基于NFC技術(shù)電路圖設(shè)計(jì)集錦 —電路圖天天讀（46）

　　TOP1 基于NFC技術(shù)控制的電子錢包電路設(shè)計(jì)

　　NFC具有雙向連接和識(shí)別的特點(diǎn)，工作于13.56MHz頻率范圍，作用距離接近10厘米。NFC技術(shù)在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)也兼容應(yīng)用廣泛的ISO 14443 Type-A、B以及Felica標(biāo)準(zhǔn)非接觸式智能卡。PN544符合歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）制定的最新NFC規(guī)范，能夠?yàn)槭謾C(jī)制造商和電信營(yíng)運(yùn)商提供完全兼容的平臺(tái)，用以推出下一代NFC設(shè)備和服務(wù)：PN544完全兼容現(xiàn)已發(fā)布的所有通過(guò)單線協(xié)議（SWP） 連接SIM卡和主機(jī)控制器接口（HCI）的NFC規(guī)范。

　　NFC射頻電路是由EMC濾波電路、匹配電路、接收電路、天線等四部分組成。由于該系統(tǒng)是以13.56MHz的操作頻率為基礎(chǔ)。該頻率由石英晶振產(chǎn)生。與此同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生高階諧波。為了符合內(nèi)部電磁兼容性規(guī)則，13.56MHz的三次、五次及五次以上的高階諧波必須適當(dāng)?shù)囊种?。所以該EMC電路配置為一LC低通濾波器，用來(lái)濾除高次諧波。

　　天線匹配電路設(shè)計(jì)

　　由于天線線圈本身是一個(gè)低阻抗的設(shè)備，為了能夠把NFC IC 送出的能量以最大化的傳遞給天線 ，所以在天線與NFC IC間須加一匹配電路。消除因不匹配而造成的信號(hào)反射形成的能量損失。接收電路由R127，C118，R128，C119組成，芯片內(nèi)部產(chǎn)生的Vmid電位作為RX管腳的輸入電位，為減少擾動(dòng)，需用電容將Vmid接地。Vmid的偏置電壓可以增加Rx腳的電壓驅(qū)動(dòng)。圖2 所示的為NFC 射頻接收電路。

　　圖2 NFC射頻部分電路

　　本文的NXP實(shí)用的NFC電子錢包解決方案，以13.56MHz的操作頻率為基礎(chǔ)，以手機(jī)為交易平臺(tái) ，由NXP PN544 NFC控制器 （PN65O內(nèi)置了安全模塊）和安全模塊兩大部分實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付及數(shù)據(jù)交換功能，為電子支付提供便捷、安全、超凡體驗(yàn)。

　　基于NFC通用讀卡器電路設(shè)計(jì)

　　在當(dāng)前的許多RFID應(yīng)用中，設(shè)備制造商不一定能決定客戶采用什么收發(fā)器，特別是收發(fā)器芯片。因此，為了最大程度地提高自己在某個(gè)特定項(xiàng)目中中標(biāo)的機(jī)會(huì)，設(shè)備制造商必須提供這樣的讀卡器，要么它能支持市場(chǎng)上盡可能多的收發(fā)器芯片，要么它本身至少是比較容易定制的。了要求其能支持一系列協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)和收發(fā)器外，客戶對(duì)讀卡器可能還有其它功能性方面的要求，如高性能、防沖突、遠(yuǎn)/近感應(yīng)距離、移動(dòng)性及功耗。但在單個(gè)讀卡器中很難同時(shí)滿足如此之多的要求。為了滿足所有這些要求，制造商可能需要提供一系列可滿足不同要求的讀卡器。

　　EM4094是一個(gè)集成的收發(fā)器芯片，它可用于構(gòu)建RFID讀卡器的模擬前端模塊。該芯片的數(shù)據(jù)傳輸及接收鏈路允許傳送和解碼任何通信協(xié)議，因此EM4094支持所有EM公司的13.56MHz收發(fā)器芯片、ISO15693、ISO14443 AB、以及Sony Felica協(xié)議。通過(guò)適當(dāng)設(shè)定，EM4094甚至還可以與NFC設(shè)備通訊。本文將通過(guò)一系列的步驟說(shuō)明一個(gè)硬件工程師應(yīng)該怎樣集成和利用EM4094 RFID讀卡器電路。

　　圖1：典型的應(yīng)用電路配置。

　　天線驅(qū)動(dòng)器輸出電路設(shè)計(jì)

　　ANT1 和ANT2為天線驅(qū)動(dòng)器的兩個(gè)輸出端，它們可同相或反相驅(qū)動(dòng)，這使得有可能用不同的方式連接讀卡器天線，以及依據(jù)所選擇結(jié)構(gòu)的不同產(chǎn)生四個(gè)不同功率等級(jí)的天線。EM4094還可與一個(gè)遠(yuǎn)端天線一起使用，此時(shí)EM4094的輸出阻抗（見(jiàn)圖3）必須與通信線路阻抗相匹配。

　　圖3：阻抗匹配電路。

　　若采用同軸電纜，那么在只使用一個(gè)天線驅(qū)動(dòng)器的情況下，EM4094的輸出阻抗將必須在10歐姆（ANT1可選）和50歐姆之間進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)兩個(gè)天線并聯(lián)使用時(shí)，EM4094的輸出阻抗將必須在5歐姆（ANT1可遷）到50歐姆之間進(jìn)行調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)良好的阻抗匹配，開(kāi)發(fā)人員可借助Smith圖表選擇使用一個(gè)LC PI網(wǎng)絡(luò)和選擇合適的元件參數(shù)值。

　　如果讀卡器天線能夠與EM4094集成在同一塊PCB板上，那么你可使用直接天線相連方法（見(jiàn)圖2）。在這種情況下，天線和串聯(lián)電容形成LC串聯(lián)回路。這一回路的諧振頻率為讀卡器的頻率。串聯(lián)電阻用于抑制品質(zhì)因數(shù)并將天線的電流設(shè)定在 EM4094的額定值以下。當(dāng)天線工作在其諧振頻率時(shí)，直接連接天線可獲得較高的功率。有關(guān)IC天線的不同連接方式可參見(jiàn)EM4094應(yīng)用指南。

　　圖2：直接天線連接。

　　收發(fā)器信號(hào)接收

　　RFIN1 和RFIN2是該IC接收鏈上的兩個(gè)輸入引腳，它們被EM4094用來(lái)解調(diào)收發(fā)器送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)流，其引腳 上的電壓必須設(shè)定在GND和VDD之間，這兩個(gè)解調(diào)輸入必須具有相同的性能和呈現(xiàn)出相同的靈敏度。配合一個(gè)外部匹配阻抗電路，這兩個(gè)輸入端可用于解調(diào)輸入的相位或幅度調(diào)制信號(hào)。未使用的輸入腳應(yīng)當(dāng)通過(guò)一個(gè)10nF的電容接至模擬地。輸入引腳的高靈敏度使得讀卡器即便在電子標(biāo)簽的最小電源級(jí)別上仍能有較遠(yuǎn)的讀取距離。

　　TOP2 采用PN512的NFC驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　　NFC技術(shù)原理：支持NFC的設(shè)備可以在卡操作或讀寫(xiě)器模式下交換數(shù)據(jù)。在讀寫(xiě)器模式下，啟動(dòng)NFC通信的設(shè)備，也稱為NFC發(fā)起設(shè)備（主設(shè)備），在整個(gè)通信過(guò)程中提供射頻場(chǎng)（RF-field）。它可以選擇106kbps、 212kbps或 424kbps其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺(tái)設(shè)備。另一臺(tái)設(shè)備稱為NFC目標(biāo)設(shè)備（從設(shè)備），不必產(chǎn)生射頻場(chǎng)，而使用負(fù)載調(diào)制（load modulaTIon）技術(shù)，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。此通信機(jī)制與基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接觸式智能卡兼容，因此，NFC發(fā)起設(shè)備在讀寫(xiě)器模式下，可以用相同的連接和初始化過(guò)程檢測(cè)非接觸式智能卡或NFC目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系。

　　基于NFC的無(wú)線通信系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　在很多場(chǎng)合有線通信技術(shù)并不能滿足實(shí)際需要， 比如在野外惡劣環(huán)境中作業(yè)。使用無(wú)線射頻通信芯片構(gòu)建的通信模塊， 用單片機(jī)作為控制部件， 配合一定的外圍電路就能很好地進(jìn)行兩地空間區(qū)域信號(hào)對(duì)接， 實(shí)現(xiàn)自由數(shù)據(jù)通信， 解決了無(wú)線通信的技術(shù)難題。并且其具有硬件構(gòu)造簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、通信速率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)， 能在電子通信業(yè)得到廣泛應(yīng)用。本文的控制部件選用AT 89C51 型單片機(jī)。由于這種芯片只有SPI 通信接口， 而目前常用的單片機(jī)都沒(méi)有這種接口， 因此需要對(duì)該芯片的通信時(shí)序進(jìn)行模擬，所以在控制器里編程時(shí)要嚴(yán)格按照芯片工作時(shí)序進(jìn)行。

　　NRF24L01 芯片構(gòu)成的通信模塊電路設(shè)計(jì)

　　NRF24L01 芯片通信模塊電路核心器件NRF24L01 配合網(wǎng)絡(luò)晶振、解耦電容、偏極電阻一起工作構(gòu)造穩(wěn)定射頻通信模塊。該芯片是貼片結(jié)構(gòu)， 模塊占用空間少， 如圖2 所示。

　　圖2由NRF24L01 芯片構(gòu)成的通信模塊電路圖。

　　系統(tǒng)通信電路設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)通信電路如圖所示。本電路中應(yīng)用單片機(jī)AT89C51作為控制芯片， 對(duì)NRF24L01 主通信模塊的接口時(shí)序模擬和對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收進(jìn)行處理。

　　圖3電源電路圖。

　　圖4系統(tǒng)通信電路圖。

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　　TOP3 PC 機(jī)通訊電路設(shè)計(jì)

　　如果單片機(jī)通信電路與單片機(jī)通信電路通信， 則兩個(gè)硬件電路和圖4 相同， 只是在軟件設(shè)計(jì)時(shí)需在每個(gè)通信端設(shè)定不同的通信地址， 以辨認(rèn)每個(gè)通信端口。若是單片機(jī)通信電路與PC 機(jī)或者具有COM 口的設(shè)備電路通信， 則需要一個(gè)轉(zhuǎn)接電路， 其硬件電路如圖5 所示。

　　圖5 SPI 接口與MAX232 通信硬件電路圖。

　　在圖5 所示的電路中， 單片機(jī)左側(cè)是一塊MAX232芯片， 其作用是將PC 機(jī)中的232 電平與單片機(jī)的T TL 電平匹配。最左側(cè)是9 芯母接頭， 在使用時(shí)可接在計(jì)算機(jī)COM 口上與計(jì)算機(jī)通信。單片機(jī)右側(cè)接一塊射頻通信模塊。由于此塊單片機(jī)同樣沒(méi)有SPI 接口， 所以需要用普通接口軟件模擬SPI 接口， 其編程要嚴(yán)格按SPI 端口的通信邏輯時(shí)序。

　　無(wú)電池近場(chǎng)通信鍵盤電路設(shè)計(jì)

　　此解決方案使用近場(chǎng)通信 （NFC） 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無(wú)電池鍵盤。核心部分是可以由主機(jī)微控制器讀寫(xiě)的 TI 動(dòng)態(tài) NFC 標(biāo)簽。支持 NFC 的手機(jī)可以快速發(fā)現(xiàn)并識(shí)別該鍵盤，然后在鍵盤和應(yīng)用程序之間建立連接。此設(shè)計(jì)是無(wú)電池系統(tǒng)（即，無(wú)需電池即可工作），客戶可以利用該系統(tǒng)構(gòu)建具有優(yōu)化尺寸的產(chǎn)品（例如薄鍵盤）以及重量更輕的產(chǎn)品（例如易于攜帶）。

　　NFC產(chǎn)品在智能電視中的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

　　NFC近場(chǎng)通信（Near Field CommunicaTIon）是一種短距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸（在十厘米內(nèi)）交換數(shù)據(jù)。這個(gè)技術(shù)由射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）演變而來(lái)，且向下兼容RFID.通過(guò)在智能電視應(yīng)用NFC技術(shù)，便于智能手機(jī)等設(shè)備和電視機(jī)實(shí)現(xiàn)快速配對(duì)，分享內(nèi)容。也可以實(shí)現(xiàn)帶NFC功能遙控器與NFC電視的輕松配對(duì)，鏡像模式在幾秒內(nèi)就能激活，并開(kāi)始向大屏幕或家庭影院上傳輸流媒體內(nèi)容。其實(shí)NFC技術(shù)也用在藍(lán)牙的配對(duì)，手機(jī)支付，信息直接的交互與保存等應(yīng)用。

　　TRF7970A模塊硬件電路設(shè)計(jì)

　　TRF7970A是一款13.56MHz RFID高集成度的射頻前端芯片，完全支持NFC的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)該芯片的ISO Control寄存器進(jìn)行配置，可以設(shè)置成為不同模式的工作狀態(tài)；TRF7970A支持SPI和并口兩種通訊接口模式，寬電壓（2.7V~5.5V）供電，內(nèi)部集成了LDO，支持5種電源管理模式，在5V供電的情況下輸出功率可達(dá)200mW。接收回路有兩路（RX1和RX2 ），相位相差90度，保證接收的穩(wěn)定和可靠性，其基本的硬件電路如下圖所示：

　　TRF7970A天線匹配電路構(gòu)建

　　TRF7970A天線是一款50歐姆的阻抗匹配天線，其基本的匹配電路如下所示：

　　由于天線的材質(zhì)和尺寸大小不一樣，每一款生產(chǎn)出來(lái)的TRF7970A天線匹配電路天線都要做完整的天線匹配，根據(jù)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)Q值，天線的電感值來(lái)對(duì)射頻前端的參數(shù)進(jìn)行完整的匹配。

　　TOP4 RF430CL330H 模塊硬件電路設(shè)計(jì)

　　RF430CL330H是一款滿足NFC Type 4的動(dòng)態(tài)標(biāo)簽，支持ISO/IEC14443 Type B，支持SPI和I2C接口，有RF喚醒功能的一款動(dòng)態(tài)標(biāo)簽；其基本的硬件電路如下：

　　從該原理圖可以看出，外面很少的外圍器件就可以集成到別的芯片外圍電路上去，以實(shí)現(xiàn)快速的NFC功能。在該遙控器項(xiàng)目中，RF430CL330H及外圍電路集成到遙控器的電路上，只是把線圈拿出來(lái)作為一個(gè)獨(dú)立的模塊，這樣便于讀寫(xiě)操作。

　　隨著NFC近場(chǎng)通信功能的不斷普及，以其傳輸速率快，安全性高等特點(diǎn)，在不同的領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。尤其在授權(quán)，支付，藍(lán)牙以及WIFI配對(duì)方面有著突出的優(yōu)勢(shì)，將NFC的應(yīng)用引入智能電視，使得信息分享，通信連接更加方便快捷，將能夠極大提升用戶體驗(yàn)。能增加用戶體驗(yàn)的同時(shí)，NFC近距離通信還有哪些性能需要進(jìn)一步完善呢？在未來(lái)發(fā)展前景又怎樣？有太多的問(wèn)題等待我們?nèi)ニ伎?，就此歡迎各位電子愛(ài)好者踴躍發(fā)表高見(jiàn)。

　　采用NFC技術(shù)的無(wú)線遙控器系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　EEPROM與顯示器電路設(shè)計(jì)

　　根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的大小，本實(shí)例選擇的EEPROM為AT24C02，串行EEPROM是基于I2C總線的存儲(chǔ)器件，遵循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制中得到大量的應(yīng)用。SCL為串行時(shí)鐘輸入管腳，用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘。 SDA為雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳，用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。A0、A1、A2為器件地址輸入端，用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址。當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0，當(dāng)使用AT24C02時(shí)最大可級(jí)聯(lián)8個(gè)器件，如果只有一個(gè)AT24C02被總線尋址，這三個(gè)地址輸入腳A0、A1、A2可懸空或連接到GND。 WP為寫(xiě)保護(hù)，如果WP管腳連接到VCC，則所有的內(nèi)容都被寫(xiě)保護(hù)，只能讀。當(dāng)WP管腳連接到GND或懸空時(shí)允許對(duì)器件進(jìn)行正常的讀/寫(xiě)操作。

　　遙控器具有溫度顯示功能，本系統(tǒng)選擇了SMS0301C3標(biāo)準(zhǔn)段型液晶顯示模塊（LCM），為段型液晶顯示器（LCD），可顯示3位數(shù)字及6段提示符及2個(gè)小數(shù)點(diǎn)，微功耗，可與單片機(jī)采用三線式串口連接，廣泛應(yīng)用于手持式儀器儀表。SMS0301C3結(jié)構(gòu)如圖6所示：

　　電路原理圖

　　本系統(tǒng)遙控電路原理圖如圖所示，主控制板電路原理圖如圖8所示，無(wú)線發(fā)射數(shù)據(jù)十位與設(shè)定溫度對(duì)應(yīng)如所示，無(wú)線發(fā)射數(shù)據(jù)個(gè)位與設(shè)定溫度所示：

　　PT2262的供電電源VC由單片機(jī)提供，單片機(jī)輸出引腳D0～D5輸出的高電平經(jīng)過(guò)二極管1N4148為PT2262供電。當(dāng)沒(méi)有無(wú)線發(fā)射信號(hào)時(shí)，D0～D5為低電平，VC也為低電平，PT2262不工作;當(dāng)有無(wú)線發(fā)射信號(hào)時(shí)，D0～D5會(huì)產(chǎn)生高電平，D0～D5之中任何一個(gè)產(chǎn)生高電平都會(huì)使 VC變?yōu)楦唠娖?，PT2262才會(huì)工作。D0～D5為無(wú)線發(fā)射數(shù)據(jù)位，通過(guò)單片機(jī)引腳輸出給PT2262，然后通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)射出去。

　　LEDJIA為按鍵“JIA”指示燈，當(dāng)按鍵“JIA”按下則LEDJIA閃爍一次;LEDJIAN為按鍵“JIAN”指示燈，當(dāng)按鍵 “JIAN”按下則LEDJIAN閃爍一次;LEDON為按鍵“ON_OFF”指示燈，當(dāng)按鍵“ON_OFF”按下則LEDON閃爍一次。 PT2272L6通過(guò)射頻接收模塊接收無(wú)線信號(hào)，并把解碼得到的6位數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)P2口低6位送給單片機(jī)。然后單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行解碼，計(jì)算出設(shè)定溫度，然后根據(jù)實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的比較，由單片機(jī)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)恒溫控制功能。

　　TOP5　采用NFC技術(shù)的無(wú)線通訊系統(tǒng)接口與復(fù)位電路模塊設(shè)計(jì)

　　短距離無(wú)線傳輸具有抗干擾性能強(qiáng)、可靠性高、安全性好、受地理?xiàng)l件限制少、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。低功耗、微型化是用戶對(duì)當(dāng)前無(wú)線通信產(chǎn)品尤其是便攜產(chǎn)品的實(shí)際需求，短距離無(wú)線通信逐漸引起廣泛關(guān)注。常見(jiàn)的短距離無(wú)線通信有基于802.11的無(wú)線局域網(wǎng)WLAN、藍(lán)牙 （blueTooth）、HomeRF及歐洲的HiperLAN（高性能無(wú)線局域網(wǎng)），但其硬件設(shè)計(jì)、接口方式、通信協(xié)議及軟件堆棧復(fù)雜，需專門的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)成本高、周期長(zhǎng)，最終產(chǎn)品成本也高。因此這些技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中并未得到廣泛應(yīng)用。普通RF產(chǎn)品不存在這些問(wèn)題，且短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)成熟，功能簡(jiǎn)單、攜帶方便，使其在嵌入式短程無(wú)線產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。

　　單片機(jī)的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)中，選擇晶振頻率11.059 2 MHz，約定PC機(jī)和單片機(jī)的通信速率為9 600 b/s，并選擇相應(yīng)電容與單片機(jī)的時(shí)鐘引腳相連構(gòu)成時(shí)鐘回路。在復(fù)位電路設(shè)計(jì)中，采用復(fù)位引腳和相應(yīng)的電容、電阻構(gòu)成復(fù)位電路。單片機(jī)與PTR2000接口原理電路如圖所示。

　　單片機(jī)與PTR2000接口電路：AT89C52 單片機(jī)主要完成數(shù)據(jù)的采集和處理，向PTR2000模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，并接收由PC機(jī)通過(guò)PTR2000 傳送的數(shù)據(jù)。和單片機(jī)相連的PTR2000模塊主要將單片機(jī)的待傳數(shù)據(jù)調(diào)制成射頻信號(hào)，再發(fā)送到PC機(jī)端的PTR2000模塊，同時(shí)接收PC機(jī)端的 PTR2000模塊傳送的射頻信號(hào)，并調(diào)制成單片機(jī)可識(shí)別的TTL信號(hào)送至單片機(jī)。單片機(jī)的RXD和TXD引腳分別和PTR2000的DO和DI引腳連接，實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸；決定PTR2000模塊工作模式的TXEN、CS、PWR 3個(gè)引腳分別和單片機(jī)I/O控制口的P2.0~P2.2相連，PTR2000工作時(shí)，由單片機(jī)中的運(yùn)行控制程序?qū)崟r(shí)控制其工作模式。

　　該接口電路設(shè)計(jì)首先需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。PC機(jī)的串口支持RS-232標(biāo)準(zhǔn)，而PTR2000模塊支持TTL電平，選擇MAX232器件進(jìn)行兩者間的電平轉(zhuǎn)換，接口電路如圖所示。PTR2000模塊進(jìn)行串行輸入、輸出，引腳DI、DO通過(guò)電平轉(zhuǎn)換器件和PC機(jī)串口相連；PTR2000的低功耗控制引腳。 PWR接高電平VCC，即PTR2000固定工作在正常工作狀態(tài)；頻道選擇引腳CS接GND低電平，即采用固定通信頻道1，固定工作在433.92 MHz;PC機(jī)串口的RTS信號(hào)控制TXEN引腳，以決定PTR2000模塊何時(shí)為接收和發(fā)射狀態(tài)。PC機(jī)和串口的傳輸速率設(shè)定為9 600 b/s，和單片機(jī)保持一致。

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　　TOP6 基于單片機(jī)的多機(jī)無(wú)線近距離通信系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)代通信技術(shù)的迅速發(fā)展使得許多應(yīng)用領(lǐng)域都采用無(wú)線的通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。編解碼芯片PT2262、PT2272組成的電路，由于具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類的無(wú)線遙控器、無(wú)線報(bào)警器以及玩具等其他小型電器裝置。但是，這種電路極少用在多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的通信方面，具有一定的局限性。本文主要介紹利用433 MHz高頻發(fā)射模塊和接收模塊來(lái)制作多機(jī)無(wú)線ASCII碼格式的短信通信。該通信方式是在433MHz高頻發(fā)射模塊和接收模塊的基礎(chǔ)上自己定義無(wú)線傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)任意兩機(jī)之間的多個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)通信。

　　主機(jī)電路的設(shè)計(jì)

　　由于系統(tǒng)涉及的程序量比較大，所以要求Flash程序存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)量不能太小;對(duì)發(fā)射和接收的短信進(jìn)行存儲(chǔ)，要用到EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊，EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的內(nèi)容掉電時(shí)不會(huì)丟失;接收解碼需要脈寬的捕捉和比較功能，要用到捕捉/比較/脈寬調(diào)制CCP模塊;發(fā)射、接收以及時(shí)鐘均要用到獨(dú)立的定時(shí)器，所要求的定時(shí)器的個(gè)數(shù)不少于3個(gè)。基于設(shè)計(jì)需要，采用Microchip公司的PICl6F877A芯片作為系統(tǒng)的主控制器。該電路主要由主控芯片、晶體振蕩電路和在線仿真接口組成，如圖2所示。設(shè)計(jì)中使用MCLR、RB6、RB7三個(gè)接口作為在線仿真接口。

　　發(fā)射和接收電路的設(shè)計(jì)

　　采用433 MHz高頻發(fā)射和接收模塊。433 MHz的高頻發(fā)射電路在控制腳為高電平時(shí)起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)控制腳為低電平時(shí)停止振蕩。因此，可以用控制腳對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制），相當(dāng)于調(diào)制度為100%的調(diào)幅。當(dāng)接收模塊接收到433 MHz的等幅高頻信號(hào)時(shí)，信號(hào)腳就輸出高電平，否則輸出低電平。所以接收信號(hào)腳的高低電平變化會(huì)與發(fā)射控制腳的高低電平變化相對(duì)應(yīng)。多個(gè)接收模塊可以同時(shí)接收到同一個(gè)發(fā)射模塊發(fā)射的信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)發(fā)送，多機(jī)同時(shí)接收。圖3所示電路是高頻433 MHz載波的發(fā)射和接收模塊。433 MHz的高頻發(fā)射電路在控制腳B5為高平時(shí)，三級(jí)管T1導(dǎo)通，T2射級(jí)接地起振并發(fā)射等幅高頻433 MHz的信號(hào);當(dāng)控制腳B5為低電平時(shí)，就停止振蕩。因此，可以用控制腳B5對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制），相當(dāng)于調(diào)制度為100%的調(diào)幅。當(dāng)接收模塊接收到433 MHz的等幅高頻信號(hào)時(shí)，信號(hào)腳就輸出高電平到C2口，若未收到433 MHz的等幅高頻信號(hào)則輸出低電平。所以接收信號(hào)腳的高低電平變化會(huì)與發(fā)射控制腳的高低電平變化相對(duì)應(yīng)。例如給B5引腳輸入圖4所示的波形，那么在接收模塊的C2引腳上也將出現(xiàn)同樣的波形。注意，B5和C2的控制信號(hào)分別由主控芯片PICl6F877A的RB5和RC2發(fā)出。

　　液晶外圍控制電路的設(shè)計(jì)

　　采用諾基亞3310 LCD顯示模塊。該LCD為84&TImes;48點(diǎn)陣的液晶屏，一屏可顯示4×7個(gè)（12×12點(diǎn)陣）漢字，或6×14個(gè)（6×8點(diǎn)陣）英文、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等字符。該液晶顯示器輕薄短小、低功耗電量，常用于手機(jī)顯示。液晶外圍電路如圖5所示。

　　本設(shè)計(jì)中，諾基亞33lO LCD用3 V的電壓供電。其中，1引腳是電源腳，6引腳接地線，2引腳為SCLK，3引腳為SDIN。4引腳為數(shù)據(jù)/地址選擇端，分別給4引腳高低電平，可以控制單片機(jī)對(duì)諾基亞3310 LCD寫(xiě)數(shù)據(jù)或者寫(xiě)命令。5引腳為使能端，低電平有效。8引腳為復(fù)位端，低電平有效。11引腳接背光燈電源的正級(jí)，12引腳接背光燈電源的控制級(jí)。9、 10引腳為諾基亞3310 LCD自帶的喇叭，此喇叭用單片機(jī)來(lái)控制的聲音效果并不理想，所以改用直流自帶振蕩蜂鳴器。為了避免蜂鳴器和背燈光工作時(shí)對(duì)液晶電源造成影響，蜂鳴器和背燈光由5 V的電源來(lái)供電，與液晶電源分開(kāi)。

　　TOP7基于NFC技術(shù)的無(wú)線抄表檢測(cè)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　目前我國(guó)主要是依靠人工抄表收費(fèi)，但存在入戶難、企業(yè)管理費(fèi)用開(kāi)支高、效率低等諸多問(wèn)題，已不能適應(yīng)社會(huì)發(fā)展要求．智能化網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)抄表系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)。而自動(dòng)抄表技術(shù)的關(guān)鍵是改造傳統(tǒng)的電表電量計(jì)量，即傳統(tǒng)電表的電量檢測(cè)與控制是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表的核心。實(shí)現(xiàn)方法眾多，如數(shù)字電表、基于IC卡電表等，但我國(guó)許多用戶還是采用傳統(tǒng)的磁電式電表。因此改造該電表是首要問(wèn)題。傳統(tǒng)的磁電式電表檢測(cè)是利用紅外檢測(cè)、光電檢測(cè)等方法，然后利用無(wú)線或紅外發(fā)送方式傳送到計(jì)算機(jī)或掌上機(jī)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表。這里提出的無(wú)線抄表檢測(cè)系統(tǒng)是基于掌上無(wú)線近距離抄表系統(tǒng)，檢測(cè)電能表的轉(zhuǎn)數(shù)，通過(guò)串行通訊口傳送數(shù)據(jù)到掌上抄表器．從而控制斷／送電。

　　光電檢測(cè)模塊

　　光電檢測(cè)模塊是準(zhǔn)確測(cè)量用戶電表表盤轉(zhuǎn)數(shù)。常用檢測(cè)方法：紅外線對(duì)射式和反射式。而采用紅外線對(duì)射式方法實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜，需將用戶電表的表盤打孔。但采用紅外線反射式方法較簡(jiǎn)單。只需在用戶的表盤上做明顯標(biāo)記。因此該系統(tǒng)檢測(cè)選用RPR220型反射式紅外線識(shí)別傳感器。在用戶的電表表盤的某處用暗色油漆做標(biāo)記，采用 RPR220識(shí)別無(wú)、有標(biāo)記處，通過(guò)電壓比較器比較輸出高低電平信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到有標(biāo)記時(shí)，比較器輸出高電平，發(fā)光二極管不發(fā)光；當(dāng)檢測(cè)到無(wú)標(biāo)記時(shí)，比較器輸出低電平，發(fā)光二極管發(fā)光。圖2為光電檢測(cè)部分電路原理。

　　存儲(chǔ)器模塊模塊設(shè)計(jì)

　　由于該系統(tǒng)檢測(cè)模塊需要儲(chǔ)存大量數(shù)據(jù)，并具有掉電自動(dòng)保存數(shù)據(jù)功能，X24C45是按16x16方式組織的SRAM和EEPROM位對(duì)位構(gòu)成的串行 256 位NOVRAM（非易失性SRAM），另外，X24C45具有上電時(shí)自動(dòng)調(diào)出，掉電時(shí)自動(dòng)存儲(chǔ)（Autostore）數(shù)據(jù)的功能，所以這里采用 X24C45實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。上電后，SRAM和EEPROM的數(shù)據(jù)互相傳送。對(duì)SRAM操作，讀寫(xiě)次數(shù)無(wú)任何限制。一旦電源電壓降至4．3 V以下，數(shù)據(jù)便自動(dòng)從SRAM保存到EEPROM中。為保證數(shù)據(jù)能夠可靠存入EEPROM，電源電壓不能下降太快，其典型時(shí)間為5 ms，帶有電容的系統(tǒng)中一般都能夠滿足。EEPROM具有1 000 000次的存儲(chǔ)壽命，數(shù)據(jù)可保存100年以上。

　　X24C45的讀寫(xiě)操作都是針對(duì)SRAM的，因而其讀寫(xiě)次數(shù)無(wú)限制。X24C45內(nèi)部有8位指令寄存器，單片機(jī)通過(guò)SK和DI進(jìn)行訪問(wèn)。在整個(gè)數(shù)據(jù)操作期間，CE必須保持高電平。圖3為X24C45與AT89C51單片機(jī)的接口電路。

　　無(wú)線掌上抄表系統(tǒng)是以單片機(jī)為控制器，以其高性能、高速度、體積小、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)應(yīng)用于該系統(tǒng)。解決了目前傳統(tǒng)抄表中的入戶難、企業(yè)管理費(fèi)用開(kāi)支高、查表收費(fèi)人員工作條件差、效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題。自動(dòng)抄表系統(tǒng)是我國(guó)抄表行業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)。

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