CN202650024U - 一种51单片机的射频识别装置 - Google Patents

一种51单片机的射频识别装置 Download PDF

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雷必成
何扬帆
吴文昭
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Abstract

本实用新型提供了一种51单片机的射频识别装置,属于通信技术领域。它解决了现有技术中对RFID标签射频识别效果有限的问题。本装置包括具有整流稳压功能的电子标签和用于对电子标签发送的信号进行读取和信号处理的51单片机控制模块,51单片机控制模块的输出端连接有用于功率放大的功放电路,功放电路的输出端连接有用于提供电子标签能量和接收电子标签信号的天线一,天线一的输出端连接有用于对电子标签发送的信号进行提取和转换处理的信号处理单元,信号处理单元的输出端连接51单片机控制模块的输入端,电子标签包括有与天线一相同且形成双向通信的天线二。本装置采用51单片机作为射频识别装置的核心,增强对RFID标签的信息识别。

Description

—种51单片机的射频识别装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于通信技术领域,涉及一种51单片机的射频识别装置。
背景技术
[0002] 射频识别技术简称RFID是从八十年代起走向成熟的一项自动识别技术。RFID利用射频方式进行非接触双向通信,以达到识别目的并交换数据,主要通过空间耦合即交变磁场或电磁场实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。
[0003] 由于半导体材料的广泛应用,各类集成电路的快速发展,RFID系统的体积大大缩小,而价格大大的降低,因而才进入实用化的阶段。它和早期的条形码和接触式自动识别技 术不同,RFID技术系统的电子标签和读写器之间不用接触就可完成自动识别。
[0004] 在现代生活中,各类射频卡有着广泛应用比如公交卡、饭卡、购物卡、门禁等各类无接触射频卡,人们越来越感觉离不开射频技术了。然而随着人们对RFID技术的人需求日益增加,促进RFID技术的飞速发展。在未来的几年中,RFID技术将保持高速发展的势头。与此同时,RFID技术将与应用系统整体解决方案紧密结合,通过构建RFID公共服务体系,将使RFID信息资源的组织、管理和利用更为深入和广泛。
[0005] 为此,中国专利文献公开了申请号为200680024876. 3的RFID读取装置和方法,该RFID读取装置包括:发射机,它被安排将电能馈入所述RFID读取装置附近的至少一个RFID标签;以及按所述发射机的频率工作的接收机,使得所述发射机和所述接收机同时工作,并且所述接收机被安排成通过无线电信道来接收所述读取装置附近的至少一个RFID标签的反射信号,所述RFID读取装置还包括用于使来自所述RFID标签的有效信号与除来自所述RFID标签的信号以外的信号相互分离的装置。该装置虽然能完成对RFID标签的信息识另O,但是RFID标签需要安装有发射机才能进行识别,限制条件较多,且射频识别效果有限。
发明内容
[0006] 本实用新型针对现有的技术存在上述问题,提出了一种51单片机的射频识别装置,该装置能够通过51单片机的功能来增强完成对RFID标签的信息识别。
[0007] 本实用新型通过下列技术方案来实现:一种51单片机的射频识别装置,包括具有整流稳压功能的电子标签,其特征在于,本装置还包括用于对电子标签发送的信号进行读取和信号处理的51单片机控制模块,所述的51单片机控制模块的输出端连接有用于功率放大的功放电路,所述功放电路的输出端连接有用于提供电子标签能量和接收电子标签信号的天线一,所述天线一的输出端连接有用于对电子标签发送的信号进行提取和转换处理的信号处理单元,所述的信号处理单元的输出端连接51单片机控制模块的输入端,所述的电子标签包括有与天线一相同且形成双向通信的天线二。
[0008] 51单片机控制模块控制功放电路,同时,天线一从功放电路中得到足够的发射磁场,其中的小部分磁力线穿过距离天线一一定距离的天线二,天线二与电子标签的内部电路形成振荡回路从而使电磁信号经整流稳压后作为电子标签内部微型芯片工作的电源。电子标签的内部开关闭合导通根据特定的电阻负载形成电流,天线二将特定的电阻负载电流信号传递给天线一,天线一与天线二形成双向通信。天线一将接收到的天线二的信号发送给信号处理单元,信号处理单元对天线一发送的信号进行提取并且进行信号转换处理。信号处理单元将转换处理后的信号发送给51单片机控制模块,51单片机控制模块将接收到的信号进行处理和进行信号读取。
[0009] 在上述的51单片机的射频识别装置中,所述的信号处理单元包括包络检波电路和方波信号转换电路,所述的包络检波电路的输出端与方波信号转换电路的输入端连接,所述的包络检波电路的输入端与天线一的输出端连接,所述的方波信号转换电路的输出端连接51单片机控制模块的输入端。包络检波电路将天线一的信号进行提取并把信号发送给方波信号转换电路,由方波信号转换电路将接收到的信号转换为方波,方波信号转换电路再把方波发送给51单片机控制模块。
[0010] 在上述的51单片机的射频识别装置中,所述的包络检波电路由低通滤波器和二极管串联而成。包络电路的设计很大程度决定了阅读器的读取距离,它主要工作原理就是低通滤波器和二极管串联工作,把高频125KHz波滤除。
[0011] 在上述的51单片机的射频识别装置中,所述的51单片机控制模块还连接有LED、蜂鸣器和1602液晶显示,所述的51单片机控制模块还设有USB连接端口。51单片机控制模块是射频识别装置的核心主要是用以控制RFID的工作以及对电子标签的信息读取和信号处理。LED、蜂鸣器和1602液晶显示用于对电子标签的信息读取和信号处理的显示,51单片机控制模块的USB连接端口可以连接上位机,由上位机进行操作和控制。
[0012] 在上述的51单片机的射频识别装置中,所述的电子标签为125k的EM4100电子标签。125k的EM4100电子标签能接收到感应电能,通过整流器整流后,给内部芯片提供电能。另一方面提取接收线圈的频率,为电子标签内部的各个逻辑器件提供时钟频率。EM4100电子标签可以调节电子标签的负载大小,从而达到天线电压幅值调制的目的。
[0013] 在上述的51单片机的射频识别装置中,所述的125k的EM4100电子标签包括4700PF的CBB电容,所述的天线二的线圈连接4700PF的CBB电容。天线的设计完成之后,需要选择相应的阻抗匹配电路,现在主要选择利用CBB电容来达到阻抗匹配的目的,电容的大小由装置的工作频率来确定。阻抗匹配主要目的是使天线工作在最佳状态,即天线和电容处于谐振状态,所以选择4700PF的CBB电容来完成。
[0014] 在上述的51单片机的射频识别装置中,所述的天线一和天线二的线圈为21圈。经计算得到线圈为21圈能更好的达到射频识别装置的要求。
[0015] 在上述的51单片机的射频识别装置中,所述的功放电路为互补型功放电路。功放电路主要是增加天线能量的传送距离,为电子标签提供足够的工作电能。互补型功放电路在单片机的控制下容易实现,而且电路的功率放大倍数比较稳定,死区时间可以由设计者
自由确定。
[0016] 与现有技术相比,本51单片机的射频识别装置具有以下优点:
[0017] I、本实用新型是采用51单片机控制模块作为射频识别装置的核心,增强完成对RFID标签的信息识别。
[0018] 2、本实用新型采用几个电路单元进行对RFID标签的信息识别,结构简单,并且效果较好。[0019] 3、本实用新型运用功放电路使对RFI D标签的信息识别的距离更远,更具有实用性。
附图说明
[0020] 图I是本实用新型的结构示意图。
[0021] 图中,1、51单片机控制模块;2、互补型功放电路;3、包络检波电路;4、方波信号转换电路;5、天线一 ;6、天线二 ;7、125k的EM4100电子标签;8、4700PF的CBB电容。
具体实施方式
[0022] 以下是本实用新型的具体实施例并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步的描述,但本实用新型并不限于这些实施例。
[0023] 如图I所示,本51单片机的射频识别装置包括具有整流稳压功能的125k的EM4100电子标签7,还包括用于对125k的EM4100电子标签7发送的信号进行读取和信号处理的51单片机控制模块1,51单片机控制模块I的输出端连接有用于功率放大的功放电路,本装置用的是互补型功放电路2,则51单片机控制模块I的输出端连接有用于功率放大的互补型功放电路2,互补型功放电路2的输出端连接有用于提供给125k的EM4100电子标签7能量和接收电子标签信号的天线一 5。
[0024] 信号处理单元包括包络检波电路3和方波信号转换电路4,天线一 5的输出端连接有用于对125k的EM4100电子标签7发送的信号进行提取的信号处理单元中的包络检波电路3,包络检波电路3由低通滤波器和二极管串联而成,包络检波电路3的输出端连接有用于对125k的EM4100电子标签7发送的信号进行转换处理的方波信号转换电路4,方波信号转换电路4的输出端连接51单片机控制模块I的输入端,125k的EM4100电子标签7包括有与天线一 5相同且形成双向通信的天线二 6,天线一 5和天线二 6的线圈同为21圈,125k的EM4100电子标签7还包括4700PF的CBB电容8,天线二 6的线圈连接4700PF的CBB电容8。本事实例中51单片机控制模块I利用MAX232芯片进行STCll单片机的程序烧写,并且51单片机控制模块I还连接有LED、蜂鸣器和1602液晶显示,51单片机控制模块I还设有USB连接端口。
[0025] 以下是本51单片机的射频识别装置的工作原理:
[0026] 51单片机控制模块I控制互补型功放电路2,同时,天线一 5从互补型功放电路2中得到足够的发射磁场,其中的小部分磁力线穿过距离天线一 5—定距离的天线二 6,天线二 6与4700PF的CBB电容8构成振荡回路,为了能够更加稳定的工作,电容和电感振荡频率在51单片机控制模块I控制的频率下达到谐振状态。另一方面,天线一 5和天线二 6构成的回路的谐振使能量传送达到最佳状态。125k的EM4100电子标签7将接收到电磁信号经整流稳压后作为125k的EM4100电子标签7内部微型芯片工作的电源。125k的EM4100电子标签7的内部开关闭合导通产生特定的电阻负载电流,天线二 6将特定的电阻负载电流信号传递给天线一 5,天线一 5与天线二 6形成双向通信。
[0027] 天线一将接收到的天线二的信号发送给信号处理单元,信号处理单元中的包络检波电路3将天线一 5的信号进行提取放大后发送给信号处理单元中的方波信号转换电路4,方波信号转换电路4将得到的模拟信号进行转换处理得到方波信号。方波信号转换电路4将方波信号发送给51单片机控制模块1,51单片机控制模块I将接收到的信号进行处理和进行信号读取,并将信号的读取结果通过1602液晶进行显示。51单片机控制模块I的USB连接端口可以连接上位机,由上位机进行操作和控制。
[0028] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似 的方式替代,但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0029] 尽管本文较多地使用了 51单片机控制模块I、互补型功放电路2、包络检波电路3、方波信号转换电路4、天线一 5、天线二 6、125k的EM4100电子标签7、4700PF的CBB电容8等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (8)

1. 一种51单片机的射频识别装置,包括具有整流稳压功能的电子标签,其特征在于,本装置还包括用于对电子标签发送的信号进行读取和信号处理的51单片机控制模块(1),所述的51单片机控制模块(I)的输出端连接有用于功率放大的功放电路,所述功放电路的输出端连接有用于提供电子标签能量和接收电子标签信号的天线一(5),所述天线一(5)的输出端连接有用于对电子标签发送的信号进行提取和转换处理的信号处理单元,所述的信号处理单元的输出端连接51单片机控制模块(I)的输入端,所述的电子标签包括有与天线一(5)相同且形成双向通信的天线二(6)。
2.根据权利要求I所述的51单片机的射频识别装置,其特征在于,所述的信号处理单元包括包络检波电路(3 )和方波信号转换电路(4),所述的包络检波电路(3 )的输出端与方波信号转换电路(4)的输入端连接,所述的包络检波电路(3)的输入端与天线一(5)的输出端连接,所述的方波信号转换电路(4)的输出端连接51单片机控制模块(I)的输入端。
3.根据权利要求2所述的51单片机的射频识别装置,其特征在于,所述的包络检波电路(3)由低通滤波器和二极管串联而成。
4.根据权利要求I或2或3所述的51单片机的射频识别装置,其特征在于,所述的51单片机控制模块(I)还连接有LED、蜂鸣器和1602液晶显示,所述的51单片机控制模块(I)还设有USB连接端口。
5.根据权利要求4所述的51单片机的射频识别装置,其特征在于,所述的电子标签为125k的EM4100电子标签(7)。
6.根据权利要求5所述的51单片机的射频识别装置,其特征在于,所述的125k的EM4100电子标签(7)包括4700PF的CBB电容(8),所述的天线二(6)的线圈连接4700PF的CBB 电容(8)。
7.根据权利要求6所述的51单片机的射频识别装置,其特征在于,所述的天线一(5)和天线二(6)的线圈为21圈。
8.根据权利要求7所述的51单片机的射频识别装置,其特征在于,所述的功放电路为互补型功放电路(2)。
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