低功耗模式下實時監測非接觸式ic卡的電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及儀表射頻卡通信技術,具體地說是一種低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路。
【背景技術】
[0002]在低功耗智能儀表射頻通訊中,為了節省電池電能,目前絕大多數設計方案都采用干簧管作為物理開關來檢測射頻卡是否靠近,而干簧管本身存在接觸電阻大,開關易發生抖動,體積較大,壽命較短,成本高等缺點,且由于干簧管必須用帶磁鐵的卡片來觸發,而磁鐵容易消磁,故影響了通訊效果。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是解決采用干簧管給射頻卡檢測技術帶來的不足,提供一種低功耗模式下非接觸式IC卡實時監測電路,該電路采用高頻電磁波來檢測射頻卡,可以使用無磁鐵薄卡觸發,成本低,壽命長,抗干擾能力強,工作穩定。
[0004]本實用新型采用的技術方案是:
[0005]本實用新型系一種低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路,包括電源模塊,正弦波發生模塊,放大驅動模塊,射頻發送及接收模塊,回波整流模塊,通訊模塊,中央處理模塊,各模塊之間前后依次電連接。
[0006]該低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路的各模塊電路結構如下:
[0007]1.電源模塊。由鋰電池、濾波電容和三端穩壓器件組成,鋰電池輸出的直流電,經過穩壓器件和濾波電容后輸出所需的直流電壓。
[0008]2.正弦波發生模塊一一為正弦波振蕩電路,系采用皮爾斯振蕩模型,由無源石英晶振、負載電容、反相器、反饋電阻和限流電阻組成,各部分之間電連接。
[0009]其原理為:晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個電阻并聯再串聯一個電容的二端網絡,這個網絡有兩個諧振特點,即頻率較高的并聯諧振和頻率較低的串聯諧振,在高頻和低頻這兩個極窄的范圍內,晶振可以等效為一個電感,所以只要晶振的兩端并聯上合適的電容就能構成并聯諧振電路。將這個并聯諧振電路加到一個負反饋電路中,就可以構成正弦波振蕩電路,由于晶振等效為電感的的頻率范圍很窄,所以即使其他元件的參數變化很大,這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。
[0010]3.放大驅動模塊。
[0011]本模塊采用邏輯門電路對正弦波的幅度進行放大,最后將正弦波以正反相兩路輸出。
[0012]4.射頻發送及接收模塊。
[0013]由濾波電感、電容,天線匹配電容和射頻天線組成,各部分之間電連接。
[0014]本模塊將前級模塊的高頻信號經過匹配后發射到天線上,從而在一定空間范圍內形成電磁場,來感應射頻卡片。
[0015]5.回波整流模塊。
[0016]由整流二極管,濾波電阻、電容,限流電阻組成,各部分之間電連接。本模塊對感應到的回波先經過整流,再進行濾波限流后將信號輸出到下級模塊。
[0017]6.通訊模塊。
[0018]由射頻讀卡機芯片組成。本模塊通過IIC串行通信接口與中央處理模塊連接,通過射頻場通信接口與射頻發送及接收模塊連接。
[0019]7.中央處理模塊
[0020]主要由單片機芯片組成。本模塊對輸入的信號進行判斷,做出相應動作。如果檢測到卡片,關閉正弦波發生模塊,喚醒通信模塊進行通訊。本模塊通過輸入輸出接口與正弦波發生模塊和放大驅動模塊連接,通過模擬輸入接口與回波整流模塊連接,通過Iic串行通信接口與通信模塊連接。
[0021]本實用新型的優點是:省去了傳統低功耗檢卡中使用的干簧管,采用高頻電磁波來檢測射頻卡,可以使用無磁鐵薄卡觸發,成本低,壽命長,抗干擾能力強,工作穩定。
[0022]下面結合附圖和實施例之無干簧管射頻檢卡裝置,對本實用新型做進一步說明。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實施例之射頻卡檢測裝置的原理框圖;
[0024]圖2是本實施例之電源模塊的電路原理框圖;
[0025]圖3是本實施例之正弦波發生模塊原理框圖;
[0026]圖4是本實施例之放大驅動模塊原理框圖;
[0027]圖5是本實施例之射頻發送及接收模塊原理框圖;
[0028]圖6是本實施例之回波整流模塊原理框圖;
[0029]圖7是本實施例之系統操作流程圖。
【具體實施方式】
[0030]實施例一種非接觸式IC卡的實時監測裝置
[0031]圖1顯示了本實施例非接觸式IC卡檢測裝置的原理。
[0032]電源模塊給各模塊供電,正弦波發生模塊在中央處理模塊控制下將正弦波輸出到放大驅動模塊,經過放大驅動模塊處理后再輸出到射頻發送和接收模塊,從而形成射頻檢卡的電磁場,回波整流模塊將接收到回波經過整流濾波后輸出到中央處理模塊的模擬輸入接口,經過判斷如果檢測到卡片進場,就啟動通信模塊通過射頻通信接口將數據編碼后發送到射頻發送及接收模塊,從而實現和射頻卡片的通信。
[0033]圖7顯示了本實施例之非接觸式IC卡檢測裝置的系統操作流程。
[0034]開始①:非接觸式IC卡檢測裝置上電,并且進行初始化;
[0035]流程②:在中央處理模塊控制下,使能MW_DET端,正弦波發生模塊開始工作,出高頻正弦波;
[0036]流程③:放大驅動模塊對高頻正弦波進行放大;
[0037]流程④:由射頻發送及接收模塊將正弦波發送到射頻天線上,在空間一定范圍內形成電磁波來檢測射頻卡片;
[0038]流程⑤:回波整流模塊對接收到的回波進行整流和濾波;
[0039]流程⑥:中央處理模塊對回波進行判斷,如果卡片進場;
[0040]流程⑦:關閉正弦波發送模塊;
[0041]流程⑧:啟動通信模塊和射頻卡進行通信,通信完畢后重復以上步驟。
[0042]如果卡片未進場則不開啟通信模塊,重復上述步驟繼續進行檢測。
[0043]1.電源模塊
[0044]圖2顯示了本實施例非接觸式IC卡檢測裝置的電源模塊的電路結構原理。
[0045]將3.6V鋰電池接到J2插座,經過U3后輸出穩定的3.3V電壓到VDD端子,供系統使用。Cl、C2起到濾波作用。
[0046]2.正弦波發生模塊
[0047]圖3顯示非接觸式IC卡檢測裝置的正弦波發生模塊的結構原理。
[0048]在石英晶振XT2兩端并上負載電容C20、C21,就構成了并聯諧振電路,將此電路接到由RU和異或門構成的反饋電路中,在DetCon端使能的情況下,wave端就能輸出穩定的正弦波,R12起到限流作用防止晶振過驅動。
[0049]3.放大驅動模塊
[0050]圖4顯示非接觸式IC卡檢測裝置的放大驅動模塊的結構原理。
[0051]正弦波由wave端輸入,當MW_DET端使能后,TX1,TX2兩端便能輸出相位相差180°的正弦波信號。ANDR)?ANDF2是與非門對輸入信號經過與非運算后輸出,XORl?X0R3是異或門對輸入信號經過異或運算后輸出。
[0052]4.射頻發送及接收模塊
[0053]圖5顯示非接觸式IC卡檢測裝置之射頻發送及接收模塊的結構原理。
[0054]當正弦波輸入到TX1、TX2兩端,電感L1、L2和電容C3、C7起到低通濾波作用,C4?C8是天線匹配電容,這樣天線周圍就會形成電磁場來感應卡片,隨著天線電感值不同C5、C6、C9、C10的值需要調整,一般是電感越大,電容值越小。
[0055]5.回波整流模塊
[0056]圖6顯示非接觸式IC卡檢測裝置之回波整流模塊的結構原理。
[0057]Dl為整流二極管,起到半波整流作用,電阻R9,電容C17起到濾波作用,R8起到限流作用。當回波輸入到D_RX端時DetCard端子便會檢測到這個變化,從而系統就達到了檢測卡片的目的。
[0058]5.通訊模塊,系射頻讀卡機芯片。
[0059]其連接關系如圖1所示。通過IIC串行通信接口與中央處理模塊連接,通過射頻場通信接口與射頻發送及接收模塊連接。
[0060]6.中央處理模塊,系單片機芯片。
[0061]其連接關系如圖1所示。本模塊對輸入的信號進行判斷,做出相應動作。如果檢測到卡片,關閉正弦波發生模塊,喚醒通信模塊進行通訊。本模塊通過輸入輸出接口與正弦波發生模塊和放大驅動模塊連接,通過模擬輸入接口與回波整流模塊連接,通過Iic串行通信接口與通信模塊連接。
【主權項】
1.一種低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路,其特征在于,包括:電源模塊,正弦波發生模塊,放大驅動模塊,射頻發送及接收模塊,回波整流模塊,通訊模塊,中央處理模塊,各模塊之間前后依次電連接。
2.根據權利要求1所述低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路,其特征在于:所述電源模塊,由鋰電池、濾波電容和三端穩壓器件組成,鋰電池輸出的直流電,經過穩壓器件和濾波電容后輸出所需的直流電壓。
3.根據權利要求1所述低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路,其特征在于:所述正弦波發生模塊,系采用皮爾斯振蕩模型,由無源石英晶振、負載電容、反相器、反饋電阻和限流電阻組成,前述各元器件之間依次電連接。
4.根據權利要求1所述低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路,其特征在于:所述放大驅動模塊,系采用邏輯門電路對正弦波的幅度進行放大,最后將正弦波以正反相兩路輸出。
5.根據權利要求1所述低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路,其特征在于:所述射頻發送及接收模塊,由濾波電感、電容,天線匹配電容和射頻天線組成,前述各元器件之間依次電連接。
6.根據權利要求1所述低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路,其特征在于:所述回波整流模塊,其特征是:由整流二極管,濾波電阻、電容,限流電阻組成,前述各元器件之間依次電連接。
7.根據權利要求1所述低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路,其特征在于:所述通訊模塊,系射頻讀卡機芯片;該模塊通過IIC串行通信接口與中央處理模塊連接,通過射頻場通信接口與射頻發送及接收模塊連接。
8.根據權利要求1所述低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路,其特征在于:所述中央處理模塊,系單片機芯片;該模塊通過輸入輸出接口與正弦波發生模塊和放大驅動模塊連接,通過模擬輸入接口與回波整流模塊連接,通過IIC串行通信接口與通信模塊連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種低功耗模式下實時監測非接觸式IC卡的電路,由電源模塊,正弦波發生模塊,放大驅動模塊,射頻發送及接收模塊,回波整流模塊,通訊模塊,中央處理模塊組成,各模塊之間前后依次電連接。所述電源模塊,主要由穩壓芯片和濾波電容組成;所述正弦波發生模塊,主要由石英晶振、負載電容、反饋電路組成;所述放大驅動模塊,主要由邏輯門電路組成;所述射頻發送及接收模塊,主要由濾波電感、電容,天線匹配電容及射頻天線組成;所述回波整流模塊,主要由整流二極管和濾波電路組成;所述通訊模塊,系射頻讀卡機芯片組成;所述中央處理模塊,系單片機組成。本實用新型適用于非接觸射頻通信尤其適用于超低功耗射頻通信中,用于實時檢測射頻卡片是否進入射頻場內。該檢測裝置,具有成本低,壽命長,抗干擾能力強,工作穩定的優點。
【IPC分類】G06K7-00
【公開號】CN204270313
【申請號】CN201420768512
【發明人】寧立紅, 關慶璽, 靳磊, 常義, 葉玉翠
【申請人】西安倉實電子科技有限公司
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年12月8日