RFID作為一種新型自動識別技術,，廣泛應用于各種人員定位系統(tǒng)，如礦山礦井的井下人員定位系統(tǒng),。該系統(tǒng)的成功研制與廣泛應用，有利于減少各種礦難中井下人員的傷亡,，便于了解井下人員的即時動態(tài)情況,。

　　身份碼發(fā)射器作為井下人員定位系統(tǒng)中一個重要組成部分，其工作原理及硬件設計方案的選擇直接影響到整個人員定位系統(tǒng)的功能及成本,。下面就此系統(tǒng)部分提出一種硬件設計的可能性,。

　　1 RFID技術在身份碼發(fā)射器中的應用

　　RFID技術（中文又稱射頻識別技術）是一項利用射頻信號實現(xiàn)無接觸的信息傳遞和信息識別從而達到雙向通信數(shù)據(jù)交換的識別技術。典型的射頻識別系統(tǒng)主要包括身份碼發(fā)射器（內(nèi)有射頻識別卡）和身份碼接收器（內(nèi)有閱讀器）兩個部分,。

　　身份碼發(fā)射器將幾個主要模塊集成到一塊芯片中,，芯片上有EEPROM 用來儲存識別碼或其它數(shù)據(jù)。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特,。芯片外圍僅需連接天線（無源電子標簽還需要電池）,，完成與身份碼接收器的通信u］,。與條碼、磁卡等傳統(tǒng)的接觸式識別技術不同的是,，RFID技術支持的射頻識別卡具有非接觸式的特點,，能用于較惡劣的環(huán)境，并且由于是無線傳輸,，能辨識靜止和運動的物體,，可以作為井下人員的身份標識卡。

　　2 身份碼發(fā)射器所屬系統(tǒng)的總設計

　　身份碼發(fā)射器所屬的整個系統(tǒng)見圖1,，工作原理如下：身份碼接收器上安裝的發(fā)射天線發(fā)出無線電加密信號,，激活身份碼發(fā)射器，以便向外發(fā)送高頻載波信號,，而后,，身份碼接收器上的接收天線負責接收發(fā)送過來的信號，經(jīng)過調(diào)制解調(diào)后,，通過RS485接口向上傳給傳輸適配器,，由其確認有效的信息后經(jīng)RS232接口傳遞給上位機。而身份碼發(fā)射器在系統(tǒng)中所屬的地位,，正好是第一步,。

　　發(fā)射器一般安裝在井下工作人員的礦工帽或腰帶上，形成移動的被監(jiān)測體,。而身份碼定位監(jiān)測站則根據(jù)具體的監(jiān)控區(qū)域放置不同的數(shù)量,。傳輸適配器和上位機都安裝在井上，方便工作人員及時統(tǒng)計了解井下情況,。

　　圖1 井下人員定位系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

　　3 身份碼發(fā)送數(shù)據(jù)的方式

　　針對以上系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，發(fā)射器設計的核心就是將內(nèi)部識別卡的信息完整地傳送給接收器，和其他的數(shù)據(jù)傳輸方式相比,，身份碼發(fā)射器每次需要傳送的數(shù)據(jù)量并不是很大,，設計時第一步要考慮的是選擇與之相應的數(shù)據(jù)傳送調(diào)制方式。針對本系統(tǒng)的特性,，決定選用二進制頻移鍵控（FSK）電路,，綜合考慮誤碼率、頻帶利用率,、信噪比,，都完全適用于系統(tǒng)設計，硬件實現(xiàn)相對比較簡單,。圖2 是頻移鍵控相干解調(diào)的工作流程圖,。

　　圖2 頻移鍵控相干解調(diào)系統(tǒng)流程圖

　　4 發(fā)射器的內(nèi)部芯片設計

　　4．1 通信芯片CC1000

　　CC1000 是一種理想的超高頻單片收發(fā)芯片，其主要工作參數(shù)能通過串行總線接口編程改變,。通常典型的系統(tǒng)是由CC1000與一個微控器以及一些外圍無源元件一起構(gòu)成,，標準應用電路見圖3,。在CC1000設計中，對CC1000的相關寄存器進行相應的優(yōu)化配置至關重要,，錯誤的配置可能導致CC1000不能正常工作,。圖4是利用TI公司給出的SmartRF Studio程序在本系統(tǒng)中對發(fā)射器設計時芯片的晶振、發(fā)射和接收的頻率配置,。CC1000的控制是通過對其控制寄存器的配置完成的,，要求MCU 能夠通過三串行控制口（PCLK／PDATA／PALE）控制CC1000改變不同的工作模式，且要求MCU能夠與雙向同步數(shù)字信號接口,。

　　圖3 CC1000的標準應用電路

4．2 主控制器ATmega88V

　　由于身份碼發(fā)射器采用電池供電,，考慮到井下發(fā)射器工作狀態(tài)的持續(xù)性，在保證其基本性能的前提下,，選擇主控制器時,，盡量要求低功耗。所以選擇了簡單實用的ATmega88V,，它具有8K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash,，512字節(jié)EEPROM，1K SRAM,，23個通用I／O 口線,，32個通用工作寄存器，3個具有比較模式的靈活的定時器／計數(shù)器(T／C),，片內(nèi)／外中斷,，可編程串行USART，面向字節(jié)的兩線串行接口,，一個 SPI串行端口,，一個6路10位ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器,，以及五種可以
通過軟件選擇的省電模式 (圖4),。

圖4 晶振、發(fā)射,、接收頻率配置

　　4．3 發(fā)射器的工作原理

　　CC1000初始狀態(tài)為待機模式,，傳感器采集到身份碼接收器發(fā)送的加密數(shù)據(jù)后，先發(fā)送給AT—mega88,，由ATmega88進行控制并檢測,，將數(shù)據(jù)通過I／O 口發(fā)送給CC1000,，此時CC1000被信號激活并進入發(fā)射模式,，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)幀發(fā)送給身份碼接收器中的接收模塊。需要注意的是,，在發(fā)送之前,，主控制器ATmega88需要對CC1000進行初始化并配置相應的寄存器,。表1為CC1000初始化后其主要寄存器的配置值和配置順序。而數(shù)據(jù)信號發(fā)送成功后,，CC1000和ATmega88重新進入休眠狀態(tài),，達到減少功耗和節(jié)約電池電量的效果。

　　5 結(jié)束語

　　考慮到井下人員定位系統(tǒng)中降低功耗的需要,，選擇了低功耗的射頻芯片 ccl000及控制器AT—mega88V作為硬件設計的核心,，提出了基于RFID技術下的身份碼發(fā)射器的硬件選擇中需要注意的問題。整個身份碼發(fā)射器的硬件設計方案可以作為獨立的模塊應用到各種井下人員系統(tǒng)的整體設計中,。