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2025年射频识别芯片在汽车智能防盗报警装置中的应用（共9篇）
篇1：射频识别芯片在汽车智能防盗报警装置中的应用
射频识别芯片在汽车智能防盗报警装置中的应用
摘要：介绍了以TMS3705为射频基站的射频识别系统，给出了其在汽车智能防盗装置中的应用工作原理、硬件组成，以及软件设计方法和软件流程；同时介绍了为提高识别可靠性而对TMS3705信息读取采用的16位循环冗余校验的具体算法。
关键词：TMS3705；射频识别；汽车防盗；CRC校验
射频识别(RadioFrequencyIdentification,以下简称RFID)技术是近几年发展起来的一项新技术，它是射频技术和IC卡技术有机结合的产物。较之普通的磁卡和IC卡，RFID技术具有使用方便、数据交换速度快、便于维护和使用寿命长等优点。特别是它解决了无源（卡中无电源）和免接触这两大难题。与磁卡、IC卡等接触式识别技术不同，RFID系统的应答器和读写器之间无须物理接触就可完成识别功能，因而可实现多目标识别、运动目标识别，因而可应用在更广泛的场合。文中介绍的射频识别系统和相应的数据校验算法是射频识别技术在汽车防盗器中应用的一次成功尝试。
1射频识别基本原理
典型的射频识别系统由应答器（Transponder）、阅读器（Reader）以及数据交换和管理系统等组成。该系统的基本工作原理为：阅读器读写终端不断地发出一组固定频率（一般为134．2kHz）的电磁波信号，这样，当非接触式卡（应答器）片内的一个LC串联谐振电路进入阅读器读写终端的工作区域内，且其工作频率与读写终端发送信号的频率相同时，在电磁波激励下，LC谐振电路产生共振。共振使卡内的电容有了电荷，此时在电容另一端接的一个单向导通电子泵就可以将电容内的电荷送到另一个电容内并存储。当所积累的电荷的电压值达到2V时，这个电压就可作为应答器的工作电源。此时，应答器响应阅读器的要求，并将信息调制，同时发出以供阅读器解调读取。应答器内的E2PROM用来存储其唯一电子标签的ID号（编码长度为64位）以及其它用户数据。
图1
2射频识别汽车防盗报警器设计
本文研制的射频识别系统是以美国德州仪器公司的TMS3705为射频信号读写芯片，并以该公司的RI－TRP－RR2B（只读型）作为应答器。该设计中的基站芯片与微处理器（MCU）的通信只需两根通用I／0口线即可，因而使用起来十分方便。调制解调电路如图1所示.
应答器发射的信号经阅读器天线接收、基站处理后即可送至微处理器的I／O口。送入阅读器的是FSK(FrequencyShiftKeyed)信号，阅读器只负责信号的解调工作，而信号的解码由微处理器来完成。微处理器可根据输入信号的高、低电平持续时间进行解码操作。
2．1RI－TRP－RR2B射频卡中的数据存储格式
RI－TRP－RR2B应答器内共有14字节的数据，其存放顺序如表1所列。用户数据区共有10个字节，其中第2～9字节为用户64位ID区，第10、11字节为CRC校验码。
表1RI-TRP-RR2B内的数据
第1个字节起始字节FEH第2～11个字节用户数据区第12个字节停止字节FEH第13、14个字节第13个字节=第2个字节；第14个字节=3字节
2．2基于射频识别技术的汽车防盗器
该系统以ATMEL公司的AT89C51单片机为核心，其硬件组成如图2所示。该系统由射频识别装置、外部存储器、语音电路、时钟电路、电源管理电路、看门狗和检测控制电路组成。此系统的兼容性很高，可与其它防盗器配套使用，是一种性价比较高的汽车防盗装置。该防盗报警系统的主要功能特点如下：
（1）普通汽车防盗器主要是采用键盘输入方式对司机身份进行识别的，这种方式给驾驶带来诸多不便，而且由于其密码组合有限，较容易被窃取和破译。而采用射频识别技术来识别身份，则可有效解决这一问题。车主只须携带应答器（32mm）靠近阅读器的感应线圈（进入7cm左右的感应范围），即可在瞬间完成身份识别，并且其密码不宜破译，因而大大提高了防盗效果。如果原有的应答器丢失，那么，使用者只须按下“学习”键，然后将备用的应答器靠近感应天线即可完成ID的学习，原有的ID会自动清除，同时使丢失的应答器失效，备用应答器生效。
（2）它的外部存储器采用ATMEL的AT24C01串型E2PROM。AT24C01是具有I2C总线的1k位电可擦除存储器，可用来存储车主的ID和突然掉电前单片机的标志信息。由于它是非易失性存储器，所以，掉电后其存储的信息不会丢失。重新上电后，系统又会回到掉电前的状态，这样可以有效地防止人为对汽车电源的破坏，提高安全性。
（3）语音电路以ISD1420集成语音芯片为核心，结合调理和功放电路便可实现多段语音的录放，而且其音质良好。利用该电路可以方便地实现防盗系统的安全提示和报警功能。
（4）电源管理电路和看门狗电路采用MAX705来完成。该芯片兼有电源管理与看门狗的功能。其中电源管理与单片机软件结合主要可用来对突然掉电进行数据保护，使单片机将掉电前瞬间的状态信息保存到E2PROM中，以备重新上电时读取。而看门狗电路则可有效地进行单片机监控，防止汽车上的各种干扰使单片机陷入死循环，从而提高整机的稳定性和可靠性。
图3
（5）检测控制电路用来检测汽车的各种状态信息，以供单片机决策判断之用。其中包括对车门的检测、对电源的检测、对刹车信号的检测和对按键的检测。控制电路则包括方向灯的控制、电源的控制、中控锁的控制和轮毂锁的控制。
3射频识别系统的软件设计
射频识别系统的软件设计核心是对射频卡发出的信号进行读取和校验。其中身份识别子程序流程图如图3所示。本系统中所用到的射频卡是只读卡，所以只需将其唯一的64位ID读出，然后经校验无误后与E2PROM中已存的ID进行对比，即可确定车主身份。
3．1射频信号的读取
图4给出了信号每个字节的格式，它由10位组成。第一位是起始位，固定为1，最后一位是停止位，固定为0，第2～9位是实际发送的`数据(最先收到的位为LSB)，由于是负逻辑?故数据需反相处理。
图5所示是阅读器读取数据的时序。射频卡发出的数据采用FSK调制。操作时可将TXCT置为0，延时50ms，然后再将TXCT恢复成1。此后约经过3ms，SCIO开始输出数据。该数据的第一个字节即为起始字节，总共输出14字节数据。
3．2CRC数据校验算法
CRC校验是为了检查信息字段是否传送正确而设置的，它是信息字段的函数。本文采用16位循环冗余校验码（CRC－CCITT），其生成的多项式为：
CRC校验码由于其实现简单、准确率高而在通讯中广泛采用。本文采用的CRC－CCITT能检测出所有的双错、奇数位错、突发长度不大于16的突发错、99．997％的突发长度为17的突发错和99．998％的突发长度大于或等于18的突发错。CRC校验码的运算可以用移位寄存器和半加器来实现?具体的校验原理如图6所示。发送端的校验过程如下：
（1）先将CRC校验码(2个字节)的初始值设定为00H，00H(图6中0～15表示CRC的位0～15)。
（2）CRC校验码全部右移一位，并在A处与要进行CRC校验的数据的第1位作XOR运算。
(3)经步骤2运算后,A处的结果如为1，则反相MSB(位15)，然后检查MSB是否为1，如MSB为1则反相位13和位10，否则转到步骤4。而如果A处的结果为0，则检查MSB是否为1，若MSB为1则反相位3和位10，不是则转到步骤4。
(4）检查A处是否已运算64次，若不是，则重复步骤2到4。
(5)重复2～4步，做CRC运算，所得最后数值就是CRC校验码。
接收端校验的过程实际是所有信息码加上CRC校验码，然后将其作为一个整体再求一次CRC校验的过程，如果最后结果是全零，则表示CRC校验正确，否则表示错误。
应答器信息的读取必须严格按照其时序进行，否则将得不到所需的正确信息。限于篇幅，本文未列出具体程序。
4结束语
本文主要介绍了射频识别技术应用于汽车防盗系统的方法和实现。笔者运用射频识别技术研制的新型汽车防盗器，经过数次调试和试用，其性能不仅稳定,而且安全可靠。在实际应用中也取得了良好的效果。实践表明，该防盗器具有技术先进、实用、方便、兼容性好、体积小和功能全等优点，是一种比较理想的汽车防盗系统。
篇2：ISD2560语音芯片在排队机系统中的应用
ISD2560语音芯片在排队机系统中的应用
摘要：详细介绍了Winbond公司生产的ISD2560语音芯片的引脚功能、操作模式以及具体使用方法，给出了用AT89C51与ISD2560构成的语音系统的硬件结构和软件设计方法。
关键词：单片机；ISD2560；语音芯片；ISD1425
目前，电脑语音服务的应用范围越来越广，如电脑语音钟、语音型数字万用表、手机话费查询系统以及公共汽车报站器等。而Winbond公司生产的ISD2500系列语音芯片是具有较强功能的一种电脑语音录放器件，它能够应用在很多需要语音服务的场合。AT89C51是ATMEL公司生产的性能良好、价格便宜的单片机。文中介绍了用AT89C51和ISD2560构成的智能型排队机的语音部分，可实现语音的分段录取和组合回放，同时可通过修改软件实现整段或循环播放。本文重点介绍了用该电路来完成语音的组合播放等功能的实现方法。
ISD2560是ISD系列单片语音录放集成电路的一种。这是一种永久记忆型语音录放电路，录音时间为60s，可重复录放10万次。该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值可直接存储在片内单个EEPROM单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，从而避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。该器件的采样频率为8．0kHz，同一系列的产品采样频率越低?录放时间越长?但通频带和音质会有所降低。此外，ISD2560还省去了A／D和D／A转换器。其集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻辑控制、模拟收发器、解码器和480k字节的EEPROM。ISD2560内部EEPROM存储单元均匀分为600行，有600个地址单元，每个地址单元指向其中一行，每一个地址单元的地址分辨率为100ms。此外，ISD2560还具备微控制器所需的控制接口。通过操纵地址和控制线可完成不同的任务，以实现复杂的信息处理功能，如信息的组合、连接、设定固定的信息段和信息管理等。ISD2560可不分段，也可按最小段长为单位来任意组合分段。
1ISD2560的引脚功能
ISD2560具有28脚SOIC和28脚PDIP两种封装形式。图1所示是其引脚排列。各引脚的主要功能如下：
电源（VCCA，VCCD）：为了最大限度的减小噪声，芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上。模拟和数字电源端最好分别走线，并应尽可能在靠近供电端处相连，而去耦电容则应尽量靠近芯片。
地线（VSSA，VSSD）：由于芯片内部使用不同的模拟和数字地线，因此，这两脚最好通过低阻抗通路连接到地。
节电控制（PD）：该端拉高可使芯片停止工作而进入节电状态。当芯片发生溢出?即OVF端输出低电平?后，应将本端短暂变高以复位芯片；另外，PD端在模式6下还有特殊的用途。
片选（CE）：该端变低且PD也为低电平时，允许进行录、放操作。芯片在该端的下降沿将锁存地址线和P／R端的状态；另外，它在模式6中也有特殊的意义。
录放模式（P／R）：该端状态一般在CE的下降沿锁存。高电平选择放音，低电平选择录音。录音时，由地址端提供起始地址，直到录音持续到CE或PD变高，或内存溢出；如果是前一种情况，芯片将自动在录音结束处写入EOM标志。放音时，由地址端提供起始地址，放音持续到EOM标志。如果CE一直为低，或芯片工作在某些操作模式，放音则会忽略EOM而继续进行下去，直到发生溢出为止。
信息结尾标志（EOM）：EOM标志在录音时由芯片自动插入到该信息段的结尾。当放音遇到EOM时，该端输出低电平脉冲。另外，ISD2560芯片内部会自动检测电源电压以维护信息的完整性，当电压低于3．5V时，该端变低，此时芯片只能放音。在模式状态下，可用来驱动LED，以指示芯片当前的工作状态。
图2
溢出标志（OVF）：芯片处于存储空间末尾时，该端输出低电平脉冲以表示溢出，之后该端状态跟随CE端的状态，直到PD端变高。此外，该端还可用于级联多个语音芯片来延长放音时间。
话筒输入（MIC）：该端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路（AGC）可将增益控制在－15～24dB。外接话筒应通过串联电容耦合到该端。耦合电容值和该端的10kΩ输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。
话筒参考（MICREF）：该端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，并提高共模抑制比。
自动增益控制（AGC）：AGC可动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，这样在录制变化很大的音量（从耳语到喧嚣声）时就能保持最小失真。响应时间取决于该端内置的5kΩ电阻和从该端到VSSA端所接电容的时间常数。释放时间则取决于该端外接的并联对地电容和电阻设定的'时间常数。选用标称值分别为470kΩ和4．7μF的电阻、电容可以得到满意的效果。
模拟输出(ANAOUT)：前置放大器输出。其前置电压增益取决于AGC端电平。
模拟输入(ANAIN)：该端为芯片录音信号输入。对话筒输入来说，ANAOUT端应通过外接电容连至该端，该电容和本端的3kΩ输入阻抗决定了芯片频带的附加低端截止频率。其它音源可通过交流耦合直接连至该端。
扬声器输出（SP＋、SP－）：可驱动16Ω以上的喇叭（内存放音时功率为12．2mW?AUXIN放音时功率为50mW）。单端输出时必须在输出端和喇叭间接耦合电容?而双端输出则不用电容就能将功率提高至4倍。
图3
辅助输入(AUXIN)：当CE和P／R为高，不进行放音或处入放音溢出状态时?该端的输入信号将通过内部功放驱动喇叭输出端。当多个ISD2560芯片级联时?后级的喇叭输出将通过该端连接到本级的输出放大器。为防止噪声?建议在存放内存信息时?该端不要有驱动信号。
外部时钟(XCLK)：该端内部有下拉元件，不用时应接地。
地址／模式输入（AX／MX）：地址端的作用取决于最高两位（MSB，即A8和A9）的状态。当最高两位中有一个为0时，所有输入均作为当前录音或放音的起始地址。地址端只作输入，不输出操作过程中的内部地址信息。地址在CE的下降沿锁存。当最高两位全为1时，A0～A6可用于模式选择。
2操作模式
由于ISD2560内置了若干种操作模式，因而可用最少的外围器件实现最多的功能。操作模式也由地址端控制；当最高两位都为1时，其它地址端置高可选择某个（或某几个）特定模式。因此操作模式和直接寻址相互排斥。具体操作模式见表1所列。操作模式可由微控制器也可由硬件实现。使用操作模式要注意两点：（1）所有操作最初都是从0地址?即存储空间的起始端?开始。后续的操作根据选用的模式可从其它地址开始。但是，电路由录转放或由放转录（M6模式除外），或都执行了掉电周期后，地址计数器将复位为0。（2）当CE变低且最高两地址位同为高时，执行操作模式。这种操作模式将一直有效，直到CE再次由高变低，芯片重新锁存当前的地址／模式端电平并执行相应的操作为止。