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1 智能無(wú)線(xiàn)通信 智能無(wú)線(xiàn)通訊要求自動(dòng)操作，即不需要使用者按任何按鈕，系統可以自己檢測或發(fā)送信號，100%獨立，在不同的環(huán)境下可以自學(xué)習和自適應，在有噪音的環(huán)境下可以排除噪音正常的工作。 上述智能無(wú)線(xiàn)通訊系統有很多的要求，第一個(gè)要求是體積小、成本低，解決方案用一個(gè)智能的單片機來(lái)實(shí)現，單片機由數字和模擬前端組合成一個(gè)芯片；第二個(gè)要求是經(jīng)濟的雙向通訊，基站命令用125KHz低頻發(fā)送，高頻響應，用低頻發(fā)送成本逐漸降低；第三個(gè)要求是通訊距離在2米以上，其應答器有高度的輸入靈敏度，在3毫伏左右；工作在有噪聲的環(huán)境下，因為在一般環(huán)境下有很多的噪音干擾，所以在設計系統的時(shí)候要求有高度的靈敏度非常重要；此外就是消除天線(xiàn)的方向性，因為控制信號不可能一直從一個(gè)方向發(fā)來(lái)，特別是隨身攜帶的單元，發(fā)送的方向不可能控制，所以在應答器板上使用三個(gè)方向的天線(xiàn)XYZ，不管信號從哪個(gè)方面來(lái)都可以接收到；再者是對電池壽命的要求，因為有一些電池是用來(lái)作汽車(chē)里面胎壓檢測系統的，不可能每6個(gè)月打開(kāi)換電池，所以采用喚醒濾波器以減少電流使用；最后是數據的安全性要求，發(fā)送信號加密，收到信號時(shí)再解密，使用加密解密的算法有很多，Microchip用Keylock算法。 圖1所示是一個(gè)智能被動(dòng)無(wú)匙門(mén)禁系統，圖示系統和普遍使用的系統有相似的地方也有完全不同的地方，左邊基站由一個(gè)單片機和高頻的發(fā)送器和低頻發(fā)送器與接收器組成，基站發(fā)出125KHz的低頻命令，當右面的智能接收器收到信號時(shí)會(huì )處理信號，信號達到一定的要求使用高頻或低頻作為響應。智能的接收器有3個(gè)接收方向XYZ，不管信號從哪個(gè)方向送來(lái)都可以接收到這個(gè)信號，而且使用者不需要任何的按鈕。這樣的智能接收器可以自動(dòng)的接收信號、發(fā)送信號和處理信號。 圖2所示是PKE應答器原理圖，圖中的PIC16F639是由PIC16F636和MCP2030構成，其中MCP2032是模擬前端，PIC16F636是另外一個(gè)單片機，使用PIC16F636和模擬前端組合在一起主要是因為PIC16F636有Keylock加密解密的功能，如果使用者不需加密解密功能則可以使用2030模擬前端和其他的單片機組合。 2 應用示例 在汽車(chē)系統應用中有很多智能應答器的使用，如智能車(chē)輛出入系統、引擎防盜鎖止系統(如圖3所示)和胎壓監測系統（TPMS）。 智能PKE應答器不僅適用在汽車(chē)里面，也可以應用在其它地方，如車(chē)庫開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)、公共停車(chē)場(chǎng)，很多汽車(chē)如果有智能應答器，汽車(chē)靠近停車(chē)場(chǎng)時(shí)門(mén)會(huì )自動(dòng)打開(kāi)。 胎壓檢測系統(如圖4所示)的顯示組主要由三個(gè)單位組成：一個(gè)在輪胎里面，圖中左下角由智能單片機、胎壓傳感器和高頻發(fā)送器組成；右角上方是基站，主要由一個(gè)單片機和一個(gè)高頻的接收器組成；右方下角是低頻觸發(fā)器，一般放在靠近輪胎很近的車(chē)身部分，使用時(shí)每3或4秒低頻觸發(fā)器會(huì )發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)命令給輪胎單位，輪胎里面的智能單片機收到的信號達到要求時(shí)，會(huì )告訴胎壓傳感器去測量輪胎的溫度和胎壓，然后再由高頻發(fā)送器把胎壓的數據發(fā)給基站。 3 可編程數字喚醒濾波器 使用喚醒濾波器的目的主要是減少工作電流，從而可以延長(cháng)電池的壽命。一般情況下，數字部分一直保持在睡眠狀態(tài)，以達到最低的電流使用。而模擬前端不停地尋找輸入信號，只有在達到預定的波形也即輸入信號達到要求時(shí)，模擬前端才會(huì )去喚醒濾波器。 4 智能被動(dòng)無(wú)鑰門(mén)禁（PKE）系統設計 圖5所示為一個(gè)具有無(wú)電池和后備電池的應答器電路，有些情況下，如果電池接觸不好系統會(huì )沒(méi)有電，可以用磁場(chǎng)來(lái)短暫的給供電，這樣應答器在沒(méi)有電池的情況下照樣可以工作。 系統工作要求是，在應答器方面需要有低頻的電線(xiàn)，高頻發(fā)送器，以及一些系統可選后備電子的電路，此外還要有一個(gè)智能的單片機和單片機的部件；基站系統要求有低頻發(fā)送器、高頻接收器、天線(xiàn)、單片機和單片機的固件部分。 雙向通訊距離有一些參數，應答器需要天線(xiàn)調諧及Q，天線(xiàn)定位使用三維天線(xiàn)，接收靈敏度，輸出信號的調制深度；基站需要輸出功率和接收的靈敏度。 天線(xiàn)設計低頻普遍是采用125KHz，現在使用LC諧振電路；天線(xiàn)類(lèi)型使用空心線(xiàn)圈或者鐵氧體的磁心，LC的諧振頻率和基站的載波頻率相同，范圍被動(dòng)標簽在1米左右，主動(dòng)標簽在5米左右。高頻率從315MHz到960MHz，最常見(jiàn)的是315MHz和433MHz，使用偶極電線(xiàn)刻在PCB上，范圍相對高得多，被動(dòng)標簽大概在5米左右，主動(dòng)標簽在100米左右。 圖6所示為一個(gè)磁通量和天線(xiàn)感應電壓關(guān)系的公式，這里主要是說(shuō)明在判斷感應電壓的時(shí)候看到很多的因素：比如線(xiàn)圈的匝數、接觸器線(xiàn)圈表面積、頻率、接收電線(xiàn)和發(fā)送天線(xiàn)的角度都會(huì )影響到天線(xiàn)感應的電壓。 圖7所示為一個(gè)天線(xiàn)感應電壓和距離的關(guān)系，大圖上顯示了基站和接收器靠的很近的時(shí)候，信號的電壓是200V，小圖則顯示了距離到3米的時(shí)候，電壓的信號只有達到5毫伏峰值，可以看出信號輸入的靈敏度在這里是非常關(guān)鍵的。 我們可以作一下總結，一個(gè)智能無(wú)線(xiàn)通訊系統需要可靠的自動(dòng)操作，具體包括智能的雙向通訊、低系統成本、低頻輸入高靈敏度（這一點(diǎn)比較關(guān)鍵），低功耗以及安全的數據加密和解密，結論是用一個(gè)智能的單片機構建系統可以達到所有要求，因此可以作為一個(gè)可靠的解決方案。 |
