專利名稱:低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非接觸式ic卡的電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非接觸式IC卡的電路，由電源模塊，正弦波發(fā)生模塊，放大驅(qū)動(dòng)模塊，射頻發(fā)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(wěn)壓芯片和濾波電容組成；所述正弦波發(fā)生模塊，主要由石英晶振、負(fù)載電容、反饋電路組成；所述放大驅(qū)動(dòng)模塊，主要由邏輯門電路組成；所述射頻發(fā)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(jī)芯片組成；所述中央處理模塊，系單片機(jī)組成。本實(shí)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(shí)時(shí)檢測(cè)射頻卡片是否進(jìn)入射頻場(chǎng)內(nèi)。該檢測(cè)裝置,具有成本低，壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非接觸式IC卡的電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及儀表射頻卡通信技術(shù)，具體地說是一種低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非接觸式IC卡的電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在低功耗智能儀表射頻通訊中，為了節(jié)省電池電能，目前絕大多數(shù)設(shè)計(jì)方案都采用干簧管作為物理開關(guān)來檢測(cè)射頻卡是否靠近，而干簧管本身存在接觸電阻大，開關(guān)易發(fā)生抖動(dòng)，體積較大，壽命較短，成本高等缺點(diǎn)，且由于干簧管必須用帶磁鐵的卡片來觸發(fā)，而磁鐵容易消磁，故影響了通訊效果。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是解決采用干簧管給射頻卡檢測(cè)技術(shù)帶來的不足，提供一種低功耗模式下非接觸式IC卡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路，該電路采用高頻電磁波來檢測(cè)射頻卡，可以使用無磁鐵薄卡觸發(fā)，成本低，壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]本實(shí)用新型系一種低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非接觸式IC卡的電路，包括電源模塊，正弦波發(fā)生模塊，放大驅(qū)動(dòng)模塊，射頻發(fā)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非接觸式IC卡的電路的各模塊電路結(jié)構(gòu)如下:
[0007]1.電源模塊。由鋰電池、濾波電容和三端穩(wěn)壓器件組成，鋰電池輸出的直流電，經(jīng)過穩(wěn)壓器件和濾波電容后輸出所需的直流電壓。
[0008]2.正弦波發(fā)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(fù)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(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振特點(diǎn)，即頻率較高的并聯(lián)諧振和頻率較低的串聯(lián)諧振，在高頻和低頻這兩個(gè)極窄的范圍內(nèi)，晶振可以等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容就能構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。將這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中，就可以構(gòu)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(shù)變化很大，這個(gè)振蕩器的頻率也不會(huì)有很大的變化。
[0010]3.放大驅(qū)動(dòng)模塊。
[0011]本模塊采用邏輯門電路對(duì)正弦波的幅度進(jìn)行放大，最后將正弦波以正反相兩路輸出。
[0012]4.射頻發(fā)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(jí)模塊的高頻信號(hào)經(jīng)過匹配后發(fā)射到天線上，從而在一定空間范圍內(nèi)形成電磁場(chǎng)，來感應(yīng)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(duì)感應(yīng)到的回波先經(jīng)過整流，再進(jìn)行濾波限流后將信號(hào)輸出到下級(jí)模塊。
[0017]6.通訊模塊。
[0018]由射頻讀卡機(jī)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(chǎng)通信接口與射頻發(fā)送及接收模塊連接。
[0019]7.中央處理模塊
[0020]主要由單片機(jī)芯片組成。本模塊對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行判斷，做出相應(yīng)動(dòng)作。如果檢測(cè)到卡片，關(guān)閉正弦波發(fā)生模塊，喚醒通信模塊進(jìn)行通訊。本模塊通過輸入輸出接口與正弦波發(fā)生模塊和放大驅(qū)動(dòng)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(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:省去了傳統(tǒng)低功耗檢卡中使用的干簧管，采用高頻電磁波來檢測(cè)射頻卡，可以使用無磁鐵薄卡觸發(fā)，成本低，壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定。
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例之無干簧管射頻檢卡裝置，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

【附圖說明】

[0023]圖1是本實(shí)施例之射頻卡檢測(cè)裝置的原理框圖；
[0024]圖2是本實(shí)施例之電源模塊的電路原理框圖；
[0025]圖3是本實(shí)施例之正弦波發(fā)生模塊原理框圖；
[0026]圖4是本實(shí)施例之放大驅(qū)動(dòng)模塊原理框圖；
[0027]圖5是本實(shí)施例之射頻發(fā)送及接收模塊原理框圖；
[0028]圖6是本實(shí)施例之回波整流模塊原理框圖；
[0029]圖7是本實(shí)施例之系統(tǒng)操作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例一種非接觸式IC卡的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置
[0031]圖1顯示了本實(shí)施例非接觸式IC卡檢測(cè)裝置的原理。
[0032]電源模塊給各模塊供電，正弦波發(fā)生模塊在中央處理模塊控制下將正弦波輸出到放大驅(qū)動(dòng)模塊，經(jīng)過放大驅(qū)動(dòng)模塊處理后再輸出到射頻發(fā)送和接收模塊，從而形成射頻檢卡的電磁場(chǎng)，回波整流模塊將接收到回波經(jīng)過整流濾波后輸出到中央處理模塊的模擬輸入接口，經(jīng)過判斷如果檢測(cè)到卡片進(jìn)場(chǎng)，就啟動(dòng)通信模塊通過射頻通信接口將數(shù)據(jù)編碼后發(fā)送到射頻發(fā)送及接收模塊，從而實(shí)現(xiàn)和射頻卡片的通信。
[0033]圖7顯示了本實(shí)施例之非接觸式IC卡檢測(cè)裝置的系統(tǒng)操作流程。
[0034]開始①:非接觸式IC卡檢測(cè)裝置上電，并且進(jìn)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(fā)生模塊開始工作，出高頻正弦波；
[0036]流程③:放大驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)高頻正弦波進(jìn)行放大；
[0037]流程④:由射頻發(fā)送及接收模塊將正弦波發(fā)送到射頻天線上，在空間一定范圍內(nèi)形成電磁波來檢測(cè)射頻卡片；
[0038]流程⑤:回波整流模塊對(duì)接收到的回波進(jìn)行整流和濾波；
[0039]流程⑥:中央處理模塊對(duì)回波進(jìn)行判斷，如果卡片進(jìn)場(chǎng)；
[0040]流程⑦:關(guān)閉正弦波發(fā)送模塊；
[0041]流程⑧:啟動(dòng)通信模塊和射頻卡進(jìn)行通信，通信完畢后重復(fù)以上步驟。
[0042]如果卡片未進(jìn)場(chǎng)則不開啟通信模塊，重復(fù)上述步驟繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)。
[0043]1.電源模塊
[0044]圖2顯示了本實(shí)施例非接觸式IC卡檢測(cè)裝置的電源模塊的電路結(jié)構(gòu)原理。
[0045]將3.6V鋰電池接到J2插座，經(jīng)過U3后輸出穩(wěn)定的3.3V電壓到VDD端子，供系統(tǒng)使用。Cl、C2起到濾波作用。
[0046]2.正弦波發(fā)生模塊
[0047]圖3顯示非接觸式IC卡檢測(cè)裝置的正弦波發(fā)生模塊的結(jié)構(gòu)原理。
[0048]在石英晶振XT2兩端并上負(fù)載電容C20、C21，就構(gòu)成了并聯(lián)諧振電路，將此電路接到由RU和異或門構(gòu)成的反饋電路中，在DetCon端使能的情況下，wave端就能輸出穩(wěn)定的正弦波，R12起到限流作用防止晶振過驅(qū)動(dòng)。
[0049]3.放大驅(qū)動(dòng)模塊
[0050]圖4顯示非接觸式IC卡檢測(cè)裝置的放大驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)原理。
[0051]正弦波由wave端輸入，當(dāng)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(hào)。ANDR)?ANDF2是與非門對(duì)輸入信號(hào)經(jīng)過與非運(yùn)算后輸出，XORl?X0R3是異或門對(duì)輸入信號(hào)經(jīng)過異或運(yùn)算后輸出。
[0052]4.射頻發(fā)送及接收模塊
[0053]圖5顯示非接觸式IC卡檢測(cè)裝置之射頻發(fā)送及接收模塊的結(jié)構(gòu)原理。
[0054]當(dāng)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(huì)形成電磁場(chǎng)來感應(yīng)卡片，隨著天線電感值不同C5、C6、C9、C10的值需要調(diào)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(cè)裝置之回波整流模塊的結(jié)構(gòu)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(dāng)回波輸入到D_RX端時(shí)DetCard端子便會(huì)檢測(cè)到這個(gè)變化，從而系統(tǒng)就達(dá)到了檢測(cè)卡片的目的。
[0058]5.通訊模塊，系射頻讀卡機(jī)芯片。
[0059]其連接關(guān)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(chǎng)通信接口與射頻發(fā)送及接收模塊連接。
[0060]6.中央處理模塊，系單片機(jī)芯片。
[0061]其連接關(guān)系如圖1所示。本模塊對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行判斷，做出相應(yīng)動(dòng)作。如果檢測(cè)到卡片，關(guān)閉正弦波發(fā)生模塊，喚醒通信模塊進(jìn)行通訊。本模塊通過輸入輸出接口與正弦波發(fā)生模塊和放大驅(qū)動(dòng)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。
【權(quán)利要求】
1.一種低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非接觸式IC卡的電路，其特征在于，包括:電源模塊，正弦波發(fā)生模塊，放大驅(qū)動(dòng)模塊，射頻發(fā)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(jù)權(quán)利要求1所述低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(wěn)壓器件組成，鋰電池輸出的直流電，經(jīng)過穩(wěn)壓器件和濾波電容后輸出所需的直流電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非接觸式IC卡的電路，其特征在于:所述正弦波發(fā)生模塊，系采用皮爾斯振蕩模型，由無源石英晶振、負(fù)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(jù)權(quán)利要求1所述低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非接觸式IC卡的電路，其特征在于:所述放大驅(qū)動(dòng)模塊，系采用邏輯門電路對(duì)正弦波的幅度進(jìn)行放大，最后將正弦波以正反相兩路輸出。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)非接觸式IC卡的電路，其特征在于:所述射頻發(fā)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(jù)權(quán)利要求1所述低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(jù)權(quán)利要求1所述低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(jī)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(chǎng)通信接口與射頻發(fā)送及接收模塊連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述低功耗模式下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(jī)芯片；該模塊通過輸入輸出接口與正弦波發(fā)生模塊和放大驅(qū)動(dòng)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。
【文檔編號(hào)】G06K7-00GK204270313SQ201420768512
【發(fā)明者】寧立紅, 關(guān)慶璽, 靳磊, 常義, 葉玉翠 [申請(qǐng)人]西安倉(cāng)實(shí)電子科技有限公司