基于ZigBee技術(shù)的二代身份證讀卡器設(shè)計
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1．2 無線通信電路
無線通信電路是讀卡器中重要的組成部分，承擔(dān)了無線網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間、節(jié)點與網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)交換任務(wù)，本設(shè)計無線射頻芯片選用Chipcon公司生產(chǎn)的CC2420。CC2420是一款符合IEEE 802．15．4規(guī)范的2．4 GHz射頻收發(fā)器，它基于Chipcon公司的SmartRF03技術(shù)，以O(shè)．18 μm CMOS工藝制成，數(shù)據(jù)傳輸速率達250 kbps，外圍元件極少，性能穩(wěn)定且功耗極低，其供電壓可低至2．1 V，適合于電池供電。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/156945.htm
如圖3所示，它的外圍電路包括晶振時鐘電路、射頻輸入／輸出匹配電路和微控制器接口電路三個部分。芯片本振信號既可由外部有源晶體提供，也可由內(nèi)部電路提供。由內(nèi)部電路提供時需外加晶體振蕩器和兩個負(fù)載電容。電容的大小取決于晶體的頻率及輸入容抗等參數(shù)，當(dāng)采用16 MHz晶振時其電容值約為22 pF。射頻輸入／輸出匹配電路主要用來匹配芯片的輸入／輸出阻抗，使其輸入／輸出阻抗為50 Ω，同時為芯片內(nèi)部的PA及LNA提供直流偏置。MCU通過4線SPI總線(SI、SO、CSn、SCLK)設(shè)置芯片的工作模式并實現(xiàn)讀／寫緩存數(shù)據(jù)、讀／寫狀態(tài)寄存器等。CC2420使用SFD、FIFI、FIFOP和CCA等4個引腳向MCU反映收發(fā)數(shù)據(jù)的狀態(tài)。
1．3 電源電路
設(shè)計中考慮到應(yīng)對各種復(fù)雜的應(yīng)用場合，采用以太陽能為能源，以雙電層超級電容器與鋰電池為儲能設(shè)備構(gòu)成自供電裝置，提供讀卡器工作電壓。如圖4所示，圖中主要電源器件型號與參數(shù)分別為：太陽能電池6 V／350 mA；超級電容180 F／2．7V，2只串聯(lián)雙電層電容器；鋰電池3．7 V／3300 mA；穩(wěn)壓電路寬電壓升降壓DC／DC OUT 3．3V／200 mA。太陽能電池在光照作用下，產(chǎn)生約6 V的開路電壓和350 mA的短路電流，對鋰電池、超級電容充電，并向讀卡器工作提供能量。上述器件的選取基于以下原因：
①讀卡器設(shè)計工作電壓為3．3 V，讀卡時瞬間工作電流約100 mA，持續(xù)時間1 s。突發(fā)連續(xù)讀卡次數(shù)800次。
②太陽能電池具有綠色環(huán)保的優(yōu)點，它將光能轉(zhuǎn)化電能儲存在超級電容與鋰電池中，同時向讀卡器提供工作電壓，是主供電設(shè)備。
③超級電容具有充放電次數(shù)多(>50 000次)、瞬間放電電流大(>1 A)、充電速度快等優(yōu)點，與讀卡動作發(fā)生情況極為相似，是次供電設(shè)備。
④鋰電池具有持續(xù)供電時間長、充電時間長、充電次數(shù)較少(1000次)等特點，用以應(yīng)對太陽光線不足、持續(xù)讀卡次數(shù)多的特殊情況，是后備供電設(shè)備。
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