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        基于RFID的學生考勤系統設計

        作者: 時間:2010-08-05 來源:網絡 收藏

        對場的控制通過控制器件的引腳6(CFE端)實現。應答器的負載調制會在基站天線上產生微弱的調幅,這樣,通過二極管對基站天線電壓的解調即可回收標簽調制的數據流。U2270B的外圍電路如圖3所示。

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/157285.htm


        1.2 射頻卡基站器件U2270B的支撐電路
        1.2.1模塊
        U2270B的VS(電源)為內部電路提供電源,VEXT為天線和外部電路提供電壓。對于U2270B基站電源有3種模式:第1種是單電壓供電,即引腳DVS、VEXT、VS、VBall使用5 V電源;第2種是雙電壓供電,即引腳Vs使用5 V電壓,而引腳DVS、VEXT、VBall使用7~8 V電壓;第3種是電池電壓供電,引腳VEXT和Vs由內部電池供給,而引腳DVS和VBall使用7~16 V外部電壓,對于這種供電方式,U2270B的低功耗模式是可供選擇的。該采用第2種電源供給方案。
        1.2.2 頻率設置
        該頻率設置是U2270B輸出的天線驅動頻率,而天線端子線圈的發射頻率最終是由線圈回路的電阻、電容決定的,這個頻率越接近發射頻率,則發射功率越強。U2270B的天線驅動頻率可自行設置,該系統頻率設置是由流入RF端的電流值決定的,而Vs是由內部電源供給,所以可以通過改變Vs端和RF端之間的電阻值進行設定。

        經過計算,設定的電阻值分別為R8=68 Ω,R9=43 Ω,這樣射頻頻率為125 kHz。
        1.2.3 天線模塊
        該系統設計的天線模塊只涉及到電容,電阻和線圈,但是對于各個元器件的選值是比較精確的。從U2270B的Coil1和Coil2端口出來經電容,電阻和線圈組成一個IC串聯諧振選頻回路,其作用就是從眾多頻率中選出有用信號,濾除或抑制無用信號。由串聯諧振電路的諧振角頻率可知諧振頻率:

        當從Coil1、Coil2出來的脈沖滿足該頻率設置要求后,串聯諧振電路就會啟振,在回路兩端產生一個較高的諧振電壓VL=QVs。其中,Vs為U2270B的Coil1、Coil2端的輸出電壓,線圈兩端的諧振電壓VL一般可能介于200~350 V之間,所以線圈兩端的電容耐壓值要高,熱穩定性要好,因此對諧振回路的電容要求就比較高。當諧振電壓達到一定數值就會通過感應電場給應答器供電,當應答器進入感應電場范圍內,應答器內部電路就會在諧振脈沖的基礎上進行非常微弱的調幅調制,再由U2270B讀取。Q為諧振回路的品質因數,用于描述回路的儲能與其耗能之比:

        本設計中應答器標簽的頻率為125 kHz,線圈的電感L約1.35 mH,這樣可由式(3)計算出電容C的容值。另外通過調節電阻R(注意線圈也含有一定的電阻)來調節品質因數Q,改變諧振電壓,提高讀寫距離。
        1.2.4 數據輸入
        這里的數據輸入是U2270B從天線回路讀回的數據。基站從應答器讀入的是經過載波調制后的信號,它通過C7電容耦合輸入到INPUT輸入端,經過低通濾波器、放大器、施密特觸發器等環節后,在OUTPUT端輸出解調后的信號。低通濾波器的截止頻率由fosc決定。引腳INPUT的耦合電容C7以及引腳HIPASS的去耦電容C6的值決定解調電路的高通特性,有利于更進一步濾除無用及干擾信號。C6和C7的容值隨射頻卡的數據傳輸波特率的不同而不同,該設計采用的波特率為focs/32,此時C6,C7分別為100 nF和680 pF。
        C6與下限截止頻率fCVT的關系:

        式中,Ri=2.5Ω。
        需要注意的是OUTPUT端輸出的信號只是經過解調,并沒有解碼。解碼需要通過單片機編程完成。

        2 U2270B模塊軟件設計
        U2270B模塊提供給高層調用的主要有4個子函數,分別為初始化函數、停止工作函數、開啟函數和解碼函數。
        1)U2270B初始化函數 U2270B的初始化主要就是將U2270B必要的控制端口提供滿足條件的電平,由于不是馬上開始解碼,所以同時應將U2270B停止工作,并且默認是125 kHz的解碼。
        2)U2270B停止工作函數 考慮到該系統設計的低功耗和具體功能,只有在光敏電阻中斷被允許或按下“IRQ”鍵時才調用一次解碼函數,在其他情況下一般U2270B處于空閑狀態。
        3)開啟U2270B函數 當“開始上課”按鈕有效時,光敏電阻中斷被允許,或者利用“IRO”按鈕使讀卡器從低功耗模式下被喚醒,U2270B處于工作狀態。
        4)U2270B解碼函數 解碼部分完全由軟件程序實現,通過輸入捕捉接收到的脈沖進行解碼,這也是U2270B的不足之處。

        3 結束語
        設計的核心是射頻卡讀寫器,而射頻卡讀寫器的關鍵是射頻卡基站器件,該器件主要完成數據的調制、發射和射頻接收以及數據解調任務。從射頻識別卡的使用方便、交易速度快、便于維護和使用壽命較長等優點來看,射頻識別卡正在逐漸替代目前廣泛使用的接觸式IC卡。這里所設計的學生考勤系統實現了方便、快捷、省時的學生考勤管理功能。


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