RFID打卡器和射频卡设计A设计方案

--让每个人公平地提升自我RFID摘要：本系统承受Philips公司的MFRC500和ATmega16作为主掌握器，设计出一台具了mega16处置器、MFRC500射频芯片、LCD显示模块、键盘模块、人机交互模块等硬件电路。整个系统构造清楚，经测试，完成了题目要求的各项指标且运行靠得住。关键词：RFID射频卡天线串口通信一、系统方案〔<10cm〕信息交互的手腕。信，且具有显示打卡时刻、查询历史记录等功能，是一个多功能的射频打卡器。本系统承受ATMega16本系统承受ATMega16为掌握核心，利用MFRC500芯片制作打卡器。MFRC500芯片产生的信号通过功放电路放大后以电磁波形式由天线放射，射频卡通过耦合线圈取得能量后向打卡器返回数据，此数据经处置后转化为身份信息，通过液晶或上位机显示。如何提高信号强度和提高信噪比是系统设计的1。方案论证与比较选择基准源设计直接影响到电路和系统的稳固性及多项性能指标。方案一：承受三端可调式稳压器LM系列制作稳压部份制作一般的正压稳压直流电源，对电路的数字部份和模拟部份一路供电。78XX系列作电路设计稳压器件组成稳压电路。三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部份组成。其内部基准电压不受输入电压波动的影响，而且内部设计了减流式保护电路和过宠保护电路，能特地好地保证稳压值的稳固。通过比较，咱们以为方案二更知足系统要求，所以咱们选择方案二。调制器设计程度有较高要求。方案一：承受FSK方式，抗噪声和抗干扰力量强，但信号占用带宽大。方案二：承受一般ASK方式，占用带宽小，调制解调电路简洁，且打卡器能持续供给电量。1--让每个人公平地提升自我2比较方案一和方案二，方案二较符合题目要求，故承受ASK调制方式。因此能够利用RC500内置的ASK调制电路，耦合类型选择携带回目标信息，适用于远距离系统，传输距离在1m~10m。方案二：电感耦合变压器模型，依据电磁感应定律，通过空间高频交变磁场实现耦合，电感耦适合用于密耦合系统和遥耦合系统，传输距离在1m之内。52。放射天线设计该系统工作在的高频段，系统工作在天线的近场。方案一：承受圆形天线方案。依据圆形线圈的近场天线公式H=INR2/[2(R2+x2)3] 〔1〕其中H为磁场强度，N为线圈匝数，R为天线半径，x为作用距离，再由麦克斯韦方程即可推导得电场强度E的大小。方案二：承受跑道型矩形天线。边长别离为m,n 的矩形导体回路，有 NImn

1 1 H m2

n2 m2

n2 4

2 x2〔2〕

2 2

号线的干扰，天线引脚先通过EMC高频滤波电路，然后接天线〔3〕图2放射天线PCB图 图3放射天线原理图接收天线设计45。图4射频卡线实物图 图5射频卡效果图功率放大电路设计放大，在猎取足够的射频功率后，才能馈送到天线上辐射出去。为了取得足够的输出功率，必需承受射频功率放大器。利用的符合题目频率要求〔〕20V上30W左右，超出了供电电源的范围。得住性强。二，利用能消退交越失真的经典电路，构建功率放大电路。系统整体方案二，利用能消退交越失真的经典电路，构建功率放大电路。系统整体方案通过上述的分析和论证，打算了系统各模块最终的承受方案如下：主控模块：Atmel公司的Atmega16L单片机基准源电路：78XX系列调制器：MFRC500芯片内置数字调试电路放射天线：EMC滤波电路+跑道型矩形天线接收天线：圆弧折角矩形天线功率放大器：三极管功放电路显示模块：HS12864液晶显示屏键盘模块：4×4+CH4515所示二、理论分析与计算

6系统具体框图天线制作原理依据天线设计的大体公式HjEJ 〔3〕EjHJ〔4〕D〔6〕Bm〔7〕以上公式联立可得 eikr 00rH B00r00

re r 0 0

0E 〔8〕0r为从场源到观看点的距离；r0为自场源到观测点的单位矢量；e0为电场强度矢量方向的单位矢量；B0取决于场源的鼓舞强度。由于电路放射接收天线均由矩形线圈围成，故对4-让每个人公平地提升自我该公式在矩形环路里积分，得： NImn44m2 n2 22x2

1 1 m2 n2

x22 2

x22 2再带入麦克斯韦方程组Jj

Jmjm，得H.功率放大计算该设计承受无输出变压器的三极管功率放大电路〔OTL电路。当输入信号适合，电路不产生饱和失真的情形下，0OMP UI U2 U20 0 0 R 2R0OML

， 〔10〕其中u u，电路的输出功率由输入信号的大小打算。当输入信号足够大，晶体管接0 i近饱和失真时，可取得最大的不失真输出电压，现在，电路的输出功率到达最大：(V U

)2 V2

〔11〕P CCOM

CES2RL

CC2RL调制电路计算ASK1对应的载波幅度为A，0A0,MaAA01M的关系： A0

q1Ma1

A 〔12〕1M平均能量为： 3电路设计

Avg

4 1M

a)2]A2Tsa

〔13〕单元电路设计天线电路设计〔见附录图一、图2〕1mm左右，以提高耦合系数。功放电路设计〔23〕功放承受三极管分别元件搭建，设置功率为左右，通几回率为。整体布线设计〔31，PCB32〕连。二、对前级信号输入部份承受网格状铺地，进一步削减辐射噪声。3PCBPCB测试并逐级校准。4、程序设计--让每个人公平地提升自我5软件组成本系统主要有信息放射模块、接收模块、键盘模块、液晶显示模块、时刻模块、上位机连接模块等组成。软件流程依据题意，软件流程分为MCU流程图与上位机软件流程图〔见图7，图8〕图7MCU流程图 图8上位机软件流程图五、系统测试与结果分析根底部份测试测试仪器RIGOLDSA1030TTS1002示波器、MASTECHMY—65数字万用电表、自制稳压电源。测试方式是不是能够识别卡的存在，测量能够识别的最大距离；测量打卡器的输出电压和输出电流，RIGOLDSA1030比。测试数据打卡器工作频率测试〔射频卡阻抗—频率〕(见图9)9射频卡阻抗随频率变化曲线打卡距离测试〔1〕沟通信号电平0V射频卡距离沟通信号电平0V射频卡距离射频卡阻抗〔Z〕起始工作点ΩΩΩΩΩΩ0cmΩΩΩΩΩΩ1cmΩΩΩΩΩΩ2cmΩΩΩΩΩΩ5cmΩΩΩΩΩΩ打卡器信号功率测试〔见表2〕2：打卡器电压、电流与功率检测值次数输出电压〔V〕输出电流〔A〕输出功率〔W〕

1 2 3 4 5 6 7 8识别信号输出功率〔3〕3：识别信号输出功率检测次数功率〔mW〕功率〔dBm〕

1 2 3 4 5 6信噪比测试〔4〕4：信噪比检测数据次数信噪比〔dB〕

1 2 3 4 5 6输出阻抗测试：经测试，输出阻抗为欧姆。结果分析7-让每个人公平地提