專利名稱：一種由支持納瓦技術(shù)mcu控制和組成的射頻卡讀寫電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻卡讀寫電路，尤其涉及一種利用支持納瓦技術(shù)的MCU實(shí)現(xiàn)低 功耗工作狀態(tài)的射頻卡讀寫電路。
背景技術(shù)：
非接觸式IC卡又稱射頻卡，由IC芯片、感應(yīng)天線組成，封裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PVC卡 片內(nèi)，芯片及天線無任何外露部分。是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它成功的將 射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來，結(jié)束了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題，是電 子器件領(lǐng)域的一大突破?？ㄆ谝欢ň嚯x范圍(通常為5-10mm)靠近讀寫器表面，通過無 線電波的傳遞來完成數(shù)據(jù)的讀寫操作。非接觸性IC卡與讀卡器之間通過無線電波來完成讀寫操作。二者之間的通訊頻 為125Kz。非接觸性IC卡本身是無源卡，當(dāng)讀寫器對卡進(jìn)行讀寫操作是，讀寫器發(fā)出的信 號由兩部分疊加組成一部分是電源信號，該信號由卡接收后，與本身的L/C產(chǎn)生一個(gè)瞬間 能量來供給芯片工作。另一部分則是指令和數(shù)據(jù)信號，指揮芯片完成數(shù)據(jù)的讀取、儲(chǔ)存等， 并返回信號給讀寫器，完成一次讀寫操作。讀寫器則一般由單片機(jī)，專用智能模塊和天線組 成，并配有與PC的通訊接口，打印口，I/O 口等，以便應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。與接觸式IC卡相比較，非接觸式卡具有以下優(yōu)點(diǎn)1、可靠性高非接觸式IC卡與讀寫器之間無機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫而產(chǎn) 生的各種故障。例如由于粗暴插卡，非卡外物插入，灰塵或油污導(dǎo)致接觸不良造成的故障。 此外，非接觸式卡表面無裸露芯片，無須擔(dān)心芯片脫落、靜電擊穿、彎曲損壞等問題，既便于 卡片印刷，又提高了卡片的使用可靠性。2、操作方便。由于非接觸通訊，讀寫器在IOCM范圍內(nèi)就可以對卡片操作，所以不 必插撥卡，非常方便用戶使用。非接觸式卡使用時(shí)沒有方向性，卡片可以在任意方向掠過讀 寫器表面，既可完成操作，這大大提高了每次使用的速度。3、可以適合于多種應(yīng)用。非接觸式卡的序列號是唯一的，制造廠家在產(chǎn)品出廠前 已將此序列號固化，不可再更改。非接觸式卡與讀寫器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制，即讀寫器驗(yàn) 證IC卡的合法性，同時(shí)IC卡也驗(yàn)證讀寫器的合法性。4、加密性能好。非接觸式IC卡由IC芯片，感應(yīng)天線組成，并完全密封在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) PVC卡片中，無外露部分。非接觸式IC卡的讀寫過程，通常由非接觸型IC卡與讀寫器之間 通過無線電波來完成讀寫操作。非接觸型IC卡本身是無源體，當(dāng)讀寫器對卡進(jìn)行讀寫操作時(shí)，讀寫器發(fā)出的信號 由兩部分疊加組成一部分是電源信號，該信號由卡接收后，與其本身的L/C產(chǎn)生諧振，產(chǎn) 生一個(gè)瞬間能量來供給芯片工作。另一部分則是結(jié)合數(shù)據(jù)信號，指揮芯片完成數(shù)據(jù)、修改、 存儲(chǔ)等，并返回給讀寫器。由非接觸式IC卡所形成的讀寫系統(tǒng)，無論是硬件結(jié)構(gòu)，還是操作 過程都得到了很大的簡化，同時(shí)借助于先進(jìn)的管理軟件，脫機(jī)的操作方式，都使數(shù)據(jù)讀寫過 程更為簡單。
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目前，射頻卡廣泛應(yīng)用于水表、熱量表、燃?xì)獗?、公交自?dòng)售票、停車自動(dòng)收費(fèi)、食 堂售飯、考勤和門禁等多種場合，而對射頻卡進(jìn)行讀寫的電路應(yīng)用最多的是由集成器件 U2270B結(jié)合其外圍器件構(gòu)成，如圖2所示。由于U2270B只能在4. 5V 5. 5V的電壓區(qū)間工 作，如果用戶使用U2270B來設(shè)計(jì)讀寫基站系統(tǒng)，則需要工作在5V或更高電壓，系統(tǒng)在這個(gè) 電壓下工作，功耗變高，供電電池有效工作電壓區(qū)間也顯得比較窄，而且要考慮到由于電池 放電的不均勻而造成電池的使用壽命短等問題。U2270B采用內(nèi)置的RC振蕩電路提供射頻 的基準(zhǔn)時(shí)鐘，而RC振蕩電路的頻率特性在穩(wěn)定性和溫度系數(shù)方面較差，所以U2270B的讀寫 電路中需要在RF管腳上加一個(gè)頻率校準(zhǔn)電阻，在必要的時(shí)候?qū)@個(gè)電阻進(jìn)行調(diào)整才可以 達(dá)到理想的輸出頻率，這樣在生產(chǎn)的過程中就需要在產(chǎn)品出廠前對射頻的頻率進(jìn)行測試和 調(diào)整，大大地增加了生產(chǎn)流程的復(fù)雜性。U2270B的天線驅(qū)動(dòng)電路采用直接耦合的方式，這樣 做的一個(gè)直接后果就是當(dāng)外部串接的諧振回路的固有頻率和U2270B的內(nèi)部時(shí)鐘頻率存在 誤差的時(shí)候，天線上的實(shí)際發(fā)射頻率也會(huì)發(fā)生變化，影響卡片的讀寫。此外，還有采用邏輯器件門電路4060，運(yùn)算放大器TL062，LM358，ST393等，組成的 讀寫卡電路由于器件多，電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，其固有的缺點(diǎn)是故障率比較高，不利于縮小體 積。上述的電路都是通電后直接處于運(yùn)行狀態(tài)，其自身的運(yùn)行狀態(tài)特別是電路的器件 故障、自身的功耗是不可控的，難以做到電池供電系統(tǒng)長期的低功耗運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以上問題，提供了一種能大幅度降低運(yùn)行功耗的一種由支持納瓦技術(shù) MCU控制和組成的射頻卡讀寫電路。本發(fā)明的技術(shù)方案是包括支持納瓦技術(shù)的具有1-8腳的MCU，它還包括與射頻卡 通訊的諧振電路、檢波電路、基準(zhǔn)電壓提供電路、比較接口和電源管理接口 ；所述諧振電路包括相互串接的電感Ll和電容Cl ；所述檢波電路包括二極管D1、電容C2、電容C3、電容C4和電阻R5 ；所述電容Cl的一端接地，另一端分別于所述電感Ll和二極管Dl的正極端相連； 所述電容C2和電阻R4的一端分別接地，電容C2和電阻R4的另一端分別于二極管Dl的負(fù) 極端和電阻R5的一端相連；電容C3和電容C4串接在電阻R5的后端，電容C4的尾端接地； 在電容C3和電容C4之間有B接點(diǎn)；所述基準(zhǔn)電壓提供電路包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電容C5和基準(zhǔn)電壓源；電 阻R6、電阻R7、電阻R8和電容C5的一端共同連接于A接點(diǎn)，電容C5的另一端接地，電阻R8 的另一端連接所述基準(zhǔn)電壓源，電阻R7的另一端接地，電阻R6的另一端分別連接所述B接占.
^ w\ 所述比較接口包括所述MCU的2、3腳，所述2腳連接所述A接點(diǎn)，所述3腳連接所 述B接點(diǎn)；所述電源管理接口包括所述MCU的1、8腳；
所述MCU的4腳連接所述R14。 它還包括串接在電感Ll和所述MCU的4腳之間的放大電路，所述放大電路包括 NPN型的三極管Q1、PNP型的三極管Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R14和基準(zhǔn)電壓源，電阻R14
4的一端與所述所述MCU的4腳相連，電阻R14的另一端分別與三極管Q1、三極管Q2的B極 并接，三極管Q2的C極接地，電阻Rl和電阻R2串接在三極管Ql的E極和三極管Q2的E 極之間，電阻Rl和電阻R2之間有C接點(diǎn)，所述C接點(diǎn)連接所述電感Li。它還包括外部設(shè)備連接口，所述外部設(shè)備連接口為所述MCU的6、7腳。本發(fā)明的電路，采用由支持納瓦技術(shù)的MCU為電路的控制核心，讀寫電路含有信 號與能量發(fā)射、信號接收模塊、信號處理模塊；數(shù)據(jù)與能量發(fā)射、接收模塊含有線圈Li、Cl， MCU產(chǎn)生的125KZ、manchester方式調(diào)制的數(shù)據(jù)由其4pin(腳)經(jīng)Ql、Q2互補(bǔ)功率輸出。 LUCl諧振于125Kz，Ll 一方面輻射能量與發(fā)送數(shù)據(jù)、另一方面根據(jù)其負(fù)載的變化接收被讀 的調(diào)制數(shù)據(jù)；Dl、電容(C2、C3、C4)和電阻(R4、R5)為AM檢波，C2、C3、C4、R4、R5組成濾波 電路，經(jīng)C3連到MCU 3Pin，R7、R8、R6為MCU內(nèi)部比較器的基準(zhǔn)單元，給MCU的2、3Pin提 供的基準(zhǔn)，MCU依據(jù)基準(zhǔn)解調(diào)出數(shù)據(jù)。3pin還在數(shù)據(jù)信號的間隙進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換，分辨干擾與 數(shù)據(jù)，對干擾數(shù)據(jù)進(jìn)行濾除，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_性。MCU的2、3、4pin在非讀寫期間被 置于數(shù)字口狀態(tài)，在讀寫之前進(jìn)行電路檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)與初始狀態(tài)不符時(shí)關(guān)閉讀寫電路，給出 報(bào)警提示，盡可能的延長了電池供電設(shè)備的使用壽命。經(jīng)試驗(yàn)檢測，本發(fā)明的工作電壓為 2. 7-5v，工作電流4. 5mA，靜態(tài)電流為ΙΟηΑ，以應(yīng)用于智能水表為例，一月一抄，功耗在納瓦 級水平，可確保智能水表同樣的電池，工作更長的時(shí)間。此外，還可以拓展應(yīng)用到智能煤氣 表、電表、公交卡等。


圖1是本發(fā)明的電路2是本發(fā)明另一實(shí)施方式的電路中1是諧振電路，2是檢波電路，3是基準(zhǔn)電壓提供電路，4是比較接口，5是外部 設(shè)備連接口，6是放大電路，7是電源管理接口，8是MCU，9是射頻卡。圖3是本發(fā)明背景技術(shù)的電路圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的電路如圖1所示，包括支持納瓦技術(shù)的具有1-8腳的MCU8，它還包括與射 頻卡通訊的諧振電路1、檢波電路2、基準(zhǔn)電壓提供電路3、比較接口 4和電源管理接口 7 ；所述諧振電路1包括相互串接的電感Ll和電容Cl ；電感Ll與射頻卡9進(jìn)行通訊。所述檢波電路2包括二極管D1、電容C2、電容C3、電容C4和電阻R5 ；所述電容Cl的一端接地，另一端分別于所述電感Ll和二極管Dl的正極端相連； 所述電容C2和電阻R4的一端分別接地，電容C2和電阻R4的另一端分別于二極管Dl的負(fù) 極端和電阻R5的一端相連；電容C3和電容C4串接在電阻R5的后端，電容C4的尾端接地； 在電容C3和電容C4之間有B接點(diǎn)；所述基準(zhǔn)電壓提供電路3包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電容C5和基準(zhǔn)電壓源； 電阻R6、電阻R7、電阻R8和電容C5的一端共同連接于A接點(diǎn)，電容C5的另一端接地，電阻 R8的另一端連接所述基準(zhǔn)電壓源，電阻R7的另一端接地，電阻R6的另一端分別連接所述B 接點(diǎn)；所述比較接口 4包括所述MCU的2、3腳，所述2腳連接所述A接點(diǎn)，所述3腳連接所述B接點(diǎn)；所述電源管理接口 7包括所述MCU的1、8腳；所述MCU8的4腳連接所述電感Ll。本發(fā)明的另一實(shí)施方式如圖2所示，它還包括串接在電感Ll和所述MCU的4腳之 間的放大電路，所述放大電路包括NPN型的三極管Ql、PNP型的三極管Q2、電阻Rl、電阻R2、 電阻R14和基準(zhǔn)電壓源，電阻R14的一端與所述所述MCU的4腳相連，電阻R14的另一端分 別與三極管Q1、三極管Q2的B極并接，三極管Q2的C極接地，電阻Rl和電阻R2串接在三 極管Ql的E極和三極管Q2的E極之間，電阻Rl和電阻R2之間有C接點(diǎn)，所述C接點(diǎn)連接 所述電感Li。它還包括外部設(shè)備連接口 5，所述外部設(shè)備連接口 5為所述MCU的6、7腳。組成電路的各模組化電路組成及功能作用諧振電路1 :L1、C1組成125KZ諧振電路，Ll 一方面輻射能量、發(fā)送調(diào)制數(shù)據(jù)，另一 方面，當(dāng)卡處于輻射區(qū)內(nèi)，且正確接收命令數(shù)據(jù)后，卡內(nèi)的返回?cái)?shù)據(jù)由內(nèi)部的線圈作為Li、 Cl諧振回路的負(fù)載，負(fù)載的的變化直接反映的內(nèi)部被調(diào)制的數(shù)據(jù)信息。Li、Cl連接點(diǎn)輸出 接收到的數(shù)據(jù)調(diào)制信號。
權(quán)利要求
一種由支持納瓦技術(shù)MCU控制和組成的射頻卡讀寫電路，包括支持納瓦技術(shù)的具有1 8腳的MCU(8)，其特征在于，它還包括與射頻卡通訊的諧振電路(1)、檢波電路(2)、基準(zhǔn)電壓提供電路(3)、比較接口(4)和電源管理接口(7)；所述諧振電路(1)包括相互串接的電感L1和電容C1；所述檢波電路(2)包括二極管D1、電容C2、電容C3、電容C4和電阻R5；所述電容C1的一端接地，另一端分別于所述電感L1和二極管D1的正極端相連；所述電容C2和電阻R4的一端分別接地，電容C2和電阻R4的另一端分別于二極管D1的負(fù)極端和電阻R5的一端相連；電容C3和電容C4串接在電阻R5的后端，電容C4的尾端接地；在電容C3和電容C4之間有B接點(diǎn)；所述基準(zhǔn)電壓提供電路(3)包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電容C5和基準(zhǔn)電壓源；電阻R6、電阻R7、電阻R8和電容C5的一端共同連接于A接點(diǎn)，電容C5的另一端接地，電阻R8的另一端連接所述基準(zhǔn)電壓源，電阻R7的另一端接地，電阻R6的另一端分別連接所述B接點(diǎn)；所述比較接口(4)包括所述MCU的2、3腳，所述2腳連接所述A接點(diǎn)，所述3腳連接所述B接點(diǎn)；所述電源管理接口(7)包括所述MCU的1、8腳；所述MCU(8)的4腳連接所述電感L1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由支持納瓦技術(shù)MCU控制和組成的射頻卡讀寫電路，其 特征在于，它還包括串接在電感Ll和所述MCU的4腳之間的放大電路(6)，所述放大電路 (6)包括NPN型的三極管Q1、PNP型的三極管Q2、電阻R1、電阻R2、電阻R14和基準(zhǔn)電壓源， 電阻R14的一端與所述所述MCU的4腳相連，電阻R14的另一端分別與三極管Q1、三極管 Q2的B極并接，三極管Q2的C極接地，電阻Rl和電阻R2串接在三極管Ql的E極和三極管 Q2的E極之間，電阻Rl和電阻R2之間有C接點(diǎn)，所述C接點(diǎn)連接所述電感Li。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由支持納瓦技術(shù)MCU控制和組成的射頻卡讀寫電路，其 特征在于，它還包括外部設(shè)備連接口(5)，所述外部設(shè)備連接口(5)為所述MCU的6、7腳。
全文摘要
一種由支持納瓦技術(shù)MCU控制和組成的射頻卡讀寫電路。涉及一種射頻卡讀寫電路。能大幅度降低運(yùn)行功耗。包括支持納瓦技術(shù)的具有1-8腳的MCU，它還包括與射頻卡通訊的諧振電路、檢波電路、基準(zhǔn)電壓提供電路、比較接口和電源管理接口；諧振電路包括相互串接的電感L1和電容C1；檢波電路包括二極管D1、電容C2、電容C3、電容C4和電阻R5；基準(zhǔn)電壓提供電路包括電阻R6、電阻R7、電阻R8、電容C5和基準(zhǔn)電壓源；比較接口包括MCU的2、3腳，2腳連接A接點(diǎn)，3腳連接B接點(diǎn)；電源管理接口包括MCU的1、8腳；MCU的4腳連接所述R14。本發(fā)明采用由支持納瓦技術(shù)的MCU為核心，在讀寫之前進(jìn)行電路檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)與初始狀態(tài)不符時(shí)關(guān)閉讀寫電路，給出報(bào)警提示，延長了電池壽命。
文檔編號G06K17/00GK101957926SQ201010276130
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者張堅(jiān), 徐一心, 李光普, 褚庭才, 陳永輔 申請人:揚(yáng)州恒信儀表有限公司