PIC16F639在被動(dòng)無鑰門禁系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用
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圖5：應(yīng)答器電路的每個(gè)諧振天線必須調(diào)諧到基站單元的載波頻率，
以達(dá)到最佳信號(hào)接收狀態(tài)
實(shí)際應(yīng)用有可能發(fā)生電池意外地暫時(shí)脫離電路的情況，例如當(dāng)應(yīng)答器掉落到硬質(zhì)表面上時(shí)。如果發(fā)生此種情況，存儲(chǔ)在MCU中的數(shù)據(jù)可能無法正確恢復(fù)。為避免電池意外脫離，用戶可考慮采用后備電池電路。后備電池電路能向應(yīng)答器暫時(shí)提供VDD電壓。建議在精密應(yīng)答器中采用這種電路，但并不是所有應(yīng)用都必須采用它。在圖2中，D4和C1構(gòu)成了電池后備電路。當(dāng)電池連接時(shí)，C1被完全充電，當(dāng)電池短暫斷開時(shí)，C1提供VDD電壓。
當(dāng)應(yīng)答器處于無電池運(yùn)行時(shí)稱為無電池模式。在圖2中，二極管D1、D2、D3和C1構(gòu)成無電池模式的電源電路。當(dāng)應(yīng)答器線圈產(chǎn)生電壓時(shí)，線圈電流流過二極管D1和D2為C1充電，C1可為應(yīng)答器提供VDD電壓。當(dāng)PIC16F639用于需要無電池運(yùn)行的防碰撞應(yīng)答器應(yīng)用中時(shí)，這種電源電路很有用。根據(jù)不同應(yīng)用，無電池模式下C1電容值從幾微法到幾法不等。
圖6：在基站電路中，電流驅(qū)動(dòng)器U1放大來自MCU的125 kHz方波脈沖的功率。
U1的方波脈沖輸出通過由L1、C2、C3和C4組成的LC串聯(lián)諧振電路后變成正弦波。
應(yīng)答器電路具有三個(gè)外部LC諧振電路、五個(gè)按鈕開關(guān)、一個(gè)用于UHF數(shù)據(jù)發(fā)送的433.92MHz諧振器和幾個(gè)用于后備電池模式的元件。
每個(gè)LC諧振電路都連接到LC輸入和LCCOM引腳?？招咎炀€連接到LCX輸入，兩個(gè)鐵氧體磁棒電感連接到LCY和LCZ引腳。LCCOM引腳為三個(gè)天線連接的公共引腳，通過C11和R9接地。每個(gè)諧振天線必須調(diào)諧到基站單元的載波頻率，以達(dá)到最佳信號(hào)接收狀態(tài)(圖5)?？衫妹總€(gè)通道的內(nèi)部電容將天線調(diào)諧到最佳狀態(tài)。
器件初始上電時(shí)，數(shù)字部分利用SPI(CS、SCLK/ALERT和SDIO)對(duì)AFE配置寄存器進(jìn)行編程。由于AFE輸入靈敏度高(約3mV峰峰值)，AFE對(duì)環(huán)境噪聲非常敏感，所以必須采取措施避免沿PCB走線上產(chǎn)生過多交流噪聲。在VDD和VDDT引腳分別使用電容C6和C12濾除噪聲。
二極管D1和D2及電容C5用于電池后備模式，二極管D2、D3和D7及電容C5用于無電池模式。為使無電池模式穩(wěn)定運(yùn)行，需要較大的C5容值。電容C5通過二極管D3和D7保存來自電池和線圈電壓的電荷。當(dāng)電池暫時(shí)斷開時(shí)，C5儲(chǔ)存的電荷可維持PIC16F639器件的供電。二極管D3和D7穿過空芯線圈相互連接，在三個(gè)外部LC諧振天線中產(chǎn)生強(qiáng)大的線圈電壓。
一旦檢測(cè)到有效輸入信號(hào)，數(shù)字MCU部分即被喚醒，如果命令信號(hào)有效，則發(fā)出一個(gè)響應(yīng)。
應(yīng)答器可使用內(nèi)部調(diào)制器(LF對(duì)講)或外部UHF發(fā)送器發(fā)出響應(yīng)。每個(gè)模擬輸入通道在輸入和LCCOM引腳間有一個(gè)內(nèi)部調(diào)制器(晶體管)。如果AFE從數(shù)字MCU部分接收到箝位或斷開箝位的命令，內(nèi)部調(diào)制器就會(huì)分別導(dǎo)通和關(guān)斷。天線電壓分別根據(jù)箝位或斷開箝位命令進(jìn)行箝位和斷開箝位，這稱為LF對(duì)講。LF對(duì)講只在近距離應(yīng)用中使用?；究梢詸z測(cè)應(yīng)答器天線電壓的變化并重建調(diào)制數(shù)據(jù)。
在長距離應(yīng)用中，應(yīng)答器采用UHF發(fā)送器。由UHF(433.92 MHz)諧振器U2和功率放大器Q1構(gòu)成一個(gè)用按鍵通斷的UHF發(fā)送器。電容C2和C3的容量都在約20pF的范圍內(nèi)，具體取決于線路布局。一般由印刷電路板的金屬走線而形成的L1是一個(gè)UHF天線，增大其環(huán)路面積后效率將顯著提高。
當(dāng)MCU I/O引腳輸出邏輯高電平時(shí)，UHF發(fā)送器部分導(dǎo)通，否則關(guān)閉。RC5輸出為UHF信號(hào)的調(diào)制數(shù)據(jù)，可由基站的UHF接收器重建。
基站電路
基站單元包括一個(gè)MCU、125kHz的發(fā)送器/接收器和一個(gè)UHF接收器模塊。基站發(fā)出125kHz的低頻命令信號(hào)，并通過UHF和LF接收來自應(yīng)答器的響應(yīng)。發(fā)出LF命令后，基站通過LF或UHF鏈路檢查是否有響應(yīng)。
125kHz發(fā)送器產(chǎn)生一個(gè)基于MCU的脈寬調(diào)制器(PWM)輸出的載波信號(hào)。電流驅(qū)動(dòng)器U1放大來自MCU的125kHz方波脈沖的功率。U1的方波脈沖輸出通過由L1、C2、C3和C4組成的LC串聯(lián)諧振電路后變成正弦波。L1為用于125kHz LF天線的空芯電感(圖6)。
當(dāng)LC串聯(lián)諧振電路調(diào)諧到PWM信號(hào)的頻率時(shí)，天線輻射最強(qiáng)。在諧振頻率處，LC電路阻抗最小，這使得L1負(fù)載電流最大，從而產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場。用戶可通過監(jiān)視L1上的線圈電壓調(diào)諧LC電路。二極管D1后的各個(gè)元件用來接收來自應(yīng)答器的LF對(duì)講信號(hào)。當(dāng)應(yīng)答器以LF對(duì)講作出響應(yīng)后，L1上的線圈電壓會(huì)由于應(yīng)答器線圈電壓產(chǎn)生的磁場而改變。由于應(yīng)答器線圈電壓最初是由基站天線(L1)產(chǎn)生的，所以響應(yīng)電壓與初始電壓的相位相差180o。因此，在給定條件下，L1上的電壓將隨著應(yīng)答器的線圈電壓變化。
可通過包絡(luò)檢波器和由D1和C5構(gòu)成的低通濾波器檢測(cè)L1上線圈電壓的變化。檢測(cè)到的包絡(luò)信號(hào)通過有源增益濾波器U2A和U2B。經(jīng)過解調(diào)的模擬輸出被饋送到MCU的比較器輸入引腳，以進(jìn)行脈沖整形。比較器輸出可在TP6上得到，并由MCU解碼。(end)
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