无线识别装置00Word文档格式.docx
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采用专用的4位数据编码、解码集成电路。
该电路较容易实现，价格便宜；
但考虑到它可能是专用的识别芯片，我们不采用。
采用单片机作为编码、解码电路。
根据题目要求可知，应答器端应采用低功耗的单片机作为编码电路，我们选取MSP430。
解码单片机选取AT89C52。
二、系统总体方安设计
我们设计的无线收发装置系统的总体方框图2-1所示。
图2-1
这里我们对调制，耦合，解调电路的工作原理说明如下：
调制、解调电路采用的是ASK调制方式即振幅键控方式。
这种调制方式是根据信号的不同，调节正弦波的幅度
载波在数字信号1或0的控制下通或断，在信号为1的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；
在信号为0的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。
那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。
对于二进制幅度键控信号的频带宽度为二进制基带信号宽度的两倍。
中间采用高频耦合电路，具有选频作用，能够很准确的将载波信号送到阅读器。
三、主要单元电路设计
1.应答器电路分析及设计计算
图3-1
本单元电路由中心频率
=6.00MHz振荡器和LC选频网络组成，实现对数字信号的幅度调制。
调制信号从线圈耦合给阅读器，实现信号的无线传输。
令LC网络的选频频率
=1/（
）=
，我们实际测量耦合线圈的电感值约为12uH，得出
50P，故选取51P的电容实现匹配。
2.阅读器电路分析及设计计算
阅读器接收装置由LC串联谐振网络、滤波电路、波形放大整形电路构成，从而实现对信号的解调。
LC串联谐振频率
），要实现对耦合信号的最佳接收,必须实现线圈的耦合匹配，即
=
。
计算可得
=50P，故选取51P的电容实现线圈耦合匹配。
图3-2
3.无电池下应答器的工作原理
阅读器向应答器发一组固定频率的电磁波，应答器内有LC串联谐振电路，其频率与阅读器发射频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有—个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另—个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将应答器的数据发射出去或接取阅读器的数据。
4.识别装置工作流程图
图3-3识别装置工作流程图
四、系统的软件设计
本系统的软件部分分应答器编码和串口发送及阅读器解码、显示。
由于整个系统功能较少，只有键识别和串口发送部分，单片机资源使用少，而MSP430作为十六位处理器运行速度快，CPU有大量时间空闲，所以拨码开关数据采集使用循环方式，具有程序设计方便，便于调试等特点。
串行发送使用MSP430单片机的UART1串口收发模块，其波特率设为1200bps,由系统的数据传输量小，为保证很好的识别率和正确率，所以选用了1200bps传输速率。
采用串口来发送和接收，可利用串口的硬件特点：
来保证在数据的正确率，或在此基础上进行相应处理则可以达到较好的抗干扰能力。
使用I/O模拟时序实现协议来收发程序，具有收发可控，使用只有I/O口的低功耗单片机如MSP430F2121可实现更低功耗，但实现起来较复杂。
因而选择了基于硬件的串行通讯来做为发送和接收硬件协议部分。
I/O显示程序：
由于I/O口引脚有冗余，我们用一I/O的高低电平来控制一个显示灯。
便于调试和程序编写。
软件设计流程图如下图B-5所示：
图B-5
五、系统的测试方法与测试结果
1.测试仪器
直尺、秒表
2.识别率测试
测试方法：
固定阅读器，在其前方Xcm处划一刻度。
将应答器从侧面水平匀速移至.此刻度附近，当两线圈正对时，记录实验结果。
实验数据如表B-1-1所示：
表B-1-1
次数
距离
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5cm
√
√表示能识别，×
表示没有识别
由上表可知，系统的识别率在5cm-达100%，识别时间小于1秒。
3.编码识别率测试
测试方法与识别率测试相同。
实验数据如表B-1-2所示：
表B-1-2
次数
编码
0000
×
0001
0110
0011
1000
1001
1111
√表示编码正确识别，×
表示编码错误识别。
误码率测试结果分析:
误码率和编码发送数据有关,编码为0000的误码率最高,编码为1111,的误码率最低,同时在2组编码中,1的个数相同的情况下1位于首位出比位于中间处的误码率低,例:
编码1001的误码率低于0110。
误码率和应答器的移动速率成正比.相同应答编码时,移动速度快的应答器产生的误码率较大。
误码率和阅读器的功率成反比,当加大阅读器的功率后,误码率会有所下降,但不明显。
误码率和应答器接近阅读器的方向没有太大关系,只要最后应答器的线圈和阅读器的线圈正对即可。
附录
附录一：
源程序清单
/***************************************************************
基于msp430x16x单片机的发送程序。
函数功能：
通过串口发送从I/O采集来的数据。
调用函数：
PortInit（）;
serialinit（）;
完成日期：
2007.9.5
****************************************************************/
#include"
serial.h"
Port_1.h"
chari,j;
ivoidmain（）
{
unsignedchargetch;
unsignedcharputch;
//发送拨号值,4位的是,发两个相同的4位,拼成8位
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
PortInit（）;
j=0;
putch=0;
while
（1）
{
if（（P1IN&
BIT0）!
=BIT0）putch=0;
//为0
elseputch=1;
//P2OUT&
=~BIT0;
delay（15）;
BIT1）!
=BIT1）putch=putch;
//P2OUT|=BIT0
elseputch=putch+2;
BIT2）!
=BIT2）putch=putch;
//P2OUT|=BIT0;
elseputch=putch+4;
=~BIT0；
BIT3）!
=BIT3）putch=putch;
elseputch=putch+8;
//;
P2OUT&
putch=putch*16+putch;
delay（500）;
putch=0;
//发送完后重新设为0
}
}
基于msp430x16x单片机I/O口初始化程序
函数名称：
voidPortInit（void）
初始化I/O口
无
入口参数：
无
出口参数：
msp430x16x.h"
P1SEL=0X00;
P1DIR=0X00;
基于msp430x16x单片机初始化程序
voiddelay（unsignedintv）
延时
unsignedintv
while（v--!
=0）;
/****************************************************************
针对MSP430F169-MPS430-TEST16X外部时钟为32768HZ,
所以只有选ACLK,所以只能选SSEL0
而9600为最高UART的速度（要快需换8MHZOSC）
******************************************************************/
//StandardEquations
in430.h"
volatilecharFLAG=0;
charCommRecDataOverflowFlag,FlagRecComm;
unsignedcharCommRecBufferHead,CommRecBufferTail;
unsignedcharCommRecBuffer[DB_RECMAXSIZE];
unsignedchargetch;
charcount=0;
voidserialinit（void）
ClearCommRecBuffer（）;
P5SEL=0x00;
P5DIR|=0x20;
P5OUT|=0x20;
P3SEL=0xC0;
P3DIR=0x40;
UCTL1&
=~SWRST;
UCTL1|=CHAR;
//8-bitchar,SWRST=1
UTCTL1|=SSEL0;
//UCLK=SMCLK
UBR01=0x1b;
//1200//0x0d;
//;
24000x03;
////9600
UBR11=0x00;
UMCTL1=0x03;
//0x6b;
//;
0x4A;
ME2|=UTXE1+URXE1;
//EnabledUART1TXD
IE2=URXIE1;
//Enableinterrupts
_EINT（）;
#pragmavector=UART1TX_VECTOR
__interruptvoiduartT1（void）
if（（UTCTL1&
TXEPT）==TXEPT）
U1TXBUF=0x55;
}
#pragmavector=UART1RX_VECTOR
__interruptvoiduartR1（void）
if（CommRecBufferTail==CommRecBufferHead）
{
CommRecDataOverflowFlag=1;
//接收缓冲区溢出
}
CommRecBuffer[CommRecBufferTail]=U1RXBUF;
//receivedata
CommRecBufferTail++;
if（CommRecBufferTail==DB_RECMAXSIZE）
CommRecBufferTail=0;
FlagRecComm=1;
charGetCommChar（unsignedchar*ch）
{
if（CommRecBufferTail==CommRecBufferHead）return0;
*ch=CommRecBuffer[CommRecBufferHead];
CommRecBufferHead++;
if（CommRecBufferHead==DB_RECMAXSIZE）
CommRecBufferHead=0;
if（CommRecBufferTail==CommRecBufferHead）FlagRecComm=0;
return1;
voidClearCommRecBuffer（void）
unsignedchari;
CommRecBufferHead=CommRecBufferTail=0;
for（i=0;
i<
DB_RECMAXSIZE;
i++）
CommRecBuffer[i]=0;
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