激勵器技術(shù)方案書

1、125KHZ激勵器技術(shù)方案書目錄目錄11概述12設(shè)計依據(jù)23主要技術(shù)指標(biāo)24方案設(shè)計24.1設(shè)計指導(dǎo)思想34.2設(shè)計原理框圖34.3工作流程44.4各部分詳細設(shè)計4 125KHZ激勵器設(shè)計4硬件設(shè)計4激勵器軟件設(shè)計6125K通信鏈路物理層協(xié)議62.4G通信鏈路物理層協(xié)議74.4.2 電子標(biāo)簽線圈設(shè)計82.4G射頻模塊與READER之間的通信85結(jié)構(gòu)設(shè)計方案96 關(guān)鍵技術(shù)情況及解決措施9概述125KHZ激勵器是2.4G有源RFID隨機跳頻系統(tǒng)的重要組成部分，工作中心頻率為125KHz，起喚醒電子標(biāo)簽和定位作用。目前市面上激勵器的激活距離一般為2到4米。我們研制125KHz 低頻激勵器的目標(biāo)是顯著

2、提高其激活距離。設(shè)計依據(jù)125KHZ激勵器規(guī)格書，版本0.1125KHZ鴿子踏板成都RF通信有限公司，溫度標(biāo)簽成都RF通信有限公司，2010.06-ISO24730-2主要技術(shù)指標(biāo)1） 產(chǎn)品型號產(chǎn)品名稱： RFC125K激勵器產(chǎn)品型號： 125LF_EC012） 系統(tǒng)性能和技術(shù)指標(biāo)工作頻率： 125KHz ±1KHz激活距離： 0？m（待定） 數(shù)據(jù)速率： 1600bps調(diào)制方式： OOK調(diào)制 數(shù)據(jù)編碼： 曼徹斯特編碼 重量和尺寸： 待定 封裝材料： 待定通信接口： 2.4G無線通信接口（通信距離與標(biāo)簽一致）工作電源： 待定發(fā)射功率： 待定3） 工作環(huán)境 工作溫度 -20+70存儲溫度

3、 -40+85相對濕度 90 （非冷凝）靜電防護能力+/-5KVpeak方案設(shè)計125KHZ激勵器是2.4G有源RFID隨機跳頻系統(tǒng)的重要組成部分，起喚醒電子標(biāo)簽和定位作用，其工作中心頻率為125KHZ，總體系統(tǒng)框圖如下所示。圖1 總體系統(tǒng)框圖1.1 設(shè)計指導(dǎo)思想1 低頻激勵器能夠按照既定的通信協(xié)議與RFID Reader網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)傳輸可靠。2 低頻激勵器可以激活處于激活距離內(nèi)的有源RFID標(biāo)簽，并向其發(fā)送指令或數(shù)據(jù)。3 低成本原則。在滿足系統(tǒng)要求的前提下，盡可能的節(jié)約成本。1.2 設(shè)計原理框圖系統(tǒng)原理框圖如2所示，紅色框內(nèi)為125KHZ激勵器項目所涉及的部分，包括125KHZ激勵器設(shè)計、

4、電子標(biāo)簽線圈設(shè)計和2.4G射頻模塊與READER之間的通信三部分。圖2設(shè)計原理框圖1.3 工作流程工作時，單片機將跳頻表、激勵器ID等信息以O(shè)OK調(diào)制方式調(diào)制在125KHZ載波上形成激勵信號，并不間斷的向外發(fā)送，當(dāng)有電子標(biāo)簽進入其激勵區(qū)時即被喚醒。當(dāng)電子標(biāo)簽成功接收到激勵信息后，電子標(biāo)簽由被動態(tài)變?yōu)橹鲃討B(tài)，同時將帶有激勵標(biāo)識和激勵器ID信息發(fā)送給READER，READER再重新打包發(fā)送給上位機，上位機根據(jù)激勵器 ID 和電子標(biāo)簽 ID 判斷在某時某標(biāo)簽在某激勵器所在位置。 當(dāng)需要更新激勵器中信息時，上位機將更新信息傳給READER，READER再通過2.4G射頻模塊發(fā)送到激勵器的2.4G射頻模

5、塊，再刷新單片機中的FLASH即達到修改目的。1.4 各部分詳細設(shè)計125KHZ激勵器設(shè)計.1硬件設(shè)計1. 控制部分選用nrf24LE1，帶有51單片機和2.4G射頻模塊。2.4G射頻模塊設(shè)計采用PDF推薦，同時參考電子標(biāo)簽設(shè)計。2. 電源模塊待定。Nrf24LE1：3.3VIR21844：15VMC1596L（預(yù)留的檢波芯片）：5V功放高端工作電壓：待定（根據(jù)功放需要）3. 聲音接口電路采用蜂鳴器，具體作用視情況而定，也可取消不用。4. 指示燈接口電路，用作上電指示、通信指示功能、報警功能等，具體作用根據(jù)實際情況而定。5. 諧振電路 諧振電路采用LC串聯(lián)諧振電路，諧振頻率125KHZ，具體可

6、參考125KHZ鴿子踏板諧振電路設(shè)計。6. 功放功率放大采用集成驅(qū)動芯片（IR21844）橋式驅(qū)動電路，如圖3，當(dāng)使能端EN有效時，輸出端HO和LO的波形分別與PWM波形邏輯相同和相反，幅值放大到VCC。當(dāng)PWM為高時，U1的HO輸出為高，LO輸出為低，U2的HO輸出為低，LO輸出為高，此時Q1和Q4導(dǎo)通，負載（諧振電路）上獲得正半周信號。同理，當(dāng)PWM為低時得到Q2和Q3導(dǎo)通，負載（諧振電路）上獲得負半周信號。理想情況下，設(shè)MOS管的UCES0，則Uo的峰值為UCC，輸出的最大功率為與分立元件組成的BTL橋式驅(qū)動相比，采用集成芯片橋式驅(qū)動可靠性更高，且輸出的方波驅(qū)動諧振電路，沒有諧次波干擾。

7、 圖3 功放系統(tǒng)框圖.2激勵器軟件設(shè)計125K通信鏈路物理層協(xié)議125K通信鏈路主要用來激活標(biāo)簽，并設(shè)置標(biāo)簽參數(shù)，發(fā)送跳頻表。l 激勵信號數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼激勵器以O(shè)OK調(diào)制模式向標(biāo)簽發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)編碼采用曼徹斯特編碼方式。l 波形與數(shù)率數(shù)率接近1600bps，波形如下圖：圖3 OOK數(shù)據(jù)包格式l 激勵信號格式1 數(shù)據(jù)包前導(dǎo)數(shù)據(jù)包前導(dǎo)至少由8個1200us周期的脈沖構(gòu)成，如果有多個數(shù)據(jù)包發(fā)送，在數(shù)據(jù)包之間必須插入2個1200us的隔離周期。2 數(shù)據(jù)包結(jié)束每個數(shù)據(jù)包都以引導(dǎo)開始，數(shù)據(jù)包在XOR后面必需發(fā)送連續(xù)1200us的“off”來表示數(shù)據(jù)包的結(jié)束。l 激勵數(shù)據(jù)包格式激勵信息格式見表1所示：表1

8、125K激勵信息格式引導(dǎo)字節(jié)EXCITER IDXOR發(fā)送功率編碼：11 0dBm 10 -6dBm 01 -12dBm00 -18dBm 空中數(shù)率編碼：00 250Kb 01 1Mb10 2Mb2.4G通信鏈路物理層協(xié)議2.4G通信鏈路主要用于與Reader網(wǎng)絡(luò)通信?？赏ㄟ^Reader網(wǎng)絡(luò)向激勵器傳遞控制命令，達到修改激勵器ID、修改標(biāo)簽參數(shù)等目的。為防止激勵器信息被惡意修改，采用密碼登陸模式。l 應(yīng)用指令集表2 應(yīng)用指令集CLA INS0xD10xA00xD10xA10xD10xA20xD10xA30xD10xA40xD10xA50xD10xA6l 命令格式表3 命令格式表標(biāo)識內(nèi)容CLAD

9、1H應(yīng)用命令類別INS1字節(jié)命令代碼LOG2字節(jié)登陸密碼P1命令參數(shù)P2命令參數(shù)Data 電子標(biāo)簽線圈設(shè)計電子標(biāo)簽線圈用來感應(yīng)激勵器發(fā)出的125KHZ激勵信號，其設(shè)計原理與激勵器諧振電路相同。電子標(biāo)簽將感應(yīng)到的信號經(jīng)檢波后輸入單片機處理，解調(diào)出所需信息，這樣標(biāo)簽?zāi)軝z測到的信號強度、數(shù)據(jù)格式等都須與電子標(biāo)簽項目組協(xié)商。另外，電子標(biāo)簽線圈的大小、形狀、重量等受到電子標(biāo)簽的限制，必須滿足電子標(biāo)簽的相關(guān)規(guī)格。1.4.3 2.4G射頻模塊與READER之間的通信上位機對激勵器的設(shè)置信息是通過READER無線傳輸?shù)郊钇鞯?，在做好激勵器射頻模塊的同時，也需要 READER項目組做相關(guān)對應(yīng)，這樣應(yīng)注意兩個小組之間的溝通。2 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案1 基板結(jié)構(gòu)設(shè)計由于2.4G對基板材料的特殊要求以及現(xiàn)有組員對射頻模塊設(shè)計經(jīng)驗的缺乏，計劃將基板分為兩個模塊，兩模塊之間通過排針插接。射頻模塊：單片機+2.4G射頻（可借鑒現(xiàn)有溫度標(biāo)簽基板設(shè)計）；125KHZ模塊：電源+功放+指示電路+調(diào)諧電路。基板尺寸、定位孔（待定）2外形設(shè)計（待定）6 關(guān)鍵技術(shù)情況及解決措施1 諧振電路設(shè)計。2 功率放大電路的設(shè)計。3 激勵器與2.4G READER之間的