智伟射频集成电路芯片原理与应用电路设计北京电子工业出版社。吴刚非接触式卡读卡器的设计与开发硕士学位论文北京北京化工大学，江美龙射频识别系统数字处理模块的设计实现及其关键技术研究硕士学位论文北京北京邮电大学，陈邦嫒射频通信电路北京科学出版杜，常玉燕，吕光，日本电子电路精选北京电子工业出版社，李长林单片机应用设计北京电子工业出版社，樊昌信通信原理北京国防工业出版社，附录频率下，就必须给它两边加两个保护电容，组成并联振荡回路，这样才不致使单片机工作的时钟频率产生变化，进而可以稳定的工作，提高系统的性能。复位电路复位是单片机的初始化操作。其主要功能是将程序记数器初始化为，使单片机从单元开始执行程序。在程序运行中，外界干扰等因素可使单片机的程序陷入死循环状态或者跑飞。为了摆脱困境，可将单片机复位，以重新启动。复位也可以使单片机退出低功耗工作方式而进入正常工作状态。当引脚的上面的低电平持续时间大于最小脉冲宽度时，复位。引脚是复位信号的入射端，高电平有效。其有效时间应持续在个振荡周期即两个机器周期以上。复位操作有上电自动复位和手动按键复位两种方式。下图为具有两种复位方式的电路，只要电源的上升时间不超过，就可以完成自动上电复位，即接通电源时就完成了复位操作。按动键，可实现手动复位。图复位电路串行通信接口电路本设计中，为了提高系统的可适应性，提供了两种串行通信接口形式和。选用芯片来实现虚拟串口，采用芯片。接口电路设计本设计中采用了接口，主要是考虑到这种通信接口在微型计算机的应用越来越广泛。是的缩写，意思是通用串行总线。但这并不是种新的总线标准，而是电脑系统接驳外围设备如键盘鼠标打印机等的输入输出接口标准。现在电脑系统对外围设备的接口并无统的标准，如键盘的插口是圆的连接打印机要用针或针的并行接口鼠标则要用针或针的串行接口。把这些不同的接口统起来，使用个针插头作为标准插头。通过这个标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。也就是说，将取代当前上的串口和并口。为了方便得实现微控制器的接口与接口的转化，设计采用了原公司生产的款性能优良的到电平桥接芯片。如下图所示图接口电路如图中即为，可以看出该芯片的外围电路十分简单，只需只电容。的两个引脚与微控制器的接口连接，两个引脚与微计算机的接口的进行连接。兼容协议，可以应用于工业级温度范围。芯片端作为从设备以全速连接到计算机的上，芯片另端是个具有全部信号的电平端口，可以通过电平转换把芯片转换成个标准串口，也可以直接将该口连接到单片机口上串行接口电路标准是是美国电子工业协会与公司起开发的通信协议，它适合于数据传输率在范围内的通信。是目前机与通信工业中应用最广泛的种串行接口，也被定义为种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。典型的信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出的正电平在之间，负电平在之间。当无数据传输时，线上为电平，从开始传送数据到结束，线上电平从电平到电平再返回电平。接收器典型的工作电平在与。由于发送电平与接收电平的差仅为至左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约米，最高速率为。是为点对点即只用对收发设备通讯而设计的，其驱动器负载为。所以适合本地设备之间的通信。在本文的设计中采用串行接口进行数据传输。其电路图如下图所示。单片机具有全双工的串行通讯接口，通过它与机实现数据通信。本设计采用芯片实现电平与电平之间的转换。串行通讯接口电路如图所示图串行通讯接口电路是公司生产的种接口芯片，使用单电源电压供电，电源电压在范围内都可以正常工作，其额定电流为。只需外接四个的电容，保证数据传输速率在下保持输出电平。可以很方便地完成电平与电平之间的转换。内部有对调整充电泵，由增压充电泵产生反向充电泵产生的输出电压。由于电源电压可在之间变化，充电泵以间断方式工作，如输出电压低于，则充电泵工作，如输出电压超过，则充电泵停止工作。每个充电泵需要个浮动电容，和个储存电容，来产生电源。其中图中的和与单片机串行发送口和串行接收口相连，和通过连接器连到机口的和端。电源及稳压电路电源转换由于系统设计中工作所需要的电压为，而射频芯片工作所需要的电压为，这就要求对电源进行的转换，在这里选用的芯片为，电压转换电路图如下当接通电源把电压从脚输入时，发光二级管开始发光，而从脚输出的电压即为射频芯片工作时所需要的电压。电压转换电路如图所示图电压转换电路半导体器件是个低功耗正电压管理芯片，它的输出电流为。这个器件在电池电源使用中是个非常好的选择，可以作为总线和笔记本的主要终端，可以转换输出的分别为和，本设计中主要用它输出电压供给射频芯片工作。指示装置电路单片机应用系统通常采用发光二极管和蜂鸣器来指示系统的状态，它们的驱动电路比较简单易于实现且价格低廉。本系统设有个图射频接收电路引脚中，通过铁氧体磁芯与电源相连，电源端接个旁路电容，起到保护电源的作用。电容和使用误差在范围内的陶瓷电容，连接引脚和的电容是个耦合电容，当个外部处理用于时，必须用串联电容与外部数据恢复处理器和相耦合。可驱动个电容和个电阻的并联负载，此管脚峰值电流随接收机低通滤波器截止频率增加而增加。在睡眠和发送模式，管脚成高阻态，此管脚在高阻态时，可用个的上拉电阻或者下拉电阻确定逻辑电平。引脚用接地电阻调节接收机低通滤波器带宽，引脚与地间接个阻值为的基准电阻，误差范围为，如果和通过个阻值小于的电阻与相连，此节点的电容加上节点电容不应大于。引脚电阻接地，能用的电阻设置在的范围。阻值的大小，误差范围为，有利于以高数据速率工作。引脚，此引脚设置的接通脉冲宽度，由个接地电阻实现。能用个电阻范围为的电阻在的范围调节。系统天线设计系统天线收发原理射频卡与读卡器之间的数据信息交换，是按照定的通信协议通过天线系统由电磁设完成的。这就需要对射频识别系统的天线收发原理进行分析。由于本系统属于超高频频段的读卡器系统，是在微波范围内利用电磁波进行工作的，其工作模式与雷达系统有些类似。对于个电基本振子天线产生的辐射场分为近场区和远场区。作用距离波长时的辐射场称为远场区。其基本振子天线的远场区具有如下的性质电基本振子的辐射具有方向性，为沿着径向向外辐射的横电磁波，在与振子轴垂直的方向上辐射最强。电基本振子辐射场的场强与振子上的电流成正比，与读写距离成反比。对于超高频系统，若想去的较远的读卡距离，必须在读卡器天线上产生较大的电流，也就是说读卡器需要定的发射功率。超高频系统用反向散射原理进行数据传输，反射性能会随着频率的上升而增强。根据相关公式推导可得出读卡器天线接收到的功率密度可表示为式中为读卡器输出功率，为发送天线的增益，为射频卡天线的增益，是射频卡与天线之间的距离，为波长。可见超高频读卡器的读写距离和读卡器输出功率，发送天线的增益，射频卡天线的增益成正比关系，与射频卡与天线之间的距离成反比关系。以上的理论研究为读卡器的天线设计提供了理论依据。系统天线设计思想考虑到本系统的射频频率为。波长约为厘米，同时考虑到制造简便性制造成本技术成熟度等因素，决定采用半波振子天线阵列作为读卡器系统的天线。即将两个或多个简单振子天线按定的规律排列在起，并按定规律给每个天线单元馈电，从而组成阵列天线。考虑到波长为厘米，可将振子长度定为毫米左右，按照以上思想设计出的读卡器天线具有以下特点根据天线的方向性乘积定理，多元阵列使得天线的方向性增强，辐射场强增大，获得了更大的场强增益。根据需要可调整阵列数目以得到更好的增益性能，加反射金属板以提高增益。极化方向为水平极化，这就要求射频卡天线的极化方向与之相致。结论作为近年来逐渐兴起的种智能识别技术，其在各领域的应用也越来越广泛，尤其是超高频射频识别系统具有广阔的发展前景。本文在广泛查阅资料，深入了解射频识别技术的原理及应用的基础上，对协议进行了深入详细的研究，设计了款基于单片机的具有可靠性和模块化等特点的读卡器系统。主要内容如下设计学生签到系统的总体方案详细设计基于单片机设计了读写器硬件电路，应用基于无线射频模块设计了读写器的射频收发模块。并对硬件电路进行调试和测试，达到较好效果。完成了读卡器程序的编写包括与上位机的串行通信程序，协议层软件和物理层软件的研究，对射频识别系统有了更加深刻的认识。由于时间与能力有限，本文所设计的读写器还有待于迸步的改进，比如完善射频模块的性能指标，对软件进行优化以提高可靠性以及运行速度等。致谢本论文是在导师崔文华教授精心指导下完成的。从论文选题到课题难点的解决，崔教授都给予了本人悉心地指导，使我在实际应用理论知识方面有了很大的提高。导师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，都给予我悉心的指导和帮助。可以说，没有导师的悉心指导和帮助，我是不可能顺利完成我的毕业设计的。另外，导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己宽以待人的崇高风范，朴实无华平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。在这期间崔文华老师认真负责的敬业精神深深的感动和鼓励了我，让我在成长和生活的道路上有了明确的方向。在此，我首先向崔老师致以深深的敬意和衷心的感谢,其次，感谢电信学院的领导和老师们，是你们在这四年的时间里面给了我很多的指导和教诲，让我感受到了学生时代的紧张和充实，让我在辽宁科技大学这座美丽的学府留下了终身难忘的美好回忆，衷心的感谢你们。参考文献于兴启基于协议的射频识别系统的实