基于ZigBee技術的二代身份證讀卡器設計

如圖3所示，它的外圍電路包括晶振時鐘電路、射頻輸入／輸出匹配電路和微控制器接口電路三個部分。芯片本振信號既可由外部有源晶體提供，也可由內部電路提供。由內部電路提供時需外加晶體振蕩器和兩個負載電容。電容的大小取決于晶體的頻率及輸入容抗等參數，當采用16 MHz晶振時其電容值約為22 pF。射頻輸入／輸出匹配電路主要用來匹配芯片的輸入／輸出阻抗，使其輸入／輸出阻抗為50 Ω，同時為芯片內部的PA及LNA提供直流偏置。MCU通過4線SPI總線(SI、SO、CSn、SCLK)設置芯片的工作模式并實現讀／寫緩存數據、讀／寫狀態寄存器等。CC2420使用SFD、FIFI、FIFOP和CCA等4個引腳向MCU反映收發數據的狀態。
1．3 電源電路
設計中考慮到應對各種復雜的應用場合，采用以太陽能為能源，以雙電層超級電容器與鋰電池為儲能設備構成自供電裝置，提供讀卡器工作電壓。如圖4所示，圖中主要電源器件型號與參數分別為：太陽能電池6 V／350 mA；超級電容180 F／2．7V，2只串聯雙電層電容器；鋰電池3．7 V／3300 mA；穩壓電路寬電壓升降壓DC／DC OUT 3．3V／200 mA。太陽能電池在光照作用下，產生約6 V的開路電壓和350 mA的短路電流，對鋰電池、超級電容充電，并向讀卡器工作提供能量。上述器件的選取基于以下原因：
①讀卡器設計工作電壓為3．3 V，讀卡時瞬間工作電流約100 mA，持續時間1 s。突發連續讀卡次數800次。
②太陽能電池具有綠色環保的優點，它將光能轉化電能儲存在超級電容與鋰電池中，同時向讀卡器提供工作電壓，是主供電設備。
③超級電容具有充放電次數多(>50 000次)、瞬間放電電流大(>1 A)、充電速度快等優點，與讀卡動作發生情況極為相似，是次供電設備。
④鋰電池具有持續供電時間長、充電時間長、充電次數較少(1000次)等特點，用以應對太陽光線不足、持續讀卡次數多的特殊情況，是后備供電設備。