智能搜索与防失窃系统
编者按: 摘要:在当今的现代化社会,科技发展迅速,物品向小型化、微型化发展已经成为一种必然[1]。本设计通过在指定的物品上挂载标签,采用UHF射频卡读写器作为控制核心对目标标签加以识别与读取,配合链接MSP430处理器[2]及自制的圆极化天线,实现了物品的定位功能,并通过配合使用GSM模块,以短消息的方式告知主人物品的位置及安全信息。标签的信息可通过PC机键盘输入进行更改。UHF射频卡读写器中的防碰撞算法保证了标签读取的抗干扰性和稳定性[3],自制天线的高增益和优良性能为有效搜索范围提供了保障。 1 原理
本设计中的UHF主要实现了以下几个功能:
(1)读写器与电子标签进行通信。读写器向电子标签发送命令,电子标签根据命令进行响应,返回有用数据。
(2)读写器与上位机进行通信。读写器通过特定接口与上位机相连接,如RS-232、USB、RJ45 等。上位机向读写器发送控制命令,控制读写器对标签的操作。读写器将标签返回的信息传回给上位机。
(3)读写器可以完成对多个标签的读写功能,实现了防碰撞处理。
(4)读写器具有数据校验的功能。能够对数据的正确性进行判断。
1.3.2 UHF射频读写器的硬件部分
射频模块是读写器射频信号处理模块,设计要解决的主要问题是抑制干扰,正确进行信号收发,射频模块的主要任务如下:
(1)根据协议要求发射一定功率的射频信号,激活工作区域内的无源标签并为其正常工作提供能量;
(2)将待发射的编码信号调制到射频,把数据和命令传送给标签;
(3)接收标签返回的射频信号并进行下变频处理;
(4)控制频率综合器进行跳频处理。本次设计中的UHF采用AS3992 射频芯片,AS3992支持 PM 调制和AM 调制,这样射频芯片在 I/Q 两路信号自动选择时不会出现通信的盲点,而且射频芯片还自带 A/D 转换电路,可以用于测量读写器的发射功率。
对于读写器的射频发射电路部分,AS3992 可以采用低功率线性输出模式或低功率差分输出模式,我们采用低功率线性输出模式。通过外部的功率放大器,将输出功率放大到 23dBm-30dBm 之间。AS3992 射频发射电路主要由耦合匹配电路、功率放大电路、差分转单端电路、滤波电路和定向耦合电路构成[6]。输出匹配电路将解耦、差分转单端电路、匹配电路作为整体由匹配电路输出,输出匹配电路如图4所示,功率放大电路如图5所示。
UHF RFID 读写器可以使用两个天线,将接收和发送分开或者使用一个天线但需要射频隔离电路,考虑到使用射频隔离电路可以降低设计成本,所以采用了定向耦合器作为收发隔离电路,具体电路如图6所示。
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