基于曼徹斯特碼解碼的125KHZ射頻卡設計

摘 要：科技應用日新月異，射頻技術開始涌入到人們日常生活中各個方面，文章介紹一種基于曼徹斯特碼解碼的125KHZ射頻卡設計方案，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卡號的編碼過程，利用軟件程序計算曼徹斯特碼高低電平的時間來確定有效跳變，成功實現解碼；本設計的最大優(yōu)點是充分保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

關鍵詞：STM8；125K；射頻卡；曼徹斯特碼解碼

1 系統(tǒng)總體結構

系統(tǒng)整體框圖如圖1所示，首先將信號通過三極管推挽電路進行功率放大，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，再將檢波和濾波放大后的信號送入單片機進行解碼，最終通過PC機顯示出ID卡號。

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，即每個碼元均用兩個不同相位的電平信號表示，也就是一個周期的方波，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”，由于每個碼元均由兩個不同的相位表示，所以曼徹斯特碼有非常豐富的時鐘信號，即使有多個相同碼元連續(xù)出現，也可以根據跳變找到同步信號，減少了在解碼過程中的誤碼率；信號在傳輸過程中沒有直流分量，因此具有較強的抗干擾性能，但是數據傳輸速率只有調制速率的一半。

3 硬件設計

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產生125KHZ的載波信號經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)射距離達到最遠。

檢波電路：主要用來濾除125KHZ的載波信號，還原原始數據信號，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，并將信號進行放大，放大電路采用LM358集成運放，放大倍數根據電阻電容參數來確定，放大后的信號從輸出腳送到單片機進行解碼。

4 軟件解碼

125KHZ載波的產生和ID卡解碼需要軟件來實現，64位的數據信息主要包括：9位同步頭、10個行校驗為、4個列校驗位、40位數據、一個停止位。

解碼方法：

（1）先找到9個同步頭（111111111），這是數據開始的標志，一旦判斷出有9個連續(xù)的1出現，后面的數據便是正確有效的數據；

（2）將每組數據找出，經過行校驗來判斷該組數據是否出錯，每列完成之后進行列校驗；

（3）最后根據停止位來結束本組64位數據。

軟件具體實現方法：

設置標志位，判斷高電平持續(xù)時間，即根據長跳短跳來找出有效位和空跳，將高電平的個數存放在數組中，與標志位進行比較，大于標志位即為有效數據，小于標志位即為空跳，將無效數據丟棄，每檢測一個數據都是以上一個數據作為依據來判決，該過程通過單片機定時器/計數器來實現。

5 結束語

文章提出一種基于曼徹斯特碼解碼的125K射頻卡的設計方案，核心控制器提供125KHZ的載波信號，經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現曼徹斯特碼的解碼，根據曼徹斯特碼的高低電平的特點和豐富的時鐘信號，完整的解出原始信號，實現系統(tǒng)的功能。

參考文獻

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*通訊作者（指導教師）：胡安正，湖北文理學院 物理與電子工程學院。