专利名称：一种无线射频识别读卡装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线射频识别(Radio Frequency Identification, RFID) 技术领域，尤其涉及一种无线射频识别读卡装置。
背景技术：
无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识 别目标对象并获取相关数据。最简单的RFID系统由标签(Tag)、读卡装置(Reader)、天线(Antenna)和计算机四部分组成，在实际应用中还需要其他 硬件和软件的支持。RFID在本质上是物品标识的手段，目的是通过识读或检索 标签中携带的数据，以满足特定应用需要。标签中的数据可对制造中的零件、 运送中的商品、位置、交通工具的身份、动物或个体提供识别。目前，射频识别技术发展得很快，广泛应用于工业自动化，商业自动化和 交通运输控制管理等众多领域。具体实例化，标签是指非接触式IC卡，此卡内 部固化了 64位全球唯一编码，可用125K射频进行识读。在125K低频信息识别 技术领域，其技术特点是频率低，距离近，但却可以应用于安防，门禁，巡更 巡检系统，读卡装置己经在国内得到广泛的使用。图l是读卡装置的电路结构 示意图。如图l所示，读卡装置的电路结构组成有主控单片机芯片，射频芯片， 时钟芯片，存储芯片。图2是现有技术中读卡电路图。如图2所示，巡更巡检市场上使用比较多 的一种读卡电路是基于射频芯片U2270B的读卡电路，主控单片机芯片可以是 51系列或PIC系列单片机等，存储芯片是EEPR0M的24LC256芯片等，时钟芯 片是PCF8563T。主要工作过程是使用者把读卡器拿有效距离内，按下按键进行 读卡，系统开始工作，如读卡成功，蜂鸣器鸣响一声，LED发光管闪烁几次，
单片机把从射频芯片U2270B中感应到卡的数据收到后，同时从PCF8563T时钟 芯片中取当前时间数据，然后一起保存到24LC256芯片中。待24LC256芯片数 据保存满的时候，使用者可以把读卡器通过串口连接到上位机，进行上传数据 的操作。现有方案的缺点之一是功耗高，读卡时达到60mA，其绝大部分电流都是 在U2270B芯片读卡时消耗的，另一方面，为了避免U2270B芯片在不读卡时的 电流消耗，现有的U2270B方案一般还要使用一个按键控制读卡，即当使用者使 用识读器读卡时，在有效读卡距离内需要按一下按键，U2270B工作读卡，不读 卡时系统关闭U2270B，并处在睡眠状态以降低功耗。现有方案缺点之二是成本 相对较高，主要是因为U2270B芯片和PCF8563T时钟芯片成本较高。实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种无线射频识别读卡装置，能够降低读卡装 置的功耗，并节约成本。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案一种无线射频识别读卡装置，包括射频模块，所述射频模块包括频率发生 器电路、LC振荡回路电路、滤波电路、放大电路和两级整形电路，所述频率发 生器电路输出信号给所述LC振荡回路电路，所述LC振荡回路电路输出信号给 所述滤波电路，所述滤波电路输出信号给所述放大电路，所述放大电路输出信 号给所述两级整形电路。所述频率发生器电路包括第一场效三极管、第二场效三极管和电阻，所述 第一场效三极管接地、所述第二场效三极管接正电源，所述电阻用于限流保护。所述LC振荡回路电路包括感应电感线圈和LC振荡电容，节振点感应电感 线圈和LC振荡电容的连接点。所述滤波电路包括二极管、 一个运算放大器、三个电容和三个电阻，所述 二极管用于滤波输入信号为正半周信号，所述运算放大器、三个电容和三个电 阻用于将所述正半周信号的125K频率滤掉，形成低频信号的幅度变化，输出到 运算放大器第一脚。所述放大电路包括一个运算放大器、三个电阻和两个电容，用于将输入的 低频信号的幅度变化放大并输出。所述两级整形电路包括两个运算放大器、五个电容和三个电阻，用于把输 入的信号整形为曼彻斯特编码的方波信号，输出到单片机的信号读入脚。采用了本实用新型的技术方案，取消了按键，进行探测读卡，即读卡器每 秒探测几次有效距离内是否有卡，如有卡再进行读卡，这样大大降低功耗，读 卡时电流10mA,静态探测电流20—50uA;使用放大器芯片LMV324代替U2270B 射频芯片，FLASH存储芯片SST25LF080A代替24LC256，存储空间是后者的32 倍，DS1302代替PCF8563时钟芯片，从而大大降低成本。
图l是读卡装置的电路结构示意图； 图2是现有技术中读卡电路图；图3为本具体实施方式
中无线射频识别读卡装置中射频模块的结构示意图；图4是本具体实施方式
中读卡装置的电路图。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案。平时读卡电路处于低功耗休眠状态，每秒由主控单片机唤醒2次(唤醒次数可定制)，后给射频模块启动频率驱动，参考电压，工作电压，并同时进行探测，如有效读卡距离内无IC卡，则主控单片机关闭频率驱动，参考电压，工作 电压，读卡电路进入低功耗休眠状态，等待下次唤醒操作；如有效读卡距离内 有IC卡，主控单片机启动射频模块读卡操作进行读卡，如读到有效数据，则主 控单片机再从时钟芯片读取当前时间，后把当前时间和IC卡数据存储到存储芯 片内，完成后，读卡电路进入低功耗休眠状态，等待下次唤醒操作。如需上传 数据时，把读卡电路正确接入到上位机，由上位机进行相关操作即可。图3为本具体实施方式
中无线射频识别读卡装置中射频模块的结构示意图。 如图3所示，射频模块包括频率发生器电路101、 LC振荡回路电路102、滤波电路 103、放大电路104和两级整形电路105。频率发生器由场效三极管M1， M2和R6 组成，入级是单片机RDEN脚，连接到M1， M2， Ml接地，M2接正电源，后M1， M2 共同输出到下一级。LC振荡回路模块由读卡电感线圈H1和电容C6。节振点是H1 和C6的连接点，下一级从节振点取信号。滤波模块由二极管D1， U4A及C7， C8， C9， R7, R8， R9组成，Dl滤波节振点信号为正半周信号，U4A及相关电阻电容再 把正半周信号的125K频率滤掉，形成低频信号的幅度变化，输出到U4A第一脚。 放大模块由U4B和R10, R11，R12，C10，C11组成，作用为把上一级低频信号的 幅度变化放大，输出到下两级进行整形。两级整形模块由U4C，U4D和R13， R14， R15， R16， R17， C12， C13， C14组成，把上级的信号整形为标准的曼彻斯特编 码的方波信号，输出到单片机的INPUT脚，由单片机直接读出编码。图4是本具体实施方式
中读卡装置的电路图。如图4所示，Ul是主控单片机 PIC16F628A; U2是FLASH存储芯片SST25LF080A，容量是8Mbit; U3是时钟芯片 DS1302; U4是集成运放芯片LMV324，其内部集成4个运放分别是U4A， U4B， U4C， U4D; Y1是单片机工作晶振，Y2是时钟芯片工作晶振；L1为LED发光二级管；Bl为蜂鸣器；Dl为滤波二极管；Hl为漆包线缠绕的读卡电感线圈；Ml， M2是场效 三级管；其余电阻，电容等作用于相关工作电路。其中U1第3脚与蜂鸣器B1连接，第二脚通过限流电阻R2与L1发光管连接，第 4脚为U1工作复位脚；第5脚接地；14脚接正电源VCC; 15， 16脚接到工作晶振；第8， 10， 11， 12， 13脚为DS1302和SST25LF080A的连接脚。U1第1脚RBF为LMV324读卡电路提供参考电压信号，第9脚RDEN为读卡LC振荡 提供125K频率驱动信号，第18脚通过限流电阻R5和退耦电容C3为LMV324读卡电 路提供工作电压VDD;第17脚INPUT为识读脚，即LMV324读卡感应电路中感应到
的IC卡数据从此脚由单片机读入。具体工作过程Ul平时为睡眠状态，由内部看门狗唤醒，然后进行探测， 读卡等操作，频率是每秒2次左右(可定制)，唤醒后，U1给REF提供参考电压， VDD上电给LMV324提供工作电压，给RDEN提供125K频率进行探测，如没有探测到 IC卡在有效读卡距离内，Ul进入睡眠并等待下次自动唤醒进行读卡操作，如探 测到IC卡，则再进行读卡操作，读卡成功后，从U3读系统当前时间，并把时间 和IC卡数据一并存入U2，存入成功后U1关闭REF， VDD， RDEN脚相关功能后，再次进入睡眠等待下次唤醒读卡操作，以此类推。读卡时，125K频率由RDEN脚，经过M1， M2， R6后，加到H1和C6组成的LC振 荡回路中，其中C6为LC振荡电容，Hl为感应电感线圈。当有效距离内有卡时， 非接触IC卡会反相调制LC振荡回路使其产生幅度变化，然后二极管D1通过LC振 荡点取信号滤波为正半周信号，后加到LMV324芯片和相关电阻电容组成的放大 滤波整形电路，最后从INPUT输出曼彻斯特编码的波形，由U1进行有效的识别操 作。如果需要上传数据给上位机时，可以通过U1的第6脚连接到相关串口通信芯片，由上位机相关命令控制上传数据等操作。其中，集成四个放大电路的LMV324芯片就可以被两个集成二个放大电路的 LMV358芯片代替等；单片机PIC16F628A可以被MSP430系列单片机代替等。本实用新型的优势在于低功耗，平时无卡探测功耗是20-50uA，读卡功耗 20mA;低成本，相比现有技术方案成本大大降低；无按键，不需要按键进行读 卡，进行自动智能探测，探测到有卡再进行读卡。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限 于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保 护范围为准。
权利要求1、一种无线射频识别读卡装置，包括射频模块，其特征在于，所述射频模块包括频率发生器电路、LC振荡回路电路、滤波电路、放大电路和两级整形电路，所述频率发生器电路输出信号给所述LC振荡回路电路，所述LC振荡回路电路输出信号给所述滤波电路，所述滤波电路输出信号给所述放大电路，所述放大电路输出信号给所述两级整形电路。
2、 根据权利要求1所述的一种无线射频识别读卡装置，其特征在于，所述 频率发生器电路包括第一场效三极管、第二场效三极管和电阻，所述第一场效 三极管接地、所述第二场效三极管接正电源，所述电阻用于限流保护。
3、 根据权利要求l所述的一种无线射频识别读卡装置，其特征在于，所述 LC振荡回路电路包括感应电感线圈和LC振荡电容，节振点感应电感线圈和LC 振荡电容的连接点。
4、 根据权利要求1所述的一种无线射频识别读卡装置，其特征在于，所述 滤波电路包括二极管、 一个运算放大器、三个电容和三个电阻，所述二极管用 于滤波输入信号为正半周信号，所述运算放大器、三个电容和三个电阻用于将 所述正半周信号的125K频率滤掉，形成低频信号的幅度变化，输出到运算放大 器第一脚。
5、 根据权利要求l所述的一种无线射频识别读卡装置，其特征在于，所述 放大电路包括一个运算放大器、三个电阻和两个电容，用于将输入的低频信号 的幅度变化放大并输出。
6、 根据权利要求1所述的一种无线射频识别读卡装置，其特征在于，所述 两级整形电路包括两个运算放大器、五个电容和三个电阻，用于把输入的信号 整形为曼彻斯特编码的方波信号，输出到单片机的信号读入脚。
7、 根据权利要求1所述的一种无线射频识别读卡装置，其特征在于，还包 括主控单片机、FLASH存储芯片和时钟芯片，所述主控单片机型号为 PIC16F628A，所述FLASH存储芯片型号为SST25LF080A，所述时钟芯片型号为 DS1302。
专利摘要本实用新型公开了一种无线射频识别读卡装置，包括射频模块，所述射频模块包括频率发生器电路、LC振荡回路电路、滤波电路、放大电路和两级整形电路，所述频率发生器电路输出信号给所述LC振荡回路电路，所述LC振荡回路电路输出信号给所述滤波电路，所述滤波电路输出信号给所述放大电路，所述放大电路输出信号给所述两级整形电路。采用了本实用新型的技术方案，可以达到低功耗，平时无卡探测功耗是20-50uA，读卡功耗20mA；低成本，相比现有技术方案成本大大降低；无按键，不需要按键进行读卡，进行自动智能探测，探测到有卡再进行读卡。
文档编号G06K7/00GK201017327SQ20072010413
公开日2008年2月6日 申请日期2007年4月5日 优先权日2007年4月5日
发明者靖 田 申请人:靖 田