基于STC12C2052AD的电子标签销码器

 

　　电子标签在现代超市、图书馆、仓储等公共流通部门的防盗系统中应用越来越广泛。电子标签及其销码本质为一种射频识别(RFID)系统，其工作方式为非接触式，是利用射频信号及其空间耦合、传输特性，对静止的或移动中的待识别物品进行自动识别，有快捷、方便等优点。本设计以单片机STC12C2052AD为核心，应用NE546锁相环等芯片，以及频率合成、高频小信号检测等技术，制作的电子标签销码器具有较高的可靠性和实际应用价值。

　　1 系统硬件设计

　　RFID系统一般由电子标签和阅读器两部分组成。应用中，电子标签附着在待识别的物品上，阅读器用于当附着电子标签的待识别物品通过其读出范围时，以无接触的方式自动将电子标签中的约定识别信息取出，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。

　　RFID是运用L-C振荡回路工作的。该振荡回路调到一个规定的谐振频率fH。现代系统中采用在商品铭牌薄膜的导体上蚀刻应答器线圈，生产的电容器片中间的绝缘薄膜使用10μm厚。将振荡回路移入到交变磁场附近，如果交变磁场的频率fG与振荡回路的谐振频率fH相吻合，振荡回路产生谐振，从交变磁场获取能量。因此，振荡线圈上的振荡过程，可以根据交变磁场中振荡线圈的短时电压或电流变化得到。这种线圈电流的短时上升(或者线圈电压短时下降)被直观地称作降落(Dip)。

　　这种Dip的相对强度主要取决于两个线圈接近的速度，为了保证可靠地识别粘贴在产品上的应答器振荡回路，需要获得一个尽可能明显的Dip，可采用产生的磁场频率不是恒定的，而是扫描的。使振荡器频率不断扫过最大和最小频率之间的范围，如果扫描的振荡器频率正好命中了(应答器里振荡回路的)fH，则振荡回路就开始起振，并由此在振荡器线圈的电源电流中产生一个明显的Dip，从而检测到电子标签。为了在付款处不揭下电子标签，收银员收款后将被保护的产品放到一个装置(电子标签销码器)上，该装置产生一个足够强的磁场，其感应电压能使电子标签的薄膜电容击穿，破坏振荡回路，使振荡回路在扫描频率的范围内不会产生谐振，这样，被保护的产品就检测不到。

　　电子标签销码器的主要技术指标有：1)能识别电子标签，能对电子标签去活化处理。2)电子标签谐振频率：8.2MHz+10%。3)扫描频率：90Hz。4)最大工作速度：40枚/s。5)最大工作距离：50cm。

　　电子标签销码器构成的框图如图1所示。由扫描频率产生电路、功率放大与发射电路、检测电路、单片机控制电路和报警电路构成。

　　

 

　　1.1 扫描电路

　　扫描电路采用高频模拟锁相环NE564构成，NE564的最高工作频率可达50MHz，采用+5V单电源供电，特别适用于高速数字通信中FM信号及FSK(移频键控)信号的调制、解调，无需外接复杂的滤波器。利用NE564的调频功能，先让其工作在一个固定频率，再利用其调频特性进行频率的扫描。通过单片机的P3.7脚输出占空比周期变化的PWM电压，经过电阻R30、R31和电容C30、C31滤波，运放LM324构成的差动放大器后产生的调制信号电压，输入到NE564的FM端，从而控制NE564的输出频率。使扫描频率以8.2MHz为中心频率，左右频偏10%，且通过扫描方式(90Hz扫描)，步进128步来完成7.38～9.02MHz频率的产生。扫描电路如图2所示。

　　

 

　　1.2 功率放大与发射电路

　　功率放大电路采用宽带变压器耦合回路。宽带变压器用高频磁芯绕制的高频变压器和传输线变压器。宽带功率放大器不需要调谐回路，可在很宽的频率范围内获得线性放大。发射电路通过天线发射无线电波，无线电波的发射与接收依靠天线来完成。扫频电路输出的以8.2MHz为中心频率，左右频偏10%的信号由功率放大与发射电路的WAVE端输入，经过Q1放大和高频变压器T1耦合后送到发射天线，向规定的方向发射无线电波，同时天线还用来接收无线电波，并把接收无线电波还原为高频电流。功率放大与发射电路如图3所示。