專利名稱:一種低功耗讀卡器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低功耗讀卡器，涉及讀卡器領(lǐng)域，所述讀卡器包括：微控制芯片、射頻處理芯片、射頻處理單元和天線，所述微控制芯片通過(guò)串行外設(shè)接口與所述射頻處理芯片通信；所述微控制芯片分別與第一晶振和第二晶振相連；所述第一晶振為所述微控制芯片提供低速時(shí)鐘；所述第二晶振為所述微控制芯片提供高速時(shí)鐘；所述微控制芯片通過(guò)片選信號(hào)的高低電平控制所述射頻處理芯片的工作模式。在實(shí)現(xiàn)讀卡功能的前提下，盡可能使微控制芯片、射頻識(shí)別芯片和天線處于休眠或者關(guān)閉狀態(tài)，從而從整體上降低讀卡器的功耗。讀卡器整體電路簡(jiǎn)單，易于控制，具有功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和可靠性好的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種低功耗讀卡器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及讀卡器領(lǐng)域，尤其涉及一種低功耗讀卡器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，射頻卡及非接觸式讀卡器正逐步取代廣電卡、磁卡、接觸式IC卡及其他讀卡器。而目前廣泛使用的非接觸式讀卡器都是由微控制芯片、射頻感應(yīng)芯片和天線構(gòu)成。當(dāng)對(duì)讀卡器功耗要求不高時(shí)，上述芯片和天線可以長(zhǎng)時(shí)間處于工作狀
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[0003]但另一方面，在很多應(yīng)用場(chǎng)合，讀卡器及其鎖舌驅(qū)動(dòng)都是由電池提供電源的，比如電子門(mén)鎖等等。在這種情況下，如果上述芯片和天線一直處于工作狀態(tài)，電池電量將很快耗盡。因此必須降低上述芯片和天線的功耗，并盡量使其處于待機(jī)狀態(tài)，以降低讀卡器的整機(jī)功耗，達(dá)到延長(zhǎng)讀卡器使用時(shí)間的目的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供了一種低功耗讀卡器，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了低功耗電路的設(shè)計(jì)，使MCU微控制芯片、射頻處理芯片和天線盡可能處于休眠模式或者關(guān)閉狀態(tài)，從而整體上降低讀卡器的工作電流和實(shí)際功耗，延長(zhǎng)讀卡器的使用時(shí)間，詳見(jiàn)下文描述:
[0005]一種低功耗讀卡器，所述讀卡器包括:微控制芯片、射頻處理芯片、射頻處理單元和天線，所述射頻處理芯片連接所述射頻處理單元；所述射頻處理單元連接所述天線，所述微控制芯片通過(guò)串行外設(shè)接口與所述射頻處理芯片通信；所述微控制芯片分別與第一晶振和第二晶振相連；所述第一晶振為所述微控制芯片提供低速時(shí)鐘；所述第二晶振為所述微控制芯片提供高速時(shí)鐘；所述微控制芯片通過(guò)片選信號(hào)的高低電平控制所述射頻處理芯片的工作模式。
[0006]其中，所述射頻處理單元包括:第一電容，
[0007]所述第一電容一端連接所述射頻處理芯片，所述第一電容另一端連接第一電感的一端，所述第一電容還并聯(lián)第二電容，所述第一電感的另一端與第三電容、第四電容和第二電感的一端相連，所述第三電容的另一端與所述射頻處理芯片和第五電容的一端相連，所述第四電容和所述第五電容的另一端接地，所述第二電感的另一端與第六電容、第七電容、第八電容、第一電阻和第二電阻的一端相連，所述第二電感還并聯(lián)第九電容，所述六電容的另一端與所述射頻處理芯片和第十電容的一端相連，所述第七電容、所述第八電容和所述第十電容的另一端接地，所述第一電阻的另一端接外接天線的一端，所述外接天線的另一端接地，所述第二電阻的另一端連接第十一電容的一端，所述第十一電容并聯(lián)第十二電容，所述第十一電容的另一端連接第三電阻和所述天線的一端，所述第三電阻還并聯(lián)第十三電容。
[0008]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案的有益效果是:該讀卡器通過(guò)采用低功耗的MCU微控制芯片和射頻感應(yīng)芯片，降低讀卡器的工作電流。同時(shí)，在實(shí)現(xiàn)讀卡功能的前提下，盡可能使MCU微控制芯片、射頻識(shí)別芯片和天線處于休眠或者關(guān)閉狀態(tài)。從而從整體上降低讀卡器的功耗，延長(zhǎng)讀卡器的使用時(shí)間。讀卡器整體電路簡(jiǎn)單，易于控制，具有功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低和可靠性好的特點(diǎn)。

【附圖說(shuō)明】

[0009]圖1為一種低功耗讀卡器的結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖；
[0010]圖2為一種低功耗讀卡器的電路框圖；
[0011]圖3為一種低功耗讀卡器的射頻處理單元電路框圖。
[0012]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:
[0013]11:微控制芯片；12:射頻處理芯片；
[0014]13:射頻處理單元；14:天線。
[0015]C20:第一電容；C25:第二電容；
[0016]L2:第一電感；C23:第三電容；
[0017]C26:第四電容；C27:第五電容；
[0018]C24:第六電容；L1:第二電感；
[0019]C22:第七電容；C21:第八電容；
[0020]C17:第九電容；C28:第十電容；
[0021]R19:第一電阻；R18第二電阻:
[0022]P13:外接天線；C29:第^^一電容；
[0023]C30:第十二電容；C33:第十三電容；
[0024]R20:第三電阻；XTl:第一晶振；
[0025]XT2:第一晶振。

【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0027]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種低功耗讀卡器，參見(jiàn)圖1，該讀卡器包括:微控制芯片11、射頻處理芯片12、射頻處理單元13和天線14。微控制芯片11通過(guò)串行外設(shè)接口(采用通用的SPI接口)與射頻處理芯片12通信；射頻處理芯片12連接射頻處理單元13 ;射頻處理單元13連接天線14。
[0028]信號(hào)發(fā)送時(shí)，微控制芯片11通過(guò)SPI通信接口將相關(guān)命令或數(shù)據(jù)傳輸至射頻處理芯片12，射頻處理芯片12將對(duì)該命令或數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并封裝成符合RFID幀格式的數(shù)字信號(hào)，將封裝后的數(shù)字信號(hào)傳輸至射頻處理單元13，射頻處理單元13通過(guò)將接收到的數(shù)字信號(hào)濾波、放大和調(diào)制后，形成13.56M的射頻信號(hào)傳輸至天線14，天線14通過(guò)電磁波將13.56M射頻信號(hào)發(fā)射出去。
[0029]信號(hào)接收時(shí)，天線14將接收到的射頻信號(hào)傳輸至射頻處理單元13，射頻處理單元
13將射頻信號(hào)濾波和解調(diào)之后形成數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)傳輸至射頻處理芯片12，射頻處理芯片12對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解析，將解析后的數(shù)字信號(hào)通過(guò)SPI接口傳輸至微控制芯片
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[0030]其中，本實(shí)用新型中微控制芯片11采用型號(hào)為MSP430F2370的單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)；射頻處理芯片12采用型號(hào)為T(mén)RF7970A的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0031]參見(jiàn)圖2，在讀卡器中，微控制芯片11通過(guò)引腳Pll與第一晶振XTl相連，微控制芯片11通過(guò)引腳P12與第二晶振XT2相連，微控制芯片11的引腳P13與射頻處理芯片12的引腳P21相連，微控制芯片11的引腳P14與射頻處理芯片12的引腳P22相連，微控制芯片11的引腳P15和引腳16分別與射頻處理芯片12的引腳P23和引腳P24相連。
[0032]射頻處理芯片12通過(guò)引腳P25將數(shù)字信號(hào)傳輸至射頻處理單元13，并通過(guò)引腳P26和引腳P27接收射頻處理單元13傳送至射頻處理芯片12的數(shù)字信號(hào)。其中射頻處理芯片12的P26引腳作為主接收器，主要用來(lái)接收該數(shù)字信號(hào)，而P27引腳則作為輔助接收器，對(duì)該信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。
[0033]第一晶振XTl為微控制芯片11提供低速時(shí)鐘(通常為32Khz);第二晶振XT2為微控制芯片11提供高速時(shí)鐘(通常為12Mhz);微控制芯片11通過(guò)片選信號(hào)ENl和EN2的高低電平來(lái)控制射頻處理芯片12的工作模式。
[0034]在休眠模式下，微控制芯片11的所有外設(shè)均停止工作，只需由第一晶振XTl提供一個(gè)低速系統(tǒng)時(shí)鐘。這種情況下該微控制芯片11的功耗達(dá)到最低，其平均電流低于luA。然后，每隔200ms微控制芯片11從休眠模式切換到工作模式，并執(zhí)行一次輪詢操作。這樣就可以使該微控制芯片11大部分時(shí)間都均處在休眠模式下，從而使整個(gè)讀卡器的功耗達(dá)到最低。
[0035]當(dāng)微控制芯片11處于休眠模式時(shí)，片選信號(hào)ENl和EN2均為低，此時(shí)射頻處理芯片12處于斷電模式下，平均電流低于luA，從而使射頻處理芯片12的功耗降到最低。
[0036]為了進(jìn)一步保證讀卡器的工作效果，本實(shí)用新型還對(duì)讀卡器的射頻處理單元13進(jìn)行了改進(jìn)。參見(jiàn)圖2和圖3，該射頻處理單元13包括:第一電容C20、第二電容C25、第一電感L2、第三電容C23、第四電容C26、第五電容C27、第六電容C24、第二電感L1、第七電容C22、第八電容C21、第九電容C17、第十電容C28、第一電阻R19、第二電阻R18、外接天線P13、第^^一電容C29、第十二電容C30、第十三電容C33和第三電阻R20。
[0037]第一電容C20 —端連接射頻處理芯片12的引腳P25，第一電容C20另一端連接第一電感L2的一端，第一電容C20還并聯(lián)第二電容C25，第一電感L2的另一端與第三電容C23、第四電容C26和第二電感LI的一端相連，第三電容C23的另一端與射頻處理芯片12的引腳P26和第五電容C27的一端相連，第四電容C26和第五電容C27的另一端接地，第二電感LI的另一端與第六電容C24、第七電容C22、第八電容C21、第一電阻R19和第二電阻R18的一端相連，第二電感LI還并聯(lián)第九電容C17，第六電容C24的另一端與射頻處理芯片12的引腳P27和第十電容C28的一端相連，第七電容C22、第八電容C21和第十電容C28的另一端接地，第一電阻的另一端接外接天線P13的一端，外接天線P13的另一端接地，第二電阻R18的另一端連接第i^一電容C29的一端，第^^一電容C29并聯(lián)第十二電容C30，第^^一電容C29的另一端連接第三電阻R20和天線的一端，第三電阻R20的另一端連接天線的另一端并接地，第三電阻R20還并聯(lián)第十三電容C33。
[0038]本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說(shuō)明的以外，其他器件的型號(hào)不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0039]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本實(shí)用新型實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。
[0040]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種低功耗讀卡器，所述讀卡器包括:微控制芯片、射頻處理芯片、射頻處理單元和天線，所述射頻處理芯片連接所述射頻處理單元；所述射頻處理單元連接所述天線，其特征在于， 所述微控制芯片通過(guò)串行外設(shè)接口與所述射頻處理芯片通信；所述微控制芯片分別與第一晶振和第二晶振相連； 所述第一晶振為所述微控制芯片提供低速時(shí)鐘；所述第二晶振為所述微控制芯片提供高速時(shí)鐘；所述微控制芯片通過(guò)片選信號(hào)的高低電平控制所述射頻處理芯片的工作模式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗讀卡器，其特征在于，所述射頻處理單元包括:第一電容， 所述第一電容一端連接所述射頻處理芯片，所述第一電容另一端連接第一電感的一端，所述第一電容還并聯(lián)第二電容，所述第一電感的另一端與第三電容、第四電容和第二電感的一端相連，所述第三電容的另一端與所述射頻處理芯片和第五電容的一端相連，所述第四電容和所述第五電容的另一端接地，所述第二電感的另一端與第六電容、第七電容、第八電容、第一電阻和第二電阻的一端相連，所述第二電感還并聯(lián)第九電容，所述六電容的另一端與所述射頻處理芯片和第十電容的一端相連，所述第七電容、所述第八電容和所述第十電容的另一端接地，所述第一電阻的另一端接外接天線的一端，所述外接天線的另一端接地，所述第二電阻的另一端連接第十一電容的一端，所述第十一電容并聯(lián)第十二電容，所述第十一電容的另一端連接第三電阻和所述天線的一端，所述第三電阻還并聯(lián)第十三電容。
【文檔編號(hào)】G06K7-00GK204288233SQ201420773642
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