專利名稱：一種射頻識別讀寫器的制作方法
技術(shù)領域：
一種射頻識別讀寫器
本實用新型涉及射頻識別技術(shù)，尤其涉及一種射頻識別讀寫器。 [背景4支術(shù)]
射頻識別技術(shù)(RFID)是上世紀80年代興起并不斷走向成熟的一 項自動無線識別和數(shù)據(jù)獲取技術(shù)。與傳統(tǒng)的條碼、磁卡等自動識別技 術(shù)相比，RFID技術(shù)在工作距離、保密性、智能化及其環(huán)境適應能力等 方面都有顯著優(yōu)勢，且可同時識別多個高速運動物體，有廣闊的發(fā)展 前景。
RFID系統(tǒng)由電子標簽、天線電路、讀寫器三部分組成。讀寫器通 過天線電路發(fā)送、接收信號，無接觸地讀取和識別標簽中所保存的數(shù) 據(jù)，并將信息傳送至上位機進一步處理，從而達到目標識別的目的。 由此可見，讀寫器是RFID技術(shù)的核心。
RFID所采用工作頻率有125K， 13. 56M, 433M， 915M, 2. 4G， 5. 8G 等頻段，其中用于近距離識別的13. 56M無源RFID系統(tǒng)是目前應用最 廣泛的射頻識別系統(tǒng)之一。11 56M的射頻識別廣泛應用于人員考勤， 電子門票，城市一-!^通，文件管理等領域。目前，生產(chǎn)13.56M電子標 簽的廠家有TI, Philips等公司，這些 ^司同時也生產(chǎn)13. 56M讀寫器 的核心部件一一讀寫器集成芯片，這些芯片 一般集成了射頻物理通道 和部分空中接口協(xié)議的處理。國內(nèi)的13. 56M讀寫器一般都采用這些芯 片。目前，這種芯片的價格一般在人民幣30元左右，再加上微處理器最低成本在40元左右。雖然這一價位已經(jīng) 是遠遠低于UHF或微波頻段的讀寫器產(chǎn)品，但以目前的應用面來看， 這一成本價格已經(jīng)在制約讀寫器市場的進一 步發(fā)展。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。
圖l是本實用新型射頻識別讀寫器實施例的原理框圖。
圖2是本實用新型射頻識別讀寫器實施例微處理器電路的電路圖。
圖3是本實用新型射頻識別讀寫器實施例發(fā)射電路的電路圖。 圖4是本實用新型射頻識別讀寫器實施例接收電路的電路圖。 圖5是本實用新型射頻識別讀寫器實施例天線電路的電路圖。 圖6是本實用新型射頻識別讀寫器實施例接口電路的電路圖。 [具體實施方式
]
如

圖1所示的本實用新型射頻識別讀寫器的實施例包括微處理器 電路、發(fā)射電路、接收電路、天線電路和接口電路，微處理器電路對 發(fā)射電路、接收電路進行控制，并通過接口電路與主機進行通信；發(fā) 射電路產(chǎn)生高頻發(fā)射能量，通過天線電路激活電子標簽，為其提供能 量，并對發(fā)射信號進行調(diào)制，通過天線電路將數(shù)據(jù)傳輸給電子標簽； 接收電路通過天線電路接收并解調(diào)來自電子標簽的射頻信號；本實施 例中的微處理器電路、發(fā)射電路和接收電路均由通用芯片和分立元器 件組成。
如圖2所示，微處理器電路包括作為微處理器(MCU)的單片機ATMEL公司的AVR系列單片機MEGA88和晶體振蕩電路。由于RFID系統(tǒng) 采用的是13. 56M頻段射頻信號，因此將MCU的主頻設為13. 56M,以方 便信號的同步發(fā)送和接收。MCU采用13. 56M外部晶振提供時鐘源，在 熔絲位配置時將外部晶振配置為滿幅振蕩，這個時鐘源同時供給射頻 發(fā)射電路。由于MEGA88具有上電自動復位功能，所以不需要加其他復 位電路，為防止外部電^f茲干擾造成異常復位，需要在復位引腳上加一 IOK上拉電阻。標簽信號的發(fā)送和接收引腳可以任意選擇。本實施例選 擇PB. 0為發(fā)送腳，PD. 3為接收引腳。
如圖3所示，發(fā)射電路的本振信號采自13. 56M晶體振蕩器，采用 二極管混頻電路進行信號調(diào)制。調(diào)制的ASK基帶信號由單片機產(chǎn)生。 由單片機的PB. 0腳產(chǎn)生方波調(diào)制信號，經(jīng)過電阻Rl后和晶振接入的 載波一起進入肖特基二極管Dl進行混頻?；祛l后的已調(diào)信號采用施密 特觸發(fā)器增大驅(qū)動電流，即進行功率放大。集成芯片74HCT14含6個 倒相施密特觸發(fā)器，將其中1個作為第一級放大，另外5個并聯(lián)起來 作為第二級放大。放大后的信號經(jīng)過電感Ll和電容C4組成的低通濾 波器，濾波器的截止頻率設計為20M,以濾除高次諧波。經(jīng)過濾波器的 信號即接入天線電路發(fā)送出去。
接收電路如圖4所示，標簽反射信號相當于調(diào)幅信號，解調(diào)方法 選擇二極管包絡檢波的方法。選用肖特基二極管D2作為檢波二極管。 檢波后通過電容C13濾除高頻信號，經(jīng)過電容C14去直流后，進入運 算放大器進行信號放大。運算放大器芯片型號為LM2902,其包含4個 獨立單元的運算放大器。采用其中的2個做兩級同相放大器，每級放大器的增益設計為io倍，兩級放大共ioo倍增益。放大后的信號經(jīng)過
RC低通濾波器濾除噪聲，然后進入第3個運算放大器的同相輸入端。 第3個運算放大器作為比較器電路，反相輸入端為門限電壓。比較器 輸出后進入單片機處理。
如圖5所示，本實施例使用直接匹配的天線。其中包括EMC濾波 器、天線本身的匹配電路和天線線圏。EMC濾波器采用LC低通濾波器， 來有效抑制13. 56MHZ的三次、五次和高次諧波。天線的線圈與電子標 簽的線圏相互耦合時，讀卡器天線線圈中的電流I產(chǎn)生i茲通量，部分 磁通量穿過標簽的線圈，在標簽的線圏產(chǎn)生感應電動勢，該電壓被整 流，當達到標簽的工作電壓時，標簽被激活，從而實現(xiàn)讀卡器和標簽 之間的il/f言。
如圖6所示，本實施例提供UART轉(zhuǎn)USB接口，使用SiliconLab 公司的CP2102轉(zhuǎn)接橋，USB接口選用標準MiniUSB接頭，整個讀卡器 的各電路通過USB接口供電，供電電壓為5V,電流為100mA。
本實施例中，選用的微處理器ATMEGA48價格約為5元，施密特觸 發(fā)器74HCT14和運算放大器LM2902價格均在1元以下，加上其他接口 芯片和分立元器件，讀寫器的元器件成本可以控制在15元以下，這樣 比使用讀寫器芯片的方案降低了一半有余的成本。所用芯片和元器件 均為通用器件，適合大批量生產(chǎn)。
本項目所設計的讀寫器，數(shù)據(jù)收發(fā)、編解碼等基帶信號處理完 全由軟件完成，可以支持IS015693和IS014443A/B協(xié)議，還可以擴展 其他類型的協(xié)議，適合不同地區(qū)和領域的應用需求。
權(quán)利要求1.一種射頻識別讀寫器，其特征在于，包括微處理器電路、發(fā)射電路、接收電路、天線電路和接口電路，所述的微處理器電路對發(fā)射電路、接收電路進行控制，并通過接口電路與主機進行通信；所述的發(fā)射電路產(chǎn)生高頻發(fā)射能量，通過天線電路激活電子標簽，為其提供能量，并對發(fā)射信號進行調(diào)制，通過天線電路將數(shù)據(jù)傳輸給電子標簽；所述的接收電路通過天線電路接收并解調(diào)來自電子標簽的射頻信號；所述的微處理器電路、發(fā)射電路和接收電路均由通用芯片和分立元器件組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻識別讀寫器，其特征在于，所述的微處 理器電路包括單片機和晶體振蕩電路，所述的晶體振蕩電路向單片 機提供時鐘信號，所述的單片機向發(fā)射電路提供基帶信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的射頻識別讀寫器，其特征在于，在發(fā)射電路 中，來自所述晶體振蕩器的本振信號和來自單片機的基帶信號一起 進入二極管進行混頻，混頻后的已調(diào)信號經(jīng)兩級放大器放大后再經(jīng) 低通濾波器濾除高次諧波，經(jīng)過濾波的信號接入天線電路向外發(fā) 送。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的射頻識別讀寫器，其特征在于，在所迷的兩 !5j故大器中，第一級放大器為1個倒相施密特觸發(fā)器，第二級放大 器由復數(shù)個倒相施密特觸發(fā)器并聯(lián)構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的射頻識別讀寫器，其特征在于，第二級放大器由5個倒相施密特觸發(fā)器并聯(lián)構(gòu)成，第一級放大器中的倒相施密 特觸發(fā)器和第二級放大器由5個倒相施密特觸發(fā)器同屬于1個集成 電路芯片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一權(quán)利要求所述的射頻識別讀寫器，其特 征在于，在所述的接收電路中，來自電子標簽的射頻信號經(jīng)檢波二 極管檢波、濾波電容濾除高頻信號、隔直電容去直流后，由兩級同 相放大器進行信號放大，放大后的信號經(jīng)過RC低通濾波器濾除噪 聲，然后進入比較器的同相輸入端，比較器的反相輸入端為門限電 壓，比較器的輸出信號進入單片機處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的射頻識別讀寫器，其特征在于，包括l個運 算放大器集成電路芯片，所述的運算放大器集成電路芯片包括3個 運算放大器，其中2個運算放大器作為所述的兩級同相放大器， 另1個運算放大器作為所述的比較器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的射頻識別讀寫器，其特 征在于，所述的天線電路包括EMC低通濾波器、天線電路匹配電路 和天線電路線圏。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的射頻識別讀寫器，其特 征在于，所述的接口電路包括USB接口和USART轉(zhuǎn)換芯片，所述的 USB接口通過USART轉(zhuǎn)換芯片與單片機實現(xiàn)通信；所述的USB接口 向射頻識別讀寫器的各電蹈炎供低壓電源。
專利摘要本實用新型公開了一種射頻識別讀寫器，包括微處理器電路、發(fā)射電路、接收電路、天線電路和接口電路，微處理器電路對發(fā)射電路、接收電路進行控制，并通過接口電路與主機進行通信；發(fā)射電路產(chǎn)生高頻發(fā)射能量，通過天線電路激活電子標簽，為其提供能量，并對發(fā)射信號進行調(diào)制，通過天線電路將數(shù)據(jù)傳輸給電子標簽；接收電路通過天線電路接收并解調(diào)來自電子標簽的射頻信號；微處理器電路、發(fā)射電路和接收電路均由通用芯片和分立元器件組成。本實用新型比使用專用讀寫器芯片降低一半以上的成本，以保證讀寫器的產(chǎn)品價格更加低廉，有利于射頻識別技術(shù)的更廣泛應用。
文檔編號G06K7/00GK201429849SQ20092013191
公開日2010年3月24日 申請日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者刁尚華, 軍 高 申請人:深圳市華士精成科技有限公司