基于AT89C2051单片机的门禁系统应答器电路设计

很多朋友对基于AT89C2051单片机的门禁系统应答器电路设计不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

射频识别系统主要由阅读器、天线、应答器等硬件设备和数据采集处理中间件等软件组成。在该系统中，应答器的硬件部分可分为天线、电源电路、收发电路、控制电路和存储器。下面介绍构成门禁射频识别系统的应答器电路设计。1.应答器天线的设计

应答器天线和阅读器天线一样，用直径为6.6cr、0.5cm的10匝线圈代替，要求应答器的天线回路也工作在谐振状态。通过电感2。应答机电源电路的设计

该系统要求应答器是无源的。如上所述，整个应答机电路所需的能量都需要从天线获得，所以电源电路的设计就成为了应答机设计的关键。应答机中的控制器和外围电路都需要大约Sv DC电源，所以从天线设计中获取5v DC电源是整个电源电路设计的核心内容，电路设计如下图所示。

来自天线的信号都是交流分量。为了得到DC分量，它们必须通过整流桥进行整流。由于天线工作在高频，桥式整流器应选择高频二极管。为了获得更稳定的5V电源。这里选用了使用方便的可调分流基准芯片TIA31。它包含2.5V的基准电压。当在REF端引入输出反馈时，该器件可以通过从阴极到阳极的大范围分流来控制输出电压。

当R1和R2的电阻值确定后，它们将反馈引入Vo的分压。如果Vo增大，反馈量增大，TL43l的分流也增大，进而导致Vo减小。

显然，当VI等于基准电压时，这种深度的负反馈电路一定是稳定的。VO=(左/R2) VI(参考)。通过选择不同的Rl和R2值，可以获得2.5V至36V范围内的任何输出电压.当R1=R2时，Vo=5V。需要注意的是，选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，即通过阴极的电流要大于1mA。此处选择R1=R2=10k。从公式Vo=(l Rl/R2)V1(ref)可知，vcc可以精确控制到5v，同时也起到稳压的作用。

3.应答器接收电路的设计。对于接收电路，由于能量问题，不能直接使用与阅读器相同的接收电路，必须考虑低功耗、尽可能简单的电路。和阅读器接收到的信号一样，应答器接收到的信号也是根据天线上能量的变化来解调的，所以也需要检测。检测电路和天线之间的连接方式如下图所示。检测电路与读取器检测电路相同，并且每个元件的功能相同。

检测后的关键是如何设计一个低功耗、简单的电路，从被检测信号中获得所需的信号。这里采用了芯片CD4069的巧妙运用，如上图所示。CD4069由六个低功耗CMOS反相器电路组成，其中利用了CMOS电路的传输特性，如下图所示。

一个1m电阻并联在一个逆变器的输入和输出之间。由于电阻是线性元件，其特性曲线与CMOS电路的传输特性曲线相交于一点，该点为电路的静态工作点，如下图所示。可以看出，静态工作点在CMOS电路特性曲线的线性转折区。只要信号稍有变化，电路就会有高增益输出，也就是信号会被放大。

然后由一个反相器输出，使信号和检测输入信号相同，也对信号起到一定的整形作用，使sjjs端子发出的信号可以被单片机直接读取。C501是耦合电容。电阻器R11用于调节输出端的静态电位。上图中的连接方式使输出端静态时输出电压为负，信号相加后得到的脉冲波形得到调整。R11的大小可以根据需要的波形来确定(通常是几兆欧)。

4.转发器传输电路的设计如上所述。该系统采用的调制方式是负载调制，因此应答器必须改变自身阻抗来实现信号传输。电路设计如下图所示。

整个发送电路只使用一个NPN晶体管，通过这个晶体管控制整个转发器的负载。TZXH终止控制器输出的调制信号。当调制信号为“0”(低电平)时，晶体管处于截止状态，天线的负载等于整个电路的阻抗。当调制信号为“1”(高电平)时，三极管导通。此时天线两端相当于接地，地成为整个天线的负载，降低了电路的Q值。

正是通过这个过程，从阅读器天线耦合的应答器天线的能量发生变化，进而实现负载调制，完成信号传输。

5.控制电路和存储器的设计。

因为应答器工作所需的所有能量都是通过天线的整流稳压获得的，所以考虑到天线的效率和整个电路的能量需求，应答器应该尽可能选择低功耗的芯片。为此，应答器部分的控制器选用低功耗、宽电压工作范围的AT89C2051(2.7V-6V)。它的外部晶体振荡器也选择6 MHz。连接方式与阅读器相同。因为应答器的控制器只有进入阅读器的工作范围才能正常工作，所以微控制器在这里只需要上电复位即可。

此外，应答器应具有存储功能。考虑到能源问题，这里选用了电压工作范围为1.8V-6V的低功耗存储芯片CAT24WC01。引脚排列如下图所示。

如下图所示，控制器各引脚的具体连接方式为：P3.0端口接24C01时钟控制端的SCL，P3.1端口接24C01数据收发端的SDA。P1.5~P1.7分别连接到24C01的地址控制端子ao ~ a2P1.4端口用于数据接收，连接应答器接收电路的sjjs端；P1.3端口用于数据传输，连接应答器发射电路的TZXH端子；电源Vcc与电源电路的Vcc端子连接。结论：通过对应答器电路系统的设计研究和实验，基本达到了预期的效果。责任编辑；基线

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