載頻為13.56MHz非接觸式IC卡接收模塊設(shè)計(jì)
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1 非接觸式IC卡系統(tǒng)的基本組成
非接觸式IC卡系統(tǒng)由讀寫(xiě)器和IC卡組成，其本身是無(wú)源卡。當(dāng)讀寫(xiě)器對(duì)卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，讀寫(xiě)器向IC卡發(fā)一組固定頻率的電磁波，讀寫(xiě)器發(fā)出的信號(hào)由二部分疊加組成：一部分是電源信號(hào)，該信號(hào)由卡接收后，經(jīng)內(nèi)部電路處理作為電源為其他電路提供工作電壓；另一部分則是指令和數(shù)據(jù)信號(hào)，該信號(hào)指揮芯片完成數(shù)據(jù)的讀取、修改和儲(chǔ)存等，并返回信號(hào)給讀寫(xiě)器。
讀寫(xiě)器以微控制器為核心，分為發(fā)送和接收2個(gè)通道。發(fā)送通道由振蕩器、功放、調(diào)諧電路、編碼器和調(diào)制器組成；接收通道由濾波放大器、解調(diào)電路和解碼器組成。收發(fā)數(shù)據(jù)由微控制器處理，并可和主機(jī)通信。
2 ISO14443 TYPE B
非接觸式智能卡的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ISO14443稱IC卡為PICC卡，讀寫(xiě)器為PCD。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了PICC和PCD之間的TYPEA和TYPEB二種通信傳輸模式。無(wú)論是A型或B型，載波頻率都是13.56MHz，副載波的頻率都是847kHz，射頻卡和讀寫(xiě)器之間的通信波特率都是106Kbps。Type B型讀寫(xiě)器向卡傳送信號(hào)時(shí)，編碼方式是異步、NRZ編碼，采用10%ASK調(diào)制方式；在卡向讀寫(xiě)器傳送信號(hào)時(shí)，則采用BPSK編碼進(jìn)行調(diào)制。
3 接收方案設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的非接觸式IC卡接收電路框圖如圖1所示。電路由5V電源供電，完成將卡返回的射頻信號(hào)放大解調(diào)解碼等工作。放大環(huán)節(jié)采用場(chǎng)效應(yīng)管BFT 46,解碼工作在單片機(jī)PIC16F877中完成，并通過(guò)RS－232與計(jì)算機(jī)相連。
選擇PIC16F877單片機(jī)作為該接收通道的微處理器。PIC系列單片機(jī)采用了精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)RISC和哈佛雙總線以及二級(jí)指令流水線結(jié)構(gòu)，具有高速度、低工作電壓、低功耗等特點(diǎn)和優(yōu)良的性價(jià)比。PIC16F877具有8KB的Flash、256B的E2PROM，足以滿足程序的要求，其工作頻率為13.56MHz。
3.1 通信電路
PIC單片機(jī)通過(guò)同步/異步收發(fā)器USART與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS-232串行接口進(jìn)行電平變換。RS-232通信電路如圖2所示。RS-232采用的是負(fù)邏輯，即邏輯“1”：- 5～-15Ｖ；邏輯“0”：+5～+15Ｖ。而CMOS電平為邏輯“1”：4.99Ｖ；邏輯“0”：0.01Ｖ。TTL電平為邏輯“1”：24V；邏輯“0”：0.4Ｖ。因此在用RS-232總線進(jìn)行串行通信時(shí)需外接電路實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，在發(fā)送端用驅(qū)動(dòng)器將TTL或CMOS電平轉(zhuǎn)換為RS-232C電平，在接收端用接收器將RS-232C電平再轉(zhuǎn)換為T(mén)TL或CMOS電平。這里選用了MAXIM公司的MAX202Ｅ作電平轉(zhuǎn)換。MAX202Ｅ屬于MAXIM公司的通用串行接收/發(fā)送驅(qū)動(dòng)器芯片，其外圍電路簡(jiǎn)單，只需外接2個(gè)1μＦ的電容即可，設(shè)置波特率為9 600bps，程序?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)異步接收發(fā)送功能。
3.2 放大鎖相電路
天線接收信號(hào)后進(jìn)行檢波處理，檢波電路實(shí)現(xiàn)包絡(luò)檢波，將13.56MHz的載波濾除，得到847kHz副載波調(diào)制信號(hào)。調(diào)諧放大電路為所希望的信號(hào)提供有選擇的放大，而對(duì)不希望的信號(hào)提供一定程度的濾波，使信號(hào)更為干凈，便于軟件鎖相。調(diào)諧放大處理后得到攜帶數(shù)字信息的正余弦信號(hào)，如圖3所示。檢波二極管選 用高速肖特基二極管BAS70，運(yùn)放采用場(chǎng)效應(yīng)管BFT 46。
評(píng)論