CN207216630U - 一种基于相位法的rfid125k低功耗读卡模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于相位法的RFID 125K低功耗读卡模块，它涉及读卡模块技术领域；电源模块与芯片模块的电源端连接，相位法预读卡电路与RFID曼彻斯特解码电路电性连接，RFID曼彻斯特解码电路与芯片模块电性连接，低电压检测电路、看门狗、内部复位电路、中断控制器、内部高速/低速振荡器、外部高速/低速时钟振荡器均与8位精简指令内核单片机连接，所述数据存储器、程序存储器、数据存储器、时基电路、放大器、比较器、输入/输出接口、串行总线模块、高速晶振、12位模拟数字转换器、2个16位周期型时钟模块、2个10为周期型时钟模块均与总线相互连接；本实用新型集成度高，相位法检测天线附近标签部分可靠性高；待机功耗低，便利性强。

Description

一种基于相位法的RFID125K低功耗读卡模块

技术领域：

本实用新型涉及一种基于相位法的RFID 125K低功耗读卡模块，属于读卡模块技术领域。

背景技术：

非接触式智能卡以其通信速率快、保密性高，成本日渐低廉等优点而受到广泛应用，给人们的生活质量带来很大的提高；目前市面上刷卡式的电子锁一般都是采用电池供电的方式，其对整机的静态功耗要求较高；传统的读卡器是以基站芯片加MCU的模式，此种模式目前存在A.功耗大；B.成本高；C.电路复杂，可靠性低等缺陷。

实用新型内容：

针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于相位法的RFID125K低功耗读卡模块。

本实用新型的一种基于相位法的RFID 125K低功耗读卡模块，它包含电源模块、相位法预读卡电路、RFID曼彻斯特解码电路、芯片模块；电源模块与芯片模块的电源端连接，相位法预读卡电路与RFID曼彻斯特解码电路电性连接，RFID曼彻斯特解码电路与芯片模块电性连接，所述芯片模块包含烧录电路、数据存储器、程序存储器、数据存储器、时基电路、低电压复位电路、低电压检测电路、看门狗、8位精简指令内核单片机、内部复位电路、中断控制器、内部高速/低速振荡器、外部高速/低速时钟振荡器、高速晶振、12位模拟数字转换器、放大器、比较器、输入/输出接口、串行总线模块、2个16位周期型时钟模块、2个10为周期型时钟模块、总线，总线与8位精简指令内核单片机连接，低电压 检测电路、看门狗、内部复位电路、中断控制器、内部高速/低速振荡器、外部高速/低速时钟振荡器均与8位精简指令内核单片机连接，烧录电路分别与数据存储器、程序存储器连接，所述数据存储器、程序存储器、数据存储器、时基电路、放大器、比较器、输入/输出接口、串行总线模块、高速晶振、12位模拟数字转换器、2个16位周期型时钟模块、2个10为周期型时钟模块均与总线相互连接，2个10为周期型时钟模块与控制电路连接，控制电路与电平转换电路连接。

作为优选，所述电源模块包含控制芯片与数个滤波电容组成的稳压电路，控制芯片U1与稳压电路连接。

作为优选，所述相位法预读卡电路包含连接器一、载波回馈相位检测电路、二极管一、电容四；连接器一的4脚分别与载波回馈相位检测电路、二极管一的正极、电容四的一端连接，电容四的另一端接地。

作为优选，所述RFID曼彻斯特解码电路包含三个电容组成的滤波选频网络电路与放大器，滤波选频网络电路与放大器连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：集成度高，相位法检测天线附近标签部分可靠性高；待机功耗低，便利性强。

附图说明：

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中电源模块的原理图；

图3为本实用新型中相位法预读卡电路的原理图；

图4为本实用新型中RFID曼彻斯特解码电路的原理图。

具体实施方式：

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述 只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含电源模块、相位法预读卡电路、RFID曼彻斯特解码电路、芯片模块；电源模块与芯片模块的电源端连接，相位法预读卡电路与RFID曼彻斯特解码电路电性连接，RFID曼彻斯特解码电路与芯片模块电性连接，所述芯片模块包含烧录电路、数据存储器、程序存储器、数据存储器、时基电路、低电压复位电路、低电压检测电路、看门狗、8位精简指令内核单片机、内部复位电路、中断控制器、内部高速/低速振荡器、外部高速/低速时钟振荡器、高速晶振、12位模拟数字转换器、放大器、比较器、输入/输出接口、串行总线模块、2个16位周期型时钟模块、2个10为周期型时钟模块、总线，总线与8位精简指令内核单片机连接，低电压检测电路、看门狗、内部复位电路、中断控制器、内部高速/低速振荡器、外部高速/低速时钟振荡器均与8位精简指令内核单片机连接，烧录电路分别与数据存储器、程序存储器连接，所述数据存储器、程序存储器、数据存储器、时基电路、放大器、比较器、输入/输出接口、串行总线模块、高速晶振、12位模拟数字转换器、2个16位周期型时钟模块、2个10为周期型时钟模块均与总线相互连接，2个10为周期型时钟模块与控制电路连接，控制电路与电平转换电路连接。

如图2所示，进一步的，所述电源模块包含控制芯片U1与数个滤波电容组成的稳压电路，控制芯片U1与稳压电路连接，稳压电路把输入的6-12V电源VCC1转换为3.3V电源VDD作为芯片的工作电源。

如图3所示，进一步的，所述相位法预读卡电路包含连接器一J1、载波回馈相位检测电路、二极管一D1、电容四C4；连接器一J1的4脚 分别与载波回馈相位检测电路、二极管一D1的正极、电容四C4的一端连接，电容四C4的另一端接地。RFID 125K载波通过连接器一J1的RF_T端发送到天线，从RF_R返回进入载波回馈相位检测电路；当标签靠近天线时，载波的相位变化经相位检测电路转换和放大，MCU只需检测三极管Q1的集电极的高低电平变化速度和低电平的维持时间即可检测到是否有标签靠近天线。

如图4所示，进一步的，所述RFID曼彻斯特解码电路包含三个电容组成的滤波选频网络电路与放大器，滤波选频网络电路与放大器连接。当MCU通过相位检测电路检测到天线附近有标签靠近后，打开芯片内部集成运放开关进行解码。RFID曼彻斯特解码首先通过3个1nF的电容组成滤波选频网络，曼彻斯特编码信号经滤波选频网络后进入运放进行整形和放大，对运放输出信号OP0OUT进行解码即可得到标签卡号。

本具体实施方式的工作原理为：该模块的输入电压为6-12V。其中MCU的工作电源为2.2-5.5V，高压驱动电源VCC1的输入电压为6-12V。在电源设计上，使用低功耗LDOHT7533把输入电压转换为3.3V作为芯片的工作电源；MCU向天线一侧发射125K频率的RFID载波，天线的另一侧RFID曼彻斯特解码电路和预读卡电路连接；利用间歇扫描的方式，MCU一方面休眠一段时候后向天线发射一定数量的RFID载波，另一方面利用电容电阻和三极管组成相位检测电路，MCU只需在三极管的集电极检测相位电平的变化速度和电平时间，即可快速检测天线附近是否有标签靠近，实现预读卡；若MCU检测天线附近有标签时，通过电阻电容滤波电路，配合芯片内部的低功耗运放实现RFID曼彻斯特解码；通过控制集成在MCU内部高压驱动模块驱动电机，实现门禁的开锁。

单片机HT45F4630在模块中起到了控制中枢的作用，高整合度的芯片架构配合相位法预读卡电路和电阻电容滤波网络使得整机模块电路简 单明了。单片机平时处于休眠待机状态，每秒只唤醒工作几百微妙，这种设计保证模块整机的待机功耗小于20uA。

本具体实施方式的优点：a)集成度高。一颗MCU配合外部简单电路实现了125K载波发射、预读卡、RFID曼彻斯特解码和电机驱动等与主控相关的所有功能。b)相位法检测天线附近标签部分可靠性高。电路充分考虑了随着电池电压变化所带来的影响，与采用AD实现预读卡方式相比，此设计只检测高点电平的变化速度和电平维持时间，软件算法简单，克服了电池电压变化带来的影响。C)待机功耗低，小于20uA。D)便利性强。FLASH制程的单片机，方便客户对软件进行修改，单片机集成多种通讯协议端口，可实现与其他单片机或模块的通信。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附 权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种基于相位法的RFID 125K低功耗读卡模块，其特征在于：它包含电源模块、相位法预读卡电路、RFID曼彻斯特解码电路、芯片模块；电源模块与芯片模块的电源端连接，相位法预读卡电路与RFID曼彻斯特解码电路电性连接，RFID曼彻斯特解码电路与芯片模块电性连接，所述芯片模块包含烧录电路、数据存储器、程序存储器、时基电路、低电压复位电路、低电压检测电路、看门狗、8位精简指令内核单片机、内部复位电路、中断控制器、内部高速/低速振荡器、外部高速/低速时钟振荡器、高速晶振、12位模拟数字转换器、放大器、比较器、输入/输出接口、串行总线模块、2个16位周期型时钟模块、2个10为周期型时钟模块、总线，总线与8位精简指令内核单片机连接，低电压检测电路、看门狗、内部复位电路、中断控制器、内部高速/低速振荡器、外部高速/低速时钟振荡器均与8位精简指令内核单片机连接，烧录电路分别与数据存储器、程序存储器连接，所述数据存储器、程序存储器、数据存储器、时基电路、放大器、比较器、输入/输出接口、串行总线模块、高速晶振、12位模拟数字转换器、2个16位周期型时钟模块、2个10为周期型时钟模块均与总线相互连接，2个10为周期型时钟模块与控制电路连接，控制电路与电平转换电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于相位法的RFID 125K低功耗读卡模块，其特征在于：所述电源模块包含控制芯片与数个滤波电容组成的稳压电路，控制芯片U1与稳压电路连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于相位法的RFID 125K低功耗读卡模块，其特征在于：所述相位法预读卡电路包含连接器一、载波回馈相位检测电路、二极管一、电容四；连接器一的4脚分别与载波回馈相位检测电路、二极管一的正极、电容四的一端连接，电容四的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种基于相位法的RFID 125K低功耗读卡模块，其特征在于：所述RFID曼彻斯特解码电路包含三个电容组成的滤波选频网络电路与放大器，滤波选频网络电路与放大器连接。