基于曼徹斯特碼解碼的125KHZ射頻卡設(shè)計(jì)

摘 要：科技應(yīng)用日新月異，射頻技術(shù)開始涌入到人們?nèi)粘Ｉ钪懈鱾€(gè)方面，文章介紹一種基于曼徹斯特碼解碼的125KHZ射頻卡設(shè)計(jì)方案，以STM8為核心控制器，通過諧振、檢波、濾波放大等硬件電路來完成ID卡號(hào)的編碼過程，利用軟件程序計(jì)算曼徹斯特碼高低電平的時(shí)間來確定有效跳變，成功實(shí)現(xiàn)解碼；本設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是充分保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：STM8；125K；射頻卡；曼徹斯特碼解碼

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)整體框圖如圖1所示，首先將信號(hào)通過三極管推挽電路進(jìn)行功率放大，提高發(fā)射的距離，信息承載在125K的載波頻率上，載波是由STM8提供方波的信號(hào)，再將檢波和濾波放大后的信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行解碼，最終通過PC機(jī)顯示出ID卡號(hào)。

2 曼徹斯特碼介紹

曼徹斯特碼，是一種用電平跳變來表示1或0的編碼方式，即每個(gè)碼元均用兩個(gè)不同相位的電平信號(hào)表示，也就是一個(gè)周期的方波，但是1和0碼正好相反；如波形從高電平跳變到低電平表示“1”，從低電平跳變到高電平表示“0”，由于每個(gè)碼元均由兩個(gè)不同的相位表示，所以曼徹斯特碼有非常豐富的時(shí)鐘信號(hào)，即使有多個(gè)相同碼元連續(xù)出現(xiàn)，也可以根據(jù)跳變找到同步信號(hào)，減少了在解碼過程中的誤碼率；信號(hào)在傳輸過程中沒有直流分量，因此具有較強(qiáng)的抗干擾性能，但是數(shù)據(jù)傳輸速率只有調(diào)制速率的一半。

3 硬件設(shè)計(jì)

硬件電路如圖2所示，主要由推挽功率放大電路、諧振電路、檢波電路、濾波放大電路組成。

推挽功率放大電路：STM8產(chǎn)生125KHZ的載波信號(hào)經(jīng)過限流電阻送入三極管推挽功率放大電路，再通過線圈發(fā)送出去。

諧振電路：線圈與電容組成諧振電路，諧振頻率f=1/2為125KHZ，諧振電路的作用是使線圈上獲得更大的電流，盡可能獲得最大的能量，使發(fā)射距離達(dá)到最遠(yuǎn)。

檢波電路：主要用來濾除125KHZ的載波信號(hào)，還原原始數(shù)據(jù)信號(hào)，電路由檢波二極管、電阻和電容組成。

濾波放大電路：濾除外界干擾噪聲，并將信號(hào)進(jìn)行放大，放大電路采用LM358集成運(yùn)放，放大倍數(shù)根據(jù)電阻電容參數(shù)來確定，放大后的信號(hào)從輸出腳送到單片機(jī)進(jìn)行解碼。

4 軟件解碼

125KHZ載波的產(chǎn)生和ID卡解碼需要軟件來實(shí)現(xiàn)，64位的數(shù)據(jù)信息主要包括：9位同步頭、10個(gè)行校驗(yàn)為、4個(gè)列校驗(yàn)位、40位數(shù)據(jù)、一個(gè)停止位。

解碼方法：

（1）先找到9個(gè)同步頭（111111111），這是數(shù)據(jù)開始的標(biāo)志，一旦判斷出有9個(gè)連續(xù)的1出現(xiàn)，后面的數(shù)據(jù)便是正確有效的數(shù)據(jù)；

（2）將每組數(shù)據(jù)找出，經(jīng)過行校驗(yàn)來判斷該組數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)，每列完成之后進(jìn)行列校驗(yàn)；

（3）最后根據(jù)停止位來結(jié)束本組64位數(shù)據(jù)。

軟件具體實(shí)現(xiàn)方法：

設(shè)置標(biāo)志位，判斷高電平持續(xù)時(shí)間，即根據(jù)長(zhǎng)跳短跳來找出有效位和空跳，將高電平的個(gè)數(shù)存放在數(shù)組中，與標(biāo)志位進(jìn)行比較，大于標(biāo)志位即為有效數(shù)據(jù)，小于標(biāo)志位即為空跳，將無效數(shù)據(jù)丟棄，每檢測(cè)一個(gè)數(shù)據(jù)都是以上一個(gè)數(shù)據(jù)作為依據(jù)來判決，該過程通過單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)束語

文章提出一種基于曼徹斯特碼解碼的125K射頻卡的設(shè)計(jì)方案，核心控制器提供125KHZ的載波信號(hào)，經(jīng)過推挽功率放大電路、諧振電路、檢波電路、濾波放大電路來完成硬件的編碼過程，再通過軟件程序來實(shí)現(xiàn)曼徹斯特碼的解碼，根據(jù)曼徹斯特碼的高低電平的特點(diǎn)和豐富的時(shí)鐘信號(hào)，完整的解出原始信號(hào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。

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*通訊作者（指導(dǎo)教師）：胡安正，湖北文理學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院。