低功耗模式下实时监测非接触式ic卡的电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及仪表射频卡通信技术，具体地说是一种低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路。
【背景技术】
[0002]在低功耗智能仪表射频通讯中，为了节省电池电能，目前绝大多数设计方案都采用干簧管作为物理开关来检测射频卡是否靠近，而干簧管本身存在接触电阻大，开关易发生抖动，体积较大，寿命较短，成本高等缺点，且由于干簧管必须用带磁铁的卡片来触发，而磁铁容易消磁，故影响了通讯效果。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是解决采用干簧管给射频卡检测技术带来的不足，提供一种低功耗模式下非接触式IC卡实时监测电路，该电路采用高频电磁波来检测射频卡，可以使用无磁铁薄卡触发，成本低，寿命长，抗干扰能力强，工作稳定。
[0004]本实用新型采用的技术方案是:
[0005]本实用新型系一种低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路，包括电源模块，正弦波发生模块，放大驱动模块，射频发送及接收模块，回波整流模块，通讯模块，中央处理模块，各模块之间前后依次电连接。
[0006]该低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路的各模块电路结构如下:
[0007]1.电源模块。由锂电池、滤波电容和三端稳压器件组成，锂电池输出的直流电，经过稳压器件和滤波电容后输出所需的直流电压。
[0008]2.正弦波发生模块一一为正弦波振荡电路，系采用皮尔斯振荡模型，由无源石英晶振、负载电容、反相器、反馈电阻和限流电阻组成，各部分之间电连接。
[0009]其原理为:晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，这个网络有两个谐振特点，即频率较高的并联谐振和频率较低的串联谐振，在高频和低频这两个极窄的范围内，晶振可以等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容就能构成并联谐振电路。将这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中，就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
[0010]3.放大驱动模块。
[0011]本模块采用逻辑门电路对正弦波的幅度进行放大，最后将正弦波以正反相两路输出。
[0012]4.射频发送及接收模块。
[0013]由滤波电感、电容，天线匹配电容和射频天线组成，各部分之间电连接。
[0014]本模块将前级模块的高频信号经过匹配后发射到天线上，从而在一定空间范围内形成电磁场，来感应射频卡片。
[0015]5.回波整流模块。
[0016]由整流二极管，滤波电阻、电容，限流电阻组成，各部分之间电连接。本模块对感应到的回波先经过整流，再进行滤波限流后将信号输出到下级模块。
[0017]6.通讯模块。
[0018]由射频读卡机芯片组成。本模块通过IIC串行通信接口与中央处理模块连接，通过射频场通信接口与射频发送及接收模块连接。
[0019]7.中央处理模块
[0020]主要由单片机芯片组成。本模块对输入的信号进行判断，做出相应动作。如果检测到卡片，关闭正弦波发生模块，唤醒通信模块进行通讯。本模块通过输入输出接口与正弦波发生模块和放大驱动模块连接，通过模拟输入接口与回波整流模块连接，通过Iic串行通信接口与通信模块连接。
[0021]本实用新型的优点是:省去了传统低功耗检卡中使用的干簧管，采用高频电磁波来检测射频卡，可以使用无磁铁薄卡触发，成本低，寿命长，抗干扰能力强，工作稳定。
[0022]下面结合附图和实施例之无干簧管射频检卡装置，对本实用新型做进一步说明。
【附图说明】
[0023]图1是本实施例之射频卡检测装置的原理框图；
[0024]图2是本实施例之电源模块的电路原理框图；
[0025]图3是本实施例之正弦波发生模块原理框图；
[0026]图4是本实施例之放大驱动模块原理框图；
[0027]图5是本实施例之射频发送及接收模块原理框图；
[0028]图6是本实施例之回波整流模块原理框图；
[0029]图7是本实施例之系统操作流程图。
【具体实施方式】
[0030]实施例一种非接触式IC卡的实时监测装置
[0031]图1显示了本实施例非接触式IC卡检测装置的原理。
[0032]电源模块给各模块供电，正弦波发生模块在中央处理模块控制下将正弦波输出到放大驱动模块，经过放大驱动模块处理后再输出到射频发送和接收模块，从而形成射频检卡的电磁场，回波整流模块将接收到回波经过整流滤波后输出到中央处理模块的模拟输入接口，经过判断如果检测到卡片进场，就启动通信模块通过射频通信接口将数据编码后发送到射频发送及接收模块，从而实现和射频卡片的通信。
[0033]图7显示了本实施例之非接触式IC卡检测装置的系统操作流程。
[0034]开始①:非接触式IC卡检测装置上电，并且进行初始化；
[0035]流程②:在中央处理模块控制下，使能MW_DET端，正弦波发生模块开始工作，出高频正弦波；
[0036]流程③:放大驱动模块对高频正弦波进行放大；
[0037]流程④:由射频发送及接收模块将正弦波发送到射频天线上，在空间一定范围内形成电磁波来检测射频卡片；
[0038]流程⑤:回波整流模块对接收到的回波进行整流和滤波；
[0039]流程⑥:中央处理模块对回波进行判断，如果卡片进场；
[0040]流程⑦:关闭正弦波发送模块；
[0041]流程⑧:启动通信模块和射频卡进行通信，通信完毕后重复以上步骤。
[0042]如果卡片未进场则不开启通信模块，重复上述步骤继续进行检测。
[0043]1.电源模块
[0044]图2显示了本实施例非接触式IC卡检测装置的电源模块的电路结构原理。
[0045]将3.6V锂电池接到J2插座，经过U3后输出稳定的3.3V电压到VDD端子，供系统使用。Cl、C2起到滤波作用。
[0046]2.正弦波发生模块
[0047]图3显示非接触式IC卡检测装置的正弦波发生模块的结构原理。
[0048]在石英晶振XT2两端并上负载电容C20、C21，就构成了并联谐振电路，将此电路接到由RU和异或门构成的反馈电路中，在DetCon端使能的情况下，wave端就能输出稳定的正弦波，R12起到限流作用防止晶振过驱动。
[0049]3.放大驱动模块
[0050]图4显示非接触式IC卡检测装置的放大驱动模块的结构原理。
[0051]正弦波由wave端输入，当MW_DET端使能后，TX1，TX2两端便能输出相位相差180°的正弦波信号。ANDR)?ANDF2是与非门对输入信号经过与非运算后输出，XORl?X0R3是异或门对输入信号经过异或运算后输出。
[0052]4.射频发送及接收模块
[0053]图5显示非接触式IC卡检测装置之射频发送及接收模块的结构原理。
[0054]当正弦波输入到TX1、TX2两端，电感L1、L2和电容C3、C7起到低通滤波作用，C4?C8是天线匹配电容，这样天线周围就会形成电磁场来感应卡片，随着天线电感值不同C5、C6、C9、C10的值需要调整，一般是电感越大，电容值越小。
[0055]5.回波整流模块
[0056]图6显示非接触式IC卡检测装置之回波整流模块的结构原理。
[0057]Dl为整流二极管，起到半波整流作用，电阻R9，电容C17起到滤波作用，R8起到限流作用。当回波输入到D_RX端时DetCard端子便会检测到这个变化，从而系统就达到了检测卡片的目的。
[0058]5.通讯模块，系射频读卡机芯片。
[0059]其连接关系如图1所示。通过IIC串行通信接口与中央处理模块连接，通过射频场通信接口与射频发送及接收模块连接。
[0060]6.中央处理模块，系单片机芯片。
[0061]其连接关系如图1所示。本模块对输入的信号进行判断，做出相应动作。如果检测到卡片，关闭正弦波发生模块，唤醒通信模块进行通讯。本模块通过输入输出接口与正弦波发生模块和放大驱动模块连接，通过模拟输入接口与回波整流模块连接，通过Iic串行通信接口与通信模块连接。
【主权项】
1.一种低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路，其特征在于，包括:电源模块，正弦波发生模块，放大驱动模块，射频发送及接收模块，回波整流模块，通讯模块，中央处理模块，各模块之间前后依次电连接。
2.根据权利要求1所述低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路，其特征在于:所述电源模块，由锂电池、滤波电容和三端稳压器件组成，锂电池输出的直流电，经过稳压器件和滤波电容后输出所需的直流电压。
3.根据权利要求1所述低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路，其特征在于:所述正弦波发生模块，系采用皮尔斯振荡模型，由无源石英晶振、负载电容、反相器、反馈电阻和限流电阻组成，前述各元器件之间依次电连接。
4.根据权利要求1所述低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路，其特征在于:所述放大驱动模块，系采用逻辑门电路对正弦波的幅度进行放大，最后将正弦波以正反相两路输出。
5.根据权利要求1所述低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路，其特征在于:所述射频发送及接收模块，由滤波电感、电容，天线匹配电容和射频天线组成，前述各元器件之间依次电连接。
6.根据权利要求1所述低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路，其特征在于:所述回波整流模块，其特征是:由整流二极管，滤波电阻、电容，限流电阻组成，前述各元器件之间依次电连接。
7.根据权利要求1所述低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路，其特征在于:所述通讯模块，系射频读卡机芯片；该模块通过IIC串行通信接口与中央处理模块连接，通过射频场通信接口与射频发送及接收模块连接。
8.根据权利要求1所述低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路，其特征在于:所述中央处理模块，系单片机芯片；该模块通过输入输出接口与正弦波发生模块和放大驱动模块连接，通过模拟输入接口与回波整流模块连接，通过IIC串行通信接口与通信模块连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种低功耗模式下实时监测非接触式IC卡的电路，由电源模块，正弦波发生模块，放大驱动模块，射频发送及接收模块，回波整流模块，通讯模块，中央处理模块组成，各模块之间前后依次电连接。所述电源模块，主要由稳压芯片和滤波电容组成；所述正弦波发生模块，主要由石英晶振、负载电容、反馈电路组成；所述放大驱动模块，主要由逻辑门电路组成；所述射频发送及接收模块，主要由滤波电感、电容，天线匹配电容及射频天线组成；所述回波整流模块,主要由整流二极管和滤波电路组成；所述通讯模块，系射频读卡机芯片组成；所述中央处理模块，系单片机组成。本实用新型适用于非接触射频通信尤其适用于超低功耗射频通信中，用于实时检测射频卡片是否进入射频场内。该检测装置,具有成本低，寿命长，抗干扰能力强，工作稳定的优点。
【IPC分类】G06K7-00
【公开号】CN204270313
【申请号】CN201420768512
【发明人】宁立红, 关庆玺, 靳磊, 常义, 叶玉翠
【申请人】西安仓实电子科技有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年12月8日