電子標簽在現代超市、圖書館、倉儲等公共流通部門的防盜系統中應用越來越廣泛。電子標簽及其銷碼本質為一種射頻識別(RFID)系統，其工作方式為非接觸式，是利用射頻信號及其空間耦合、傳輸特性，對靜止的或移動中的待識別物品進行自動識別，有快捷、方便等優點。本設計以單片機STC12C2052AD為核心，應用NE546鎖相環等芯片，以及頻率合成、高頻小信號檢測等技術，制作的電子標簽銷碼器具有較高的可靠性和實際應用價值。
1 系統硬件設計
RFID系統一般由電子標簽和閱讀器兩部分組成。應用中，電子標簽附著在待識別的物品上，閱讀器用于當附著電子標簽的待識別物品通過其讀出范圍時，以無接觸的方式自動將電子標簽中的約定識別信息取出，從而實現自動識別物品或自動收集物品標識信息的功能。
RFID是運用L-C振蕩回路工作的。該振蕩回路調到一個規定的諧振頻率fH?，F代系統中采用在商品銘牌薄膜的導體上蝕刻應答器線圈，生產的電容器片中間的絕緣薄膜使用10μm厚。將振蕩回路移入到交變磁場附近，如果交變磁場的頻率fG與振蕩回路的諧振頻率fH相吻合，振蕩回路產生諧振，從交變磁場獲取能量。因此，振蕩線圈上的振蕩過程，可以根據交變磁場中振蕩線圈的短時電壓或電流變化得到。這種線圈電流的短時上升(或者線圈電壓短時下降)被直觀地稱作降落(Dip)。
這種Dip的相對強度主要取決于兩個線圈接近的速度，為了保證可靠地識別粘貼在產品上的應答器振蕩回路，需要獲得一個盡可能明顯的Dip，可采用產生的磁場頻率不是恒定的，而是掃描的。使振蕩器頻率不斷掃過最大和最小頻率之間的范圍，如果掃描的振蕩器頻率正好命中了(應答器里振蕩回路的)fH，則振蕩回路就開始起振，并由此在振蕩器線圈的電源電流中產生一個明顯的Dip，從而檢測到電子標簽。為了在付款處不揭下電子標簽，收銀員收款后將被保護的產品放到一個裝置(電子標簽銷碼器)上，該裝置產生一個足夠強的磁場，其感應電壓能使電子標簽的薄膜電容擊穿，破壞振蕩回路，使振蕩回路在掃描頻率的范圍內不會產生諧振，這樣，被保護的產品就檢測不到。
電子標簽銷碼器的主要技術指標有：1)能識別電子標簽，能對電子標簽去活化處理。2)電子標簽諧振頻率：8.2MHz+10%。3)掃描頻率：90Hz。4)最大工作速度：40枚/s。5)最大工作距離：50cm。
電子標簽銷碼器構成的框圖如圖1所示。由掃描頻率產生電路、功率放大與發射電路、檢測電路、單片機控制電路和報警電路構成。
1.1 掃描電路
掃描電路采用高頻模擬鎖相環NE564構成，NE564的最高工作頻率可達50MHz，采用+5V單電源供電，特別適用于高速數字通信中FM信號及FSK(移頻鍵控)信號的調制、解調，無需外接復雜的濾波器。利用NE564的調頻功能，先讓其工作在一個固定頻率，再利用其調頻特性進行頻率的掃描。通過單片機的P3.7腳輸出占空比周期變化的PWM電壓，經過電阻R30、R31和電容C30、C31濾波，運放LM324構成的差動放大器后產生的調制信號電壓，輸入到NE564的FM端，從而控制NE564的輸出頻率。使掃描頻率以8.2MHz為中心頻率，左右頻偏10%，且通過掃描方式(90Hz掃描)，步進128步來完成7.38～9.02MHz頻率的產生。掃描電路如圖2所示。
1.2 功率放大與發射電路
功率放大電路采用寬帶變壓器耦合回路。寬帶變壓器用高頻磁芯繞制的高頻變壓器和傳輸線變壓器。寬帶功率放大器不需要調諧回路，可在很寬的頻率范圍內獲得線性放大。發射電路通過天線發射無線電波，無線電波的發射與接收依靠天線來完成。掃頻電路輸出的以8.2MHz為中心頻率，左右頻偏10%的信號由功率放大與發射電路的WAVE端輸入，經過Q1放大和高頻變壓器T1耦合后送到發射天線，向規定的方向發射無線電波，同時天線還用來接收無線電波，并把接收無線電波還原為高頻電流。功率放大與發射電路如圖3所示。
1.3 檢測電路
當電子標簽諧振時，天線上會出現一個Dip點。檢測電路的任務就是在天線中的眾多頻率中檢測出這一特殊頻率，并將其轉換成單片機的外部中斷電平。但在工程中，對Dip點檢測比較困難，但檢測電子標簽產生諧振時發射產生的二次諧波較容易實現。將一個電子標簽放入具有能使其產生諧振(8.2MHz)頻率的范圍內，在電子標簽產生諧振時，它產生的二次諧波會向反方向發射，接收器可以檢測到，用二次諧波頻率產生的信號能使報警設備啟動。檢測電路主要由接收天線、帶通濾波電路、放大電路、電平轉換電路組成。接收天線用于接收高次諧波，帶通濾波電路用來取出二次諧波分量，電平轉換電路用來把交流分量轉變成直流分量送至單片機作中斷請求信號。在系統檢測時單片機會發出一組控制信號控制HC4066開、關發射電路和檢測電路。檢測信號通過FI0和FI1進入檢測電路，通過二極管IN4148限幅和OP37組成的二階帶通濾波器，二次諧波分量輸出帶寬在14～18MHz。該信號再通過Q6構成的諧振放大電路放大，得到所需的諧波分量，經電平轉換電路整形輸出直流電壓控制單片機檢測中斷產生。檢測電路如圖4所示。
1.4 單片機控制電路
STC12C2052AD單片機采用增強型8051內核，1個時鐘及1個機器周期(1T單片機)，速度比普通8051快8～12倍。工作頻率0～35MHz，片內8k字節Flash程序存儲器，擦寫次數1097次以上，片內256字節RAM數據存儲器，2個硬件16位定時器，1個全雙工異步串行口，2路PWM輸出，8路A/D轉換。具有高速、低功耗、超強抗干擾等優點，是目前同類技術中性價比較高的產品。單片機系統內部采用定時器的定時中斷來控制模擬開關HC4066，實現發射和檢測的控制。單片機的P3.7腳輸出占空比周期變化的PWM電壓用以產生周期掃描頻率;一旦系統檢測到報警物的存在，通過INT0使單片機產生中斷，單片機的P1.7腳輸出低電平，打開功率管Q2，加大發射功率擊穿電子標簽中的電容，并在P1.2腳輸出高電平，使蜂鳴器發聲報警。單片機控制電路如圖2所示。
2 軟件設計
STC12C2052AD軟件部分的設計基于嵌入式C語言，采用模塊化程序結構。包括主程序、系統初始化子程序、控制功能子程序、檢測子程序、占空比周期變化的PWM子程序。
主程序是電子標簽銷碼器的核心程序，在測試系統開始工作后，程序保持在主程序中循環運行，根據不同需要對其它功能子程序進行調用，調用完畢后，程序返回主程序繼續進行循環。主程序流程圖如圖5所示。系統初始化子程序主要完成系統初始化工作，包括引腳配置初始化、定時器初始化、中斷初始化、系統參數初始化等。控制功能子程序使控制系統按照功能要求正常工作。檢測子程序完成電子標簽的檢測和擊穿電子標簽。占空比周期變化的PWM子程序用來控制產生掃描頻率。主程序流程圖如圖5所示。
3 結論
RFID采用無接觸讀寫，可同時識別多個物體，有較好的抗干擾能力和保密性能，這些方面都是條形碼無法比擬的，隨著信息化水平的不斷提高，RFID技術有著廣闊的應用前景和巨大商機。