基于ZigBee技术的二代身份证读卡器设计

如图3所示，它的外围电路包括晶振时钟电路、射频输入／输出匹配电路和微控制器接口电路三个部分。芯片本振信号既可由外部有源晶体提供，也可由内部电路提供。由内部电路提供时需外加晶体振荡器和两个负载电容。电容的大小取决于晶体的频率及输入容抗等参数，当采用16 MHz晶振时其电容值约为22 pF。射频输入／输出匹配电路主要用来匹配芯片的输入／输出阻抗，使其输入／输出阻抗为50 Ω，同时为芯片内部的PA及LNA提供直流偏置。MCU通过4线SPI总线(SI、SO、CSn、SCLK)设置芯片的工作模式并实现读／写缓存数据、读／写状态寄存器等。CC2420使用SFD、FIFI、FIFOP和CCA等4个引脚向MCU反映收发数据的状态。
1．3 电源电路
设计中考虑到应对各种复杂的应用场合，采用以太阳能为能源，以双电层超级电容器与锂电池为储能设备构成自供电装置，提供读卡器工作电压。如图4所示，图中主要电源器件型号与参数分别为：太阳能电池6 V／350 mA；超级电容180 F／2．7V，2只串联双电层电容器；锂电池3．7 V／3300 mA；稳压电路宽电压升降压DC／DC OUT 3．3V／200 mA。太阳能电池在光照作用下，产生约6 V的开路电压和350 mA的短路电流，对锂电池、超级电容充电，并向读卡器工作提供能量。上述器件的选取基于以下原因：
①读卡器设计工作电压为3．3 V，读卡时瞬间工作电流约100 mA，持续时间1 s。突发连续读卡次数800次。
②太阳能电池具有绿色环保的优点，它将光能转化电能储存在超级电容与锂电池中，同时向读卡器提供工作电压，是主供电设备。
③超级电容具有充放电次数多(>50 000次)、瞬间放电电流大(>1 A)、充电速度快等优点，与读卡动作发生情况极为相似，是次供电设备。
④锂电池具有持续供电时间长、充电时间长、充电次数较少(1000次)等特点，用以应对太阳光线不足、持续读卡次数多的特殊情况，是后备供电设备。