无线识别装置邓伟,来亮,李群组

学院暑期培训电子设计报告

作品名称：无线识别装置

学校全称：XX学院

系别班级：电子系09级电气

队员：来亮群邓伟

指导老师：查长军倩娟

无线识别装置

摘要：本系统采用PT2262编码芯片，与PT2272解码芯片组成无线识别系统。应答器通过四位拨码开关进行卡号设置，PT2262对卡号进行编码并通过耦合线圈发射出去；阅读器通过耦合线圈接收信号并交给PT2272解码芯片译码输出应答器卡号，由发光二极管显示。

关键词：应答器 PT2262 阅读器 PT2272 ASK 包络检波

正文：

一、作品要求

设计制作一套无线识别装置。该装置由阅读器、应答器和耦合线圈组成，其方框图参见图1。阅读器能识别应答器的有无、编码和存储信息。

图1 无线识别装置方框图

装置中阅读器、应答器均具有无线传输功能，频率和调制方式自由选定。不得使用现有射频识别卡或用于识别的专用芯片。装置中的耦合线圈为圆形空芯线圈，用直径不大于1mm 的漆包线或有绝缘外皮的导线密绕10圈制成。线圈直径D 阅读器

应答器

耦合线圈

耦合线圈 外接

单电源

为6.6±0.5 cm（可用直径6.6 cm左右的易拉罐作为骨架，绕好取下，用绝缘胶带固定即可）。线圈间的介质为空气。两个耦合线圈最接近部分的间距定义为D。

阅读器、应答器不得使用其他耦合方式。

1．1基本要求

（1）应答器采用两节1.5V干电池供电，阅读器用外接单电源供电。阅读器采用发光二极管显示识别结果，能在D尽可能大的情况下，识别应答

器的有无。识别正确率≥80%，识别时间≤5秒，耦合线圈间距D≥

5cm。

（2）应答器增加编码预置功能，可以用开关预置四位二进制编码。阅读器能正确识别并显示应答器的预置编码。显示正确率≥80%，响应时间

≤5秒，耦合线圈间距D≥5cm。

1.2发挥部分

（3）阅读器采用单电源供电，在识别状态时，电源供给功率≤2W。在显示编码正确率≥80%、响应时间≤5秒的条件下，尽可能增加耦合线圈间

距D。

（4）自己发挥部分。

二、总体电路结构

图2 无线识别装置总体图

通过四位拨码开关预置四位二进制数，通过PT2262编码芯片产生编码波形，进过有源晶振进行载波，然后进过耦合线圈发射出去，而应答器部分通过耦合线圈将信号接收，进过AD603将信号放大，在通过包络检波和OP37放大，将串行信号给PT2272解码芯片，从而使相应的二极管点亮，从而完成整个信号的无线传播。

三、方案论证

1．总体方案论证与比较

方案一：如图3所示，采用单片机与有源晶振振荡器组成无线识别系统。阅读器：用串口通信方式扫描应答信号，接受到应答信号后，判别其是否有效，若有效则显示应答器信息，并蜂鸣提示。应答器：当靠近阅读器时，通过线圈耦合获得工作能量，读取拨码开关状态，发送应答信号。

特点：采用单片机异步串口通信方式，具有较高的显示正确率。但对于本设计任务，考虑到耦合能量有限，不足以驱动单片机。该方案不太合适。

应答器 阅读器

方案二：采用PT2262编码芯片，与PT2272解码芯片组成无线识别系统。应答器通过四位拨码开关进行卡号设置，PT2262对卡号进行编码并通过耦合线圈发射出去；阅读器通过耦合线圈接收信号并交给PT2272解码芯片译码输出应答器卡号，由发光二极管显示。

特点：系统组成简单，成本低，功耗小，且PT2262起始工作电压低非常适合能量供应有限的场合。

结合以上分析实际情况，我们采用方案二。

2．调制方式论证与比较

方案一：频移键控（FSK ）。传输速率快，数据正确率高，但调制电路复杂，成本高，尤其功耗较高，而且解调电路较为复杂。本题目要求低功耗，且对通讯指标要求不是很苛刻，如传输数据正确率≥80%，响应时间≤ 5S ，故不宜选用该方案。

方案二：幅移键控（ASK ）。调制电路简单，功耗较低，常用于简单的低速数据通信，解调电路也十分简单，满足本设计任务要求，综合考虑我们选用该方案。

四、硬件设计

1．应答器模块

简单介绍了无线识别应答器的工作原理。应答器使用四个按键拨码开关进行编码设置，当任意按键拨下时，电路导通，开始工作，PT2262读取拨码开关值，并通过串口发送编码信号，此时有源晶振产生载波信号，编码信号再经ASK 调制，从耦合线圈L1辐射出去。

1.1编码电路

PT2262是和PT2272相匹配的遥控编码器，采用CMOS 工艺制造。把数据和地址管脚并行输入的“地址/数据”编码成适用于RF 或者IR 调制的串行码波形。PT2262有最多可达12位的三态（悬空、接高电平、接低电平）地址管脚，可提供531441（或312）种地址码，由此大大减少了地址码冲突的可能性，提高了抗非法代码扫描的能力。

如图所示，当/TE 置0（低电平）时，PT2262将从A0～A5和A6/D5～A11/D0管脚输入的“地址/数据”转换为专用的波形由DOUT 输出。DOUT 输出提供给RF 调制器或IR 转换器，然后用无线电波或红外线将“地址/数据”信息发射出去。

耦合线圈 应答器 阅读器

图4 编码电路图

1.2调制电路

我们是利用三极管的开关特性和4MHz有源晶振电路，将从PT2262出来的脉冲方波加在到高频的方波上，从而完成信号的调制。

图5调制电路图

1.3发射电路

开始的时候我们才采用谐振方式将信号传递出去，但由于可变电容没有买到，谐振的频率点很难控制，且我们是利用有源方式，所以我们就直接利用线圈耦合的方式将信号传递给阅读器。

2．阅读器模块

2.1接收电路

上面发射电路已经介绍，就是用直接耦合的方式。

2.2前级放大电路

因为通过直接耦合过来的信号非常小，如果直接进入包络检波电路，无法完成包络检波的任务，所以我们考虑将其放大后，在进行包络检波。考虑到其实高频信号，很容易失真，所以我们利用高增益带宽积的放大器AD603. 它是美国ADI 公司的专利产品，是一个低噪、90MHz带宽增益可调的集成运放，如增益用分贝表示，则增益与控制电压成线性关系，压摆率为275V/μs。该集成电路可应用于射频自动增益放大器、视频增益控制、A/D转换量程扩展和信号测量系统。设计AD603的增益，可设置位三种形式。

模式一：将VOUT与FDBK短路，即为宽频带模式（90MHz宽频带），AD603的增益设置为-11.07dB~+31.07dB.

模式二：VOUT与FDBK之间外接一个电阻REXT，FDBK与N端之间接一个5.6uF 的电容频率补偿。根据放大器的增益关系式，选取合适的REXT，可获得所需要的模式一与模式三之间的增益值。当REXT=2.15千欧时，增益围为-1~+41dB。模式三：VOUT与FDBK之间开路，FDBK对N连接一个18uF的电容用于扩展频率响应，该模式为高增益模式，其增益围为+8.92~+51.07dB，带宽为9MHz.

如图所示，我们采用的是模式三。增益G(dB)与控制电压VG之间的关系为：G（dB）=40VG+30，我们通过改变电位器的阻值，从而改变VG的值，进而改变