CN219642253U - 一种基于rc531的远距离证卡识别装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于RC531的远距离证卡识别装置，包括ARM处理器、安全接入模块、光电耦合输出模块、调制解调模块、功率放大模块、低通滤波模块一、低通滤波模块二、低噪声放大模块和天线模块；ARM处理器通讯连接于安全接入模块，用于生成数字信号；光电耦合输出模块连接于ARM处理器；调制解调模块通讯连接于ARM处理器，由MF RC531芯片和DA/AD转换电路组成；调制解调模块、功率放大模块、低通滤波模块一、天线模块、低通滤波模块二和低噪声放大模块依次连接，低噪声放大模块还连接于调制解调模块。本实用新型适用于远距离自动识别领域，可以实现在55cm范围内对支持ISO14443A/B标准的证卡进行远距离、多角度的读取，解决了在人员密集等特殊场合的应用问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频识别技术领域，具体涉及一种基于RC531的远距离证卡识别装置。
背景技术
当前，工作在高频(主要指13.56MHz)的射频卡应用广泛，该证卡符合的国际标准有ISO/IEC 15693和ISO/IEC 14443两种，满足ISO/IEC 15693标准的证卡读取距离可高达一米以上，而满足ISO/IEC 14443标准的证卡读取距离只有10cm，覆盖范围小，读取速度慢。在公安领域的特殊场合，如地铁、公交、火车站等人员密度大的场所，针对满足ISO/IEC14443标准的证卡进行读取时，短距离、范围小、识别慢成为快速读取证卡的一大障碍，从而影响乘客通行速度，导致乘客通行缓慢、秩序维护工作的负担重等问题。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种基于RC531的远距离证卡识别装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于RC531的远距离证卡识别装置，包括ARM处理器、安全接入模块、光电耦合输出模块、调制解调模块、功率放大模块、低通滤波模块一、低通滤波模块二、低噪声放大模块和天线模块；
所述ARM处理器连接于所述安全接入模块；所述光电耦合输出模块连接于所述ARM处理器；所述调制解调模块采用MF RC531芯片，其讯连接于所述ARM处理器；所述调制解调模块、功率放大模块、低通滤波模块一、天线模块、低通滤波模块二和低噪声放大模块依次连接，低噪声放大模块还连接于调制解调模块。
进一步地，光电耦合输出模块包括光电耦合电路和串口输出电路。
进一步地，所述证卡识别装置还包括有信号切换模块，天线模块包括多组相互对应连接的阻抗匹配单元和天线线圈，信号切换模块相应地包括相同数量的信号切换电路，分别连接于各组阻抗匹配单元；信号切换模块分别连接于所述低通滤波模块一和低通滤波模块二；信号切换模块外接控制电路，控制电路用于控制切换不同的信号切换电路。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过设置功率放大模块，使得射频能量增强，增加了射频卡的识别距离，因此可以适用于远距离自动识别领域，可以实现在55cm范围内对支持ISO14443A/B标准的证卡进行远距离、多角度的读取，解决了在人员密集等特殊场合的应用问题。
附图说明
图1为本实用新型实施例中远距离证卡识别装置的电路原理图；
图2为本实用新型实施例中ARM处理器电路图；
图3为本实用新型实施例中安全接入模块电路图；
图4为本实用新型实施例中调制解调模块电路图；
图5为本实用新型实施例中功率放大模块电路图；
图6为本实用新型实施例中低噪声放大模块电路图；
图7为本实用新型实施例中信号切换模块电路图；
图8为本实用新型实施例中光电耦合输出模块电路图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。
本实施例提供一种基于RC531的远距离证卡识别装置，如图1所示，包括ARM处理器3、安全接入模块2、光电耦合输出模块4、调制解调模块1、功率放大模块5、低通滤波模块一6、低通滤波模块二8、低噪声放大模块7和天线模块10；
所述ARM处理器3连接于所述安全接入模块2；所述光电耦合输出模块4连接于所述ARM处理器3；所述调制解调模块1采用MF RC531芯片，其连接于所述ARM处理器3；所述调制解调模块1、功率放大模块5、低通滤波模块一6、天线模块10、低通滤波模块二8和低噪声放大模块7依次连接，低噪声放大模块7还连接于调制解调模块1。
上述远距离证卡识别装置的工作原理在于：ARM处理器生成用于激活证卡的数字信号并发送到调制解调模块；调制解调模块的MF RC531芯片通过DA/AD转换电路将数字信号转换成模拟信号然后对模拟信号进行调制。调制信号经过功率放大模块进行信号放大，放大后的信号经低通滤波模块一滤波后通过天线模块向空间发射电磁波，将射频信号最大程度的辐射到空间中，用以激活证卡芯片。证卡芯片被激活的同时，会发射响应信号，该响应信号被天线模块接收，经过低通滤波模块二滤波后进入低噪声放大模块，放大后的信号经过调制解调模块1，MF RC531芯片将模拟信号进行解调，然后通过DA/AD转换电路将解调后的模拟信号转换成数字信号，该数字信号进入ARM处理器3，ARM处理器3将该数字信号送入安全接入模块进行安全认证，最后将数字信号传入光电耦合输出模块4，通过光电耦合输出模块4可以将数字信号传输至上位机。
在本实施例中，安全接入模块采用SAM安全模块，是一种能认证持卡人所持卡有效性的安全授权模块。
在本实施例中，光电耦合输出模块4包括光电耦合电路和串口输出电路。光电耦合电路用于减小射频信号的干扰。
在本实施例中，所述证卡识别装置还包括有信号切换模块9，天线模块10包括4组相互对应连接的阻抗匹配单元和天线线圈，信号切换模块9相应地包括4路相同的信号切换电路，分别连接于4组阻抗匹配单元；信号切换模块9分别连接于所述低通滤波模块一6和低通滤波模块二8；信号切换模块9外接控制电路，控制电路用于控制切换不同的信号切换电路。
图2为本实施例ARM处理器的电路图，本实施例中，ARM处理器使用的是STM32F429VGT6，该芯片是M4 32位RISC内核，工作频率可达到180MHz，具有100个引脚，完全满足本实施例远距离证卡识别装置的要求。芯片的第12引脚和第13引脚连接25MHz外部无源晶振，第14引脚连接复位电路，其中电容C64用以消除按键抖动。芯片的第72引脚、第76引脚、第77引脚、第89引脚和第90引脚分别和JTAG的第7引脚、第9引脚、第5引脚、第13引脚和第3引脚相连，用以下载和调试程序。芯片的第56引脚和第57引脚分别连接红色和蓝色LED的控制端，用以作为读卡时指示。芯片的第68引脚和第69引脚分别连接光电耦合输出模块的输出端口和输入端口，用以输出文本信息。芯片的第95引脚、第96引脚、第97引脚和第98引脚分别连接安全接入模块的第17引脚、第20引脚、第23引脚和第24引脚，用以解析证卡相关数据。芯片的第35引脚、第36引脚、第38引脚、第39引脚、第40引脚和第41引脚分别连接RC531芯片的第21引脚、第31引脚、第2引脚、第9引脚、第10引脚和第11引脚，作为RC531芯片的控制信号引脚。芯片的第42引脚、第43引脚、第44引脚、第45引脚、第31引脚、第32引脚、第33引脚和第34引脚分别连接RC531芯片的第13引脚、第14引脚、第15引脚、第16引脚、第17引脚、第18引脚、第19引脚和第20引脚，作为芯片与RC531芯片的通信引脚。芯片的第11引脚、第19引脚、第22引脚、第28引脚、第50引脚、第75引脚和第100引脚分别接3.3V电源，并用0.1uf陶瓷电容滤除高频信号，减小对芯片的干扰。芯片的第10引脚、第20引脚、第27引脚、第74引脚和第99引脚分别接地。
图3为本实施例安全接入模块的电路图，模块的第1引脚和第2引脚分别接5V电源，并用1uf的钽电容和0.1uf陶瓷电容滤除高频信号，减小对芯片的干扰。模块的第5引脚、第6引脚、第16引脚、第18引脚和第25引脚分别接地。
图4为本实施例调制解调模块的电路图，主芯片使用MF RC531芯片，芯片的第1引脚和第32引脚连接13.56MHz无源晶振，并用15pf电容滤除高频杂波。第5引脚和第7引脚作为射频输出，传输调制好的能量载波，后经过滤波电路到1:1变压器巴伦，将差分信号转变成单端信号。第21引脚接上拉电阻到5V，并连接控制芯片，用以控制RC531的地址锁存功能。第29引脚和第30引脚分别是接收输入引脚和内部参考电压引脚，两者配合使用可以实现接收证卡响应信号。第6引脚、第25引脚和第26引脚分别接5V电源，并用10uf的钽电容和1uf陶瓷电容进行滤波。第8引脚、第12引脚和第28引脚分别接地。
图5为本实施例功率放大模块的电路图，功放管使用的MRF426，该功放管是三极管类型，采用24V电源供电，功率可达25W。三极管的基极采用1N4148二极管进行稳压，提供稳定的电压，采用47uf和2.2uf的钽电容进行滤波，基极的输入匹配电路采用电容串并联方式调节匹配。三极管的发射极直接接地，三极管的集电极采用220uf、10uf和4.7uf的钽电容以及1uf和0.1uf的陶瓷电容滤波，LC谐振电路作为集电极电阻，调节输出电压以及滤除高次谐波，集电极输出采用LC匹配电路，实现最大功率传输。
图6为本实施例低噪声放大模块的电路图，链路采用低噪声放大器级联模式，低噪声放大芯片采用AD8056ARZ型号，实现小信号的放大。芯片U3作为一级放大，第3引脚接前端滤波电路，并实现输入匹配，第7引脚接输出匹配网络，并连接U5二级放大芯片的第3引脚。
图7为本实施例信号切换电路的电路图，在本实施例的远距离证卡识别装置中有4个相同的信号切换电路，用以控制4路不通的信号，芯片U1采用的是SN74LVC1G00DBVR，该与非门芯片可实现小信号对射频信号的输出控制。芯片第1引脚和第2引脚接控制信号，第3引脚接地，第4引脚接输出控制，第5引脚接5V电源，并用0.1uf陶瓷电容滤波。射频输出端使用P沟道场效应管，可以更快的实现信号的切换，使射频信号到达天线，而不产生失真。天线模块采用多线圈组合，轮询读卡机制设计，通过控制电路切换多组线圈的工作状态，形成多个电磁场的叠加电磁场，增加识别范围，解决多组线圈同时工作造成的相互干扰问题。
图8为本实施例光电耦合输出模块的电路图，采用光电耦合隔离输出可以有效的抑制射频信号对输出的干扰，光电耦合采用6N136光耦逻辑器件，最大隔离电压可以达到5kV，数据速率可以达到1Mbit/s，光电耦合的输出连接SP232E芯片，该芯片能够实现电平转换，连接串口，从而实现信息的输出。
对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于RC531的远距离证卡识别装置，其特征在于，包括ARM处理器、安全接入模块、光电耦合输出模块、调制解调模块、功率放大模块、低通滤波模块一、低通滤波模块二、低噪声放大模块和天线模块；
所述ARM处理器连接于所述安全接入模块；所述光电耦合输出模块连接于所述ARM处理器；所述调制解调模块采用MF RC531芯片，其讯连接于所述ARM处理器；所述调制解调模块、功率放大模块、低通滤波模块一、天线模块、低通滤波模块二和低噪声放大模块依次连接，低噪声放大模块还连接于调制解调模块。
2.根据权利要求1所述的基于RC531的远距离证卡识别装置，其特征在于，光电耦合输出模块包括光电耦合电路和串口输出电路。
3.根据权利要求1所述的基于RC531的远距离证卡识别装置，其特征在于，所述证卡识别装置还包括有信号切换模块，天线模块包括多组相互对应连接的阻抗匹配单元和天线线圈，信号切换模块相应地包括相同数量的信号切换电路，分别连接于各组阻抗匹配单元；信号切换模块分别连接于所述低通滤波模块一和低通滤波模块二；信号切换模块外接控制电路，控制电路用于控制切换不同的信号切换电路。
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