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        基于曼徹斯特碼解碼的125KHZ射頻卡設(shè)計(jì)

        2016-12-31 00:00:00陳強(qiáng)軍方倪胡安正
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年30期

        摘 要:科技應(yīng)用日新月異,射頻技術(shù)開(kāi)始涌入到人們?nèi)粘I钪懈鱾€(gè)方面,文章介紹一種基于曼徹斯特碼解碼的125KHZ射頻卡設(shè)計(jì)方案,以STM8為核心控制器,通過(guò)諧振、檢波、濾波放大等硬件電路來(lái)完成ID卡號(hào)的編碼過(guò)程,利用軟件程序計(jì)算曼徹斯特碼高低電平的時(shí)間來(lái)確定有效跳變,成功實(shí)現(xiàn)解碼;本設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是充分保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

        關(guān)鍵詞:STM8;125K;射頻卡;曼徹斯特碼解碼

        1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

        系統(tǒng)整體框圖如圖1所示,首先將信號(hào)通過(guò)三極管推挽電路進(jìn)行功率放大,提高發(fā)射的距離,信息承載在125K的載波頻率上,載波是由STM8提供方波的信號(hào),再將檢波和濾波放大后的信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行解碼,最終通過(guò)PC機(jī)顯示出ID卡號(hào)。

        2 曼徹斯特碼介紹

        曼徹斯特碼,是一種用電平跳變來(lái)表示1或0的編碼方式,即每個(gè)碼元均用兩個(gè)不同相位的電平信號(hào)表示,也就是一個(gè)周期的方波,但是1和0碼正好相反;如波形從高電平跳變到低電平表示“1”,從低電平跳變到高電平表示“0”,由于每個(gè)碼元均由兩個(gè)不同的相位表示,所以曼徹斯特碼有非常豐富的時(shí)鐘信號(hào),即使有多個(gè)相同碼元連續(xù)出現(xiàn),也可以根據(jù)跳變找到同步信號(hào),減少了在解碼過(guò)程中的誤碼率;信號(hào)在傳輸過(guò)程中沒(méi)有直流分量,因此具有較強(qiáng)的抗干擾性能,但是數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速率的一半。

        3 硬件設(shè)計(jì)

        硬件電路如圖2所示,主要由推挽功率放大電路、諧振電路、檢波電路、濾波放大電路組成。

        推挽功率放大電路:STM8產(chǎn)生125KHZ的載波信號(hào)經(jīng)過(guò)限流電阻送入三極管推挽功率放大電路,再通過(guò)線圈發(fā)送出去。

        諧振電路:線圈與電容組成諧振電路,諧振頻率f=1/2為125KHZ,諧振電路的作用是使線圈上獲得更大的電流,盡可能獲得最大的能量,使發(fā)射距離達(dá)到最遠(yuǎn)。

        檢波電路:主要用來(lái)濾除125KHZ的載波信號(hào),還原原始數(shù)據(jù)信號(hào),電路由檢波二極管、電阻和電容組成。

        濾波放大電路:濾除外界干擾噪聲,并將信號(hào)進(jìn)行放大,放大電路采用LM358集成運(yùn)放,放大倍數(shù)根據(jù)電阻電容參數(shù)來(lái)確定,放大后的信號(hào)從輸出腳送到單片機(jī)進(jìn)行解碼。

        4 軟件解碼

        125KHZ載波的產(chǎn)生和ID卡解碼需要軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),64位的數(shù)據(jù)信息主要包括:9位同步頭、10個(gè)行校驗(yàn)為、4個(gè)列校驗(yàn)位、40位數(shù)據(jù)、一個(gè)停止位。

        解碼方法:

        (1)先找到9個(gè)同步頭(111111111),這是數(shù)據(jù)開(kāi)始的標(biāo)志,一旦判斷出有9個(gè)連續(xù)的1出現(xiàn),后面的數(shù)據(jù)便是正確有效的數(shù)據(jù);

        (2)將每組數(shù)據(jù)找出,經(jīng)過(guò)行校驗(yàn)來(lái)判斷該組數(shù)據(jù)是否出錯(cuò),每列完成之后進(jìn)行列校驗(yàn);

        (3)最后根據(jù)停止位來(lái)結(jié)束本組64位數(shù)據(jù)。

        軟件具體實(shí)現(xiàn)方法:

        設(shè)置標(biāo)志位,判斷高電平持續(xù)時(shí)間,即根據(jù)長(zhǎng)跳短跳來(lái)找出有效位和空跳,將高電平的個(gè)數(shù)存放在數(shù)組中,與標(biāo)志位進(jìn)行比較,大于標(biāo)志位即為有效數(shù)據(jù),小于標(biāo)志位即為空跳,將無(wú)效數(shù)據(jù)丟棄,每檢測(cè)一個(gè)數(shù)據(jù)都是以上一個(gè)數(shù)據(jù)作為依據(jù)來(lái)判決,該過(guò)程通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        文章提出一種基于曼徹斯特碼解碼的125K射頻卡的設(shè)計(jì)方案,核心控制器提供125KHZ的載波信號(hào),經(jīng)過(guò)推挽功率放大電路、諧振電路、檢波電路、濾波放大電路來(lái)完成硬件的編碼過(guò)程,再通過(guò)軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)曼徹斯特碼的解碼,根據(jù)曼徹斯特碼的高低電平的特點(diǎn)和豐富的時(shí)鐘信號(hào),完整的解出原始信號(hào),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]陳篤獎(jiǎng),徐軼群,楊國(guó)豪.125KHz讀卡器的設(shè)計(jì)[J].電腦與電信,2009,07.

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        *通訊作者(指導(dǎo)教師):胡安正,湖北文理學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院。

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