基于藍(lán)牙通信的移動抄表終端的設(shè)計(jì)

作者：李凱秦理想杜君王宏志劉立宗時(shí)間：2015-10-09 來源：電子產(chǎn)品世界

加入技術(shù)交流群
- 掃碼加入
  和技術(shù)大咖面對面交流
  海量資料庫查詢

編者按：新型智能電表增加了電子標(biāo)簽和電子封印要求，通過智能標(biāo)簽和封印管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電子化、信息化管理，完善了計(jì)量部門日常對電表的巡檢監(jiān)督監(jiān)察。本文提出了一種適用于新型智能電表的移動抄表終端的方案設(shè)計(jì)。針對安卓設(shè)備的大量普及，藍(lán)牙技術(shù)具有低功耗、低成本的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于藍(lán)牙通信的抄收智能電表信息的方案。移動抄表終端的硬件設(shè)計(jì)采用模塊化思想，設(shè)計(jì)了電源管理電路、主控芯片控制電路、藍(lán)牙模塊電路、RS485電路、紅外電路、高頻RFID(13.56MHz)電路和超高頻RFID(860~960MHz)模塊電路。該方案成本低

　　RS485通信為差分信號傳輸，為消除在通信電纜中信號反射在通信過程中，在RS485通信終端加偏置電阻R36的方法減弱反射信號對通信的影響，R36的具體阻值需要根據(jù)實(shí)際線路進(jìn)行調(diào)試確認(rèn)。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/280690.htm

1.5 紅外模塊

基于藍(lán)牙-7.jpg

　　圖7是紅外模塊的通信電路。移動抄表終端的紅外模塊電源通過P溝道MOS管Q4實(shí)現(xiàn)控制。紅外接收器U6是AT138RV3，它的工作電壓是+5V，而單片機(jī)是+3V系統(tǒng)，故采用R31、R32分壓方式實(shí)現(xiàn)單片機(jī)數(shù)據(jù)接收采樣，R31=30k，R32=58k。紅外發(fā)射器HL5采用AT205B，抄表要求紅外通信距離大于5米，需要提高紅外發(fā)射功率保證通信距離，設(shè)計(jì)上三極管Q8工作在飽和狀態(tài)，Q8為NPN管2N8050。經(jīng)實(shí)際調(diào)試，三極管Q8基極電流為3mA，R20=1k;紅外發(fā)射電流為70mA左右，R30=50?。

1.6 高頻RFID模塊

　　移動抄表終端選用了NXP公司的MF RC522進(jìn)行高頻RFID(13.56MHz)的電路設(shè)計(jì)。芯片具有功耗低、尺寸小、成本低的優(yōu)點(diǎn)，支持ISO/IEC 14443A通信協(xié)議，可以通過SPI、I²C和串行UART方式實(shí)現(xiàn)與主控芯片的通信。電路設(shè)計(jì)中采用了通信速率更快的SPI方式。高頻RFID的具體硬件電路圖如圖8所示。

基于藍(lán)牙-8.jpg

　　在天線的匹配中為保證產(chǎn)生一個(gè)盡可能強(qiáng)的電磁場，天線的輸出能量必須保證足夠的通帶范圍來傳送調(diào)制后的信號。L1=L2=1μH，C7=C9=56pF，C6=C11=47pF，其組成的LC諧振電路對由包絡(luò)信號調(diào)制的13.56MHz的載波能量進(jìn)行濾波。C3、C12、C5、C10、R5、R6組成了阻抗匹配電路，電阻電容值跟天線線圈設(shè)計(jì)有關(guān)。C1、C13、R1、R2組成了信號接收電路，其工作原理是利用了卡的響應(yīng)信號在副載波的雙邊帶上都具有調(diào)制這一功能進(jìn)行的。信號接收使用了RC522內(nèi)部產(chǎn)生的VMID電勢作為Rx管腳的輸入電勢。為了穩(wěn)定VMID輸出，需在VMI和GND之間連接一只電容C13。接收電路需在RX和VMID之間接一分壓電路。C13 =0.1μF，C1=0.1μF，R1=820?，R2=5.1k。關(guān)于MFRC522的具體硬件電路設(shè)計(jì)及天線匹配設(shè)計(jì)見相關(guān)資料^[15-16]。

　　在實(shí)際測試中，高頻RFID模塊能與電子封印實(shí)現(xiàn)3cm的距離通訊(有效距離與電子封印功耗、電子封印天線大小、工作環(huán)境相關(guān))。

1.7 超高頻RFID模塊

　　JT2860是一款由深圳捷通科技有限公司推出的超高頻RFID(902~928MHz)讀寫模塊，具有低功率輸出、體積小、貼片式模塊的特點(diǎn)，其最大輸出功率為24dBm，最大電流為200mA，功耗1.5W。模塊采用了40mm*40mm大小、3dBi的陶瓷天線，通信距離可達(dá)到0.8m~1.2m。支持ISO18000-6C(EPC G2)協(xié)議，對外提供了UART通信接口，默認(rèn)通信速率為9600bps。

基于藍(lán)牙-9.jpg

　　圖9為超高頻模塊通信電路，模塊工作電壓為+5V，電源通過P溝道MOS管Q1實(shí)現(xiàn)控制。C19=0.1μF，C47=10μF，用來濾波和增強(qiáng)輸出電壓的電容。指示燈HL6在模塊讀卡時(shí)會閃爍點(diǎn)亮。模塊提供的UART接口電平為3V信號，與主控芯片STM32F103R8可以直接進(jìn)行通信。

　　在實(shí)際測試中，超高頻模塊RFID讀取電子標(biāo)簽的距離達(dá)到100cm，寫入距離達(dá)到15cm(有效距離與天線、電子標(biāo)簽及工作環(huán)境相關(guān))。