基于射频技术的无线识别系统设计

1、基于射频技术的无线识别系统设计识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并猎取相关数据。射频识别工作无须人工干预、非接触、阅读速度快、无磨损、不受环境影响、寿命长、便于用法。目前，射频识别技术在国外进展十分快速，产品种类繁多，已广泛用于工业、商业自动化、交通运送控制管理等众多领域，如汽车、火车等交通监控；高速马路自动收费系统；停车场管理系统；物品管理；仓储管理：车辆防盗等。因为我国射频识别技术起步较晚，除用于中国铁路的车号自动识别系统外，仅限于射频公交卡的应用。本文给出一种实现容易射频识别系统的方式。阅读器和应答器均包含在控制系统中，利用ask调制与解调以及匹配网络电路，

2、使囫囵系统的可识别有效距离约为83cm，有一定的用法价值。1 总体计划设计无线射频识别()系统是由应答器、阅读器及应用支撑软件等几部分组成。应答器采纳直流电源供电，它主要由编码电路、载波振荡电路、调制电路和放射电路构成。其原理1所示。该计划容易易行，电路容易。但这种应答器必需采纳电源供电，否则电路无法工作。将应答器看作有源应答器，在阅读器设计部分，将接收到的微弱信号举行放大，在利用解调电路取出实用信号，经过判别电路后再利用解码芯片，最后利用显示控制电路显示阅读器接收到的数据，其原理2。所示该计划电路设计容易，简单硬件实施，可行性好。2 电路的理论分析与计算21 耦合线圈的匹配理论作为电磁能量的

3、放射装置一耦合线圈，必需考虑其匹配问题。耦合线圈在无线识别系统的工作频率范围内表现为阻抗zl，为了实现与系统的功率匹配，必需通过无源的匹配电路实现阻抗转换，使功率无反射地传输到耦合线圈。可以利用少量组件来实现相配的匹配电路。在现实应用中有多种不同的1356mhz的无线识别系统采纳了3的匹配电路。本设计用法了该匹配电路，实现了阻抗匹配。要确定匹配电路的参数，需要测量出线圈的ls和导线的欧姆rls。22 应答器的放射电路分析在应答器的发送器部分，首先由频率稳定的石英晶体产生所需的工作频率的信号。振荡器信号被馈送到由信号编码的基带信号控制的调制级。此基带信号就是键控的恒压信号，在此将二进制数据以串行

4、码的形式表示出来。按照调制器的类型，执行对振荡器信号的ask或fsk调制。此时基带信号会被挺直馈送到频率合成器，再通过功率放大使调制后的信号达到所需电平，然后将调制后的放大信号输出耦合到初级线圈。23 阅读器接收电路分析阅读器接收电路由耦合线圈、解调器、和显示部分组成。通过耦合线圈所得的电压信号经过放大器放大后，再经解调器解调得到载波信号，再经解码器解码和显示电路得到应答器所发送的数据。3 程序及电路的设计与计算31 阅读器电路的设计计算本次所设计的阅读器电路由耦合线圈、放大电路、解调电路、解码电路和单片机显示电路组成。耦合线圈及放大器电路设计4所示。为了使阅读器线圈的耦合效率高，可将通过该线

5、圈并联可调，使其谐振频率和应答器的工作频率全都，使阅读器线圈工作在谐振状态，并联谐振回路的谐振频率可由式(1)计算：式中l为线圈的自感系数，测试得l=1260h，f为应答器的工作频率，为1356mhz，因为具有并联的阅读器线圈在谐振频率1356-mhz激励时，电压显然升高，因此应答器的工作频率选为1356mhz，理论计算出c=109pf。图4属于高频小信号放大器，s8050的ft典型值为200mhz，则放大倍数约为：。数字复原电路采纳lm393，5所示，它的作用是将解调输出模拟信号复原为数字信号，以便解码器识别。解码、单片机显示控制电路6所示。32 应答器电路设计计算设计由拨码开关和编码芯片v

6、d5026构成，信息由拨码开关生成。7所示。载波振荡器采纳74hc14构成的环行振荡器，功耗小，最小工作电压低，适合于3v电池供电。振荡器反馈中接入1356mhz晶体，载波频率稳定度高。调制器由高速器件74hc00构成，实现ask调制。调制波形8所示。调制输出信号经反向后挺直送谐振回路。33 程序设计vd5027解码正确时，17管脚输出高电平，4位数据由管脚10、11、12、13输出。因此单片机设置为中断模式，vd5027的 17管脚经反向后接在单片机的中断0入口处。主程序为休眠等待状态，当有应答器且解码正确时，响应中断服务子程序，显示相应的信息。其流程9所示。34 总电路图设计按照前面的分析

7、设计，在面包板上安装调试正确后，焊接印刷电路板，测试结果正确。4 识别装置工作流程图识别装置工作流程10所示。此无线识别装置由手动输入信息，经编码器编码，采纳ask调制方式，载波为1356mhz，经线圈耦合发送。阅读器将接收到的ask信号放大后，经包络检波，送至数字复原电路后，再解码。解码正确时，由单片机显示结果。5 测试计划与测试结果51 电感线圈测量测量设备：qbg-1a型高频q表。测试结果：电感线圈匝数n=10匝，电感线圈直径d=69cm，阅读器电感线圈ll：1273h，应答器电感线圈ll：1260h，分析：两电感线圈匝数、直径相同，但电感量不同，主要是电感由手工绕制，因此因松紧、间隙不

8、同造成。52 编码器vd5026测量测试设备：数字ds5062m。测试结果：输出为波形较好的方波信号。振荡频率f=22872khz，幅度vpp=300v，vmax=224v，vmin=000v。53 载波振荡器测量测试设备：数字示波器ds5062m。测试结果：频率：1356mhz幅度vpp=140v波形失真分析：振荡器是由非门构成环行振荡器，有门延迟时光。lc器件能够存储能量，故lc振荡器波形较好。54 调制输出波形测量测试设备：数字示波器ds5062m。vpp=412v，vmax=224v，vmin=-188v。55 识别测量551 误码测量测试办法：在应答器上通过拨码开关设置0000-1111，在阅读器上用4个显示和一位数码管显示0-f。测试结果：应答器拨0000-1111，阅读器相应显示0000-llll，数码管显示0f，测试结果正确，误码率为0。552 传输时延测量测试工具：手机秒表测试办法：从应答器信息转变，到阅读器显示出的时光间隔。测试结果：079s1s。553 识别距离测量测试工具：直尺。测试办法：转变应答器与阅读器间电感线圈的距离，并观看阅读器显示信息是否与应答器相同。测试结果：稳定传输距离55cm，最远识别距离83cm。56 功耗测量测试工具：