路計算ASK1對應(yīng)的載波幅度為A，0A0,MaAA01M的關(guān)系： A0

q1Ma1

A 〔12〕1M平均能量為： 3電路設(shè)計

Avg

4 1M

a)2]A2Tsa

〔13〕單元電路設(shè)計天線電路設(shè)計〔見附錄圖一、圖2〕1mm左右，以提高耦合系數(shù)。功放電路設(shè)計〔23〕功放承受三極管分別元件搭建，設(shè)置功率為左右，通幾回率為。整體布線設(shè)計〔31，PCB32〕連。二、對前級信號輸入部份承受網(wǎng)格狀鋪地，進一步削減輻射噪聲。3PCBPCB測試并逐級校準(zhǔn)。4、程序設(shè)計--讓每個人公平地提升自我5軟件組成本系統(tǒng)主要有信息放射模塊、接收模塊、鍵盤模塊、液晶顯示模塊、時刻模塊、上位機連接模塊等組成。軟件流程依據(jù)題意，軟件流程分為MCU流程圖與上位機軟件流程圖〔見圖7，圖8〕圖7MCU流程圖 圖8上位機軟件流程圖五、系統(tǒng)測試與結(jié)果分析根底部份測試測試儀器RIGOLDSA1030TTS1002示波器、MASTECHMY—65數(shù)字萬用電表、自制穩(wěn)壓電源。測試方式是不是能夠識別卡的存在，測量能夠識別的最大距離；測量打卡器的輸出電壓和輸出電流，RIGOLDSA1030比。測試數(shù)據(jù)打卡器工作頻率測試〔射頻卡阻抗—頻率〕(見圖9)9射頻卡阻抗隨頻率變化曲線打卡距離測試〔1〕溝通信號電平0V射頻卡距離溝通信號電平0V射頻卡距離射頻卡阻抗〔Z〕起始工作點ΩΩΩΩΩΩ0cmΩΩΩΩΩΩ1cmΩΩΩΩΩΩ2cmΩΩΩΩΩΩ5cmΩΩΩΩΩΩ打卡器信號功率測試〔見表2〕2：打卡器電壓、電流與功率檢測值次數(shù)輸出電壓〔V〕輸出電流〔A〕輸出功率〔W〕

1 2 3 4 5 6 7 8識別信號輸出功率〔3〕3：識別信號輸出功率檢測次數(shù)功率〔mW〕功率〔dBm〕

1 2 3 4 5 6信噪比測試〔4〕4：信噪比檢測數(shù)據(jù)次數(shù)信噪比〔dB〕

1 2 3 4 5 6輸出阻抗測試：經(jīng)測試，輸出阻抗為歐姆。結(jié)果分析7-讓每個人公平地提