07全国大学生电子设计竞赛(报告正文).pdfVIP

设计报告 中文摘要 本系统为一套无线识别装置。该装置由阅读器、应答器、耦合线 圈及周边电路组成，同时阅读器和应答器即为接收机，又为发射机， 从而构成双路发射接收系统。阅读器识别应答的有无、校验和显示识 2 别结果；应答器接收阅读器的信号、校验和在 E PROM 上存储、读取数 据。 阅读器和应答器的核心电路采用无线收发芯片 nRF905 ，通过单 片机对该芯片 SPI 接口进行配置， 实现芯片 SPI 编辑、 接收和发送模 式之间的切换，从而实现双路收发控制。通过单片机对芯片 SPI 接口 中 CRC 校验（ 16 位）的配置和算法编程实现对数据的校验。此外， 利用电磁场理论与耦合线圈匹配理论，实现对应答器的能量供给。 经测试， 系统无线传输距离大于 5cm ，识别正确率 100% ，识别 时间小于 1 秒，系统稳定。本系统达到了题目的基本要求与部分发挥 要求。 一、系统方案设计 - 2 - 1 ．系统分析 - 2 - 2 ．技术方案 - 4 - 二、理论分析与计算 - 4 - 1 ．耦合线圈匹配理论 - 4 - 2 ．阅读器 / 应答器 发射 / 接收 电路分析 - 5 - 三、电路与程序设计 - 6 - - 1 - 一、系统方案设计 1 ．系统分析 为实现单片机和微机之间的无线数据传输，首先需要选择合适的无线收发的器件或者是 模块，其次需要了解该器件或者是模块如何与单片机以及微机连接。 （1） 核心器件的选择 由于无线收发芯片的种类和数量比较多，如何在设计中选择所需要的芯片非常关键。 收发芯片数据传输的编码方式 采用专用编码的芯片，在编程上会需要较高的技巧和经验，需要更多的内存和程序 容量，并且外接编码芯片大大降低数据传输的效率，一般仅能达到标称速率的 1/ 3。而采 用内置编码（曼彻斯特编码）传输的芯片，如 nRF905系列的芯片，应用以及编程非常简 单，传输的效率很高，编程开发工作也很方便。 外围元件数量 芯片外围元件数量决定了模块的体积和重量，以及整个系统的复杂性，因此应该选 择外围元件少的收发芯片，这方面 nRF905是一个较为理想的选择。 功耗 由于无线收发芯片是应用在测控系统上，因此功耗非常重要，应该根据需要选择综 合功耗较小的模块。 发射功率 在同等条件下，为了保证有效的可靠的通信，应该选用发射功率较高的产品。 收发芯片的封装和管脚数 较少的引脚以及较小的封装， 有利于减少 PCB面积，适合测控制系统的设计。 nRF905 仅 20 脚，是管脚和体积最小的。芯片比较和选择如表 1 所示。 表 1 芯片的比较和选择 芯片 nRF905 RF2915 BC418 XC1201 CC400 指标 Nordic RFMD Bluechip