CN100514349C - 具有双接口射频读卡器的家电控制装置 - Google Patents
具有双接口射频读卡器的家电控制装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种具有双接口射频读卡器的家电控制装置，包括：射频读卡器和家电单片机控制板；所述的射频读卡器通过设于射频读卡器上的接口与家电控制板上连接单片机的接口相连接，所述的射频读卡器包括：天线区、器件区及设有电源正端、电源负端、公共信号接地端、异步串行传输接收端UART-TXD和异步串行传输发送端UART-RXD的接口；其特征在于：所述的接口为双接口，其上还设有同步串行传输接收端SPI-DATA和同步串行传输发送端SPI-CLK。可以适应各种单片机，对于没有UART(异步串行收发单元)接口的单片机可以避免模拟串口的麻烦。两种接口均可以采用半双工UART接口，还可以实现全双工方式，且速度快，效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种读卡装置，特别是一种具有双接口射频读卡器的家电控制装置。
背景技术
智能卡已融入当今信息技术的主流，公共交通、无线通信、卫生保健、封闭式场所管理、身份识别、电话通信、大楼保安系统以及家用电器等诸多领域业已使用智能卡和读卡器。特别是银行服务系统，智能卡给我们的生活质量带来很大提高。智能卡付费(智能卡自动电表抄表系统、煤气/自来水抄表系统、公交/地铁自动售票/检票系统、手机中的智能SIM卡等等)已成为我们生活的一部分，刷卡已成为人们生活中不可或缺的一部分。对于家用电器，智能卡除了用于付费(如公用电话、公用洗衣机/烘干机)外，还可用于扩充功能，通过购买一张存储有新功能程序软件的智能卡，通过设于家电上的读卡器，可将新的程序输入原有家电的微机控制板中，使获得新的功能，说述的射频读卡器，则是采用非接触式射频智能卡进行刷卡。
图1是现有射频读卡器的电路图。由图可见：现有家电上使用的射频读卡器是由天线区1、主要由射频读写器U2和单片机U1所组成的器件区2和接口3所组成。其中：
所述的天线区3中的天线U3是采用射频卡读写器件推荐的天线方式，例如：单芯漆包线按照推荐直径和匝数绕制而成，或在线路板上直接按照推将方式制作成微带天线。
U2是专用的射频卡读写器件，一般可选用国产的(上海复旦微电子)FM1702或其兼容器件或其替代器件。
U2、U3及U2与U1之间的连接关系是采用U2器件推荐的方式---公知的总线连接方式。
射频读卡器的单片机U1与射频读卡器的接口3的连接关系是：单片机的VDD接接口3的VCC接电源正；单片机上的异步串行通讯口UART-TXD、UART-RXD分别通过电阻R3、R4与接口3上的对应UART-TXD、UART-RXD口连接。所述的读卡装置通过接口再与家用电器控制板上的单片机接口连接，其连接方式如图4所示。但是，一般现有读卡装置的只有一个异步串行通讯接口---UART接口(或经电平转换后的RS232 RS485 RS422接口)。对于家电使用的单片机，有许多型号没有UART接口，或UART接口已经被使用，如果他们之间要连接，则必须由家电控制板上的单片机模拟一个UART接口，增加了软件的复杂性，往往会因为资源占用问题而难以使用，且一般只能适应2400波特率的通讯，不能满足高速通讯的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的上述不足，而提供一种针对没有UART接口或UART接口不够用的单片机而设置的具有双接口射频读卡器的家电控制装置。
本发明所提供的具有双接口射频读卡器的家电控制装置是由如下技术方案来实现的。
一种具有双接口射频读卡器的家电控制装置，包括：射频读卡器和家电单片机控制板；所述的射频读卡器通过设于射频读卡器上的接口与家电控制板上连接单片机的接口相连接，所述的射频读卡器包括：天线区、器件区及设有电源正端、电源负端、公共信号接地端、异步串行传输接收端UART-TXD和异步串行传输发送端UART-RXD的接口；其特征在于：所述的接口为双接口，其上还设有同步串行传输接收端SPI-DATA和同步串行传输发送端SPI-CLK。
除上述必要技术特征外，在具体实施过程中，还可补充如下技术内容：
所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的双接口与设于射频读卡器上的单片机的连接是：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的同步串行传输接收端SPI-DATA通过电阻R1接单片机的SPI-DATA；
接口上的同步串行传输发送端SPI-CLK通过电阻R2接单片机的SPI-CLK；
接口上的异步串行传输接收端UART-TXD通过电阻R3接单片机的UART-TXD；
接口上的异步串行传输发送端UART-RXD通过电阻R4接单片机的UART-RXD。
所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的设于家电控制板上的接口与家电控制板的单片机的连接如下：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的同步串行传输接收端SPI-DATA通过电阻接单片机的SPI-DATA；
接口上的同步串行传输发送端SPI-CLK通过电阻接单片机的SPI-CLK。
所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的设于家电控制板上的接口与家电控制板的单片机的连接如下：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的异步串行传输接收端UART-TXD通过电阻接单片机的UART-TXD；
接口上的异步串行传输发送端UART-RXD通过电阻接单片机的UART-RXD。
所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的射频读卡器上的接口与所述的家电控制板上连接单片机的接口的连接是：
射频读卡器接口的VCC接家电控制板接口的VCC；
射频读卡器接口的DGND与GND连接在一起接家电控制板接口的DGND与GND；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端UART-TXD接家电控制板接口的同步串行传输接收端UART-RXD；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端UART-RXD接家电控制板接口的同步串行传输接收端UART-TXD。
所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的设于家用电器上的接口与家用电器控制板的单片机的连接如下：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的同步串行传输接收端SPI-DATA通过电阻接单片机的IO1口；
接口上的同步串行传输发送端SPI-CLK通过电阻接单片机的IO2口。
所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的射频读卡器上的接口与所述的家电控制板上连接单片机的接口的连接是：
射频读卡器接口的VCC接家电控制板接口的VCC；
射频读卡器接口的DGND与GND连接在一起接家电控制板接口的DGND与GND；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端SPI-DATA接家电控制板接口的同步串行传输接收端SPI-DATA；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端SPI-CLK接家电控制板接口的同步串行传输接收端SPI-CLK。
本发明的优点在于：
本装置同时具有一个UART接口和一个SPI接口，而多数单片机具有SPI接口，而且一般家电不会占用这个接口，即使家电控制板单片机没有SPI接口，也可以很容易的通过普通IO口模拟一个SPI接口，从而实现读写卡装置和家电的良好连接。
本发明具有两种接口方式，可以适应各种单片机，对于没有UART(异步串行收发单元)接口的单片机可以避免模拟串口的麻烦。
两种接口均可以采用半双工UART接口，还可以实现全双工方式，且速度快，效率高。
专门设计用于家电使用，满足付费家电的需要，适合家电类产品应用，避免接口扩展或模拟的麻烦。
为对本发明的结构特征及其功效有进一步了解，兹列举具体实施例并结合附图详细说明如下。
附图说明
图1是现有射频读卡器的电路图。
图2是本发明具有双接口射频读卡器的家电控制装置中的双接口射频读卡器的电路图。
图3是本发明具有双接口射频读卡器的家电控制装置中家电单片机采用同步串行通讯时，读卡器接口与家电单片机接口连接图。
图4是本发明具有双接口射频读卡器的家电控制装置中家电单片机采用异步串行通讯时，读卡器接口与家电单片机接口连接图。
具体实施方式
本发明为解决家电控制板的单片机没有UART接口或UART接口不够用的而无法与射频读卡器连接，而设置的具有双接口射频读卡器的家电控制装置。
图2是本发明所提供的一种具有双接口射频读卡器的家电控制装置中的双接口射频读卡器的电路图，所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置包括：射频读卡器和家电单片机控制板；所述的射频读卡器通过设于射频读卡器上的接口与家电控制板上连接单片机的接口相连接。所述的射频读卡器包括：天线区1、器件区2’及设有电源正端、电源负端、公共信号接地端、异步串行传输接收端UART-TXD和异步串行传输发送端UART-RXD的接口；与现有技术的区别在于：所述的接口为双接口3’，其上除设有异步串行传输接收端UART-TXD和异步串行传输发送端UART-RXD的异步串行通讯口外，还设有同步串行传输接收端SPI-DATA和同步串行传输发送端SPI-CLK的同步串行通讯口。
所述的双接口与所述设于射频读卡器上的单片机的连接如下：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的同步串行传输接收端SPI-DATA通过电阻R1接单片机的SPI-DATA；
接口上的同步串行传输发送端SPI-CLK通过电阻R2接单片机的SPI-CLK；
接口上的异步串行传输接收端UART-TXD通过电阻R3接单片机的UART-TXD；
接口上的异步串行传输发送端UART-RXD通过电阻R4接单片机的UART-RXD。
当家电控制板的单片机上的异步串行通讯口UART已被占用或无UART时，可用一般单片机上所具有的同步串行传输端SPI口，SPI(通用同步串行接口)是一种标准的接口型式，多数单片机包含这个接口。此时，所述的家电控制板的单片机的与家电控制板上的接口按公知规定技术连接如下：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的同步串行传输接收端SPI-DATA通过电阻接单片机的SPI-DATA；
接口上的同步串行传输发送端SPI-CLK通过电阻接单片机的SPI-CLK。
当采用家电控制板的单片机上的同步串行传输SPI口进行通讯时，所述的设于家电控制板上的接口与家电控制板的单片机的连接如下：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的异步串行传输接收端UART-TXD通过电阻接单片机的UART-TXD；
接口上的异步串行传输发送端UART-RXD通过电阻接单片机的UART-RXD。
当家电控制板的单片机上的异步串行通讯口UART可以使用时，所述的射频读卡器上的接口与所述的家电控制板上连接单片机的接口的连接按公知规定连接，其中：
射频读卡器接口的VCC接家电控制板接口的VCC；
射频读卡器接口的DGND与GND连接在一起接家电控制板接口的DGND与GND；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端UART-TXD接家电控制板接口的同步串行传输接收端UART-RXD；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端UART-RXD接家电控制板接口的同步串行传输接收端UART-TXD。
当家电控制板的单片机上的异步串行通讯口UART已被占用或无UART时，而又无同步串行传输端SPI口，此时，可以采用一般的IO口进行模拟处理，对于这种接口方式，软件模拟处理占用单片机资源比模拟异步串行通讯口UART要少，而且能实现较高速度的串行通讯.。此时，所述的设于家用电器上的接口与家用电器控制板的单片机接口的连接如下：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的同步串行传输接收端SPI-DATA通过电阻接单片机的IO1口；
接口上的同步串行传输发送端SPI-CLK通过电阻接单片机的IO2口。
而所述的射频读卡器上的接口与所述的家电控制板上连接单片机的接口的连接如下：
射频读卡器接口的VCC接家电控制板接口的VCC；
射频读卡器接口的DGND与GND连接在一起接家电控制板接口的DGND与GND；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端SPI-DATA接家电控制板接口的同步串行传输接收端SPI-DATA；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端SPI-CLK接家电控制板接口的同步串行传输接收端SPI-CLK。
无论是同步串行通讯还是异步串行通讯，所述的接口信号引脚经过一个电阻连接到单片机对应的引脚上，连接电阻的目的是为了减少接口干扰对单片机的影响，能起到抗干扰和增加可靠性的作用，电阻一般选择1K~5K欧姆。
VCC：模块电源正端，给模块供电，需要外边提供5V电源；
GND：：模块电源负端；
DGND：模块通讯接口信号公共端，通常可以与GND连接在一起；
SPI-DATA：同步串行传输接口数据端，双方传输数据收发端口，一方发送，另外一方为接收状态，不能同时发送，一般为主从关系，本板工作在从方式，只有接收到家电控制板来的指令才会发出信息，同步传输的速度快，但为半双工方式，一般传输速率为100000位/秒，当然，也可以根据需要可以调整为更低或更高的传输速率；
SPI-CLK：同步串行传输接口同步时钟端；发出数据时，是以这个接口线的时钟信号来同步的，在时钟信号是上升沿和高电平时数据有效；
UART-TXD：异步串行传输的发送端，本板通过这个口线发出异步串行数据，异步传输的波特率为4800BPS(4800位/秒)，当然，也可以根据需要可以调整为更低或更高的传输速率；
UART-RXD：异步串行传输的接收端，本板通过这个口线接收家电控制板来的异步串行数据，这个口线数据的传输波特率同样为4800BPS(4800位/秒)，当然，也可以根据需要可以调整为更低或更高的传输速率；
异步传输端口为全双工方式，收发可以同时进行。
装置使用连接关系如下：
本装置通过这个口与家电控制板进行连接，连接方式如下：
采用SPI(同步串行传输)接口连接方式为：
异步传输的两条线必须交叉连接，即家电的发送端连接本板的接收端，家电的接收端连接本板的发送端(参见图3)。
本装置的接口形式为图中所示，实际使用时其接口顺序可以交换，不影响使用。
本装置的结构形式可以根据家电需要进行一些变化，例如板的形状发生改变，区域分配发生变化等，均不影响使用。
图中，SPI-DATA SPI-CLK为一种接口型式，UART-TXD UART-RXD为另外一种接口型式，采用这7线接口，包括了两种接口型式，使用时除必须连接的VCC、GND、DGND外，另外二种接口型式只能选择其一，不能同时使用。
SPI和UART均为标准接口方式。
Claims (8)
1、一种具有双接口射频读卡器的家电控制装置，包括：射频读卡器和家电单片机控制板；所述的射频读卡器通过设于射频读卡器上的接口与家电控制板上连接单片机的接口相连接，所述的射频读卡器包括：天线区、器件区及设有电源正端、电源负端、公共信号接地端、异步串行传输接收端UART-TXD和异步串行传输发送端UART-RXD的接口；其特征在于：所述的设于射频读卡器上的接口为双接口，其上还设有同步串行传输接收端SPI-DATA和同步串行传输发送端SPI-CLK。
2、根据权利要求1所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的双接口与设于射频读卡器上的单片机的连接是：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的同步串行传输接收端SPI-DATA通过电阻R1接单片机的SPI-DATA；
接口上的同步串行传输发送端SPI-CLK通过电阻R2接单片机的SPI-CLK；
接口上的异步串行传输接收端UART-TXD通过电阻R3接单片机的UART-TXD；
接口上的异步串行传输发送端UART-RXD通过电阻R4接单片机的UART-RXD。
3、根据权利要求1或2所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的设于家电控制板上的接口与家电控制板的单片机的连接如下：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的同步串行传输接收端SPI-DATA通过电阻接单片机的SPI-DATA；
接口上的同步串行传输发送端SPI-CLK通过电阻接单片机的SPI-CLK。
4、根据权利要求3所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的射频读卡器上的接口与所述的家电控制板上连接单片机的接口的连接是：
射频读卡器接口的VCC接家电控制板接口的VCC；
射频读卡器接口的DGND与GND连接在一起接家电控制板接口的DGND与GND；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端SPI-DATA接家电控制板接口的同步串行传输接收端SPI-DATA；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端SPI-CLK接家电控制板接口的同步串行传输接收端SPI-CLK。
5、根据权利要求1或2所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的设于家电控制板上的接口与家电控制板的单片机的连接如下：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在一起接单片机上的GND；
接口上的异步串行传输接收端UART-TXD通过电阻接单片机的UART-TXD；
接口上的异步串行传输发送端UART-RXD通过电阻接单片机的UART-RXD。
6、根据权利要求5所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的射频读卡器上的接口与所述的家电控制板上连接单片机的接口的连接是：
射频读卡器接口的VCC接家电控制板接口的VCC；
射频读卡器接口的DGND与GND连接在一起接家电控制板接口的DGND与GND；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端UART-TXD接家电控制板接口的同步串行传输接收端UART-RXD；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端UART-RXD接家电控制板接口的同步串行传输接收端UART-TXD。
7、根据权利要求1或2所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的设于家电控制板上的接口与家电控制板的单片机的连接如下：
接口上的VCC接单片机上的VDD，以连接电源正；
接口上的信号公共端DGND与GND连接在单片机上的GND；
接口上的同步串行传输接收端SPI-DATA通过电阻接单片机的IO1口；
接口上的同步串行传输发送端SPI-CLK通过电阻接单片机的IO2口。
8、根据权利要求7所述的具有双接口射频读卡器的家电控制装置，其特征在于：所述的射频读卡器上的接口与所述的家电控制板上连接单片机的接口的连接是：
射频读卡器接口的VCC接家电控制板接口的VCC；
射频读卡器接口的DGND与GND连接在一起接家电控制板接口的DGND与GND；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端SPI-DATA接家电控制板接口的同步串行传输接收端SPI-DATA；
射频读卡器接口的同步串行传输接收端SPI-CLK接家电控制板接口的同步串行传输接收端SPI-CLK。
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