RFID技术在无线遥控系统设计中的应用

张华杰

摘 要：文章论述了射频识别技术应用于遥控系统设计，介绍了射频识别技术的工作原理及主要工作流程，针对有关待机功耗的问题，探讨为了实现电器在待机状态的零功耗的技术方法，对无线遥控系统中部分电路设计进行介绍，并分析了调测结果。

关键词：RFID技术；智能家居；无线遥控；低功耗

引言

随着电子技术应用的逐渐深入，在家居产品的智能化方面，人们的要求也日益提高，电视机，电控锁，可视对讲机、空调，遥控窗帘等一些家用电器都有与其相匹配的遥控器。遥控技术的应用体现给人们带来了生活上的便利，同时也导致大量待机功耗的产生。在使用遥控器将电器设备关机后，为了保持能够随时利用遥控开启功能，电器仍然保持在工作状态，这部分电路所消耗的能量，称为待机功耗。

RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术的使用最早开始于二战期间。采用射频识别技术的遥控器能达到遥控距离远，穿透视线障碍物，功耗低，能满足智能化要求，而且能够使电器在待机状态下保持零功耗。

1 RFID技术原理

RFID主要技术特点包括如下几个方面：可穿透物体，采用 RFID 技术的系统无需接触物体即可识别标签读取数据，在较高频段时可透过物体识别。识别距离随频率的高低变化，通常可达到十几米；数据存储量大，RFID 电子标签具有较大存储容量，高频标签存储容量远超过条形码；安全性好，可对 RFID 电子标签的数据设置算法保护，提供难以破解的算法，从而具有更好的安全性；标签数据可更改，阅读器可按需要快速向 RFID 标签中写入数据；动态实时通信，通过二者交换数据信息，可动态监控和追踪电子标签；读取速度快，电子标签在磁场区域激活后，阅读器可即时读取信息，响应速度较快；使用寿命长，采用封闭包装及无线电通信，RFID 标签的使用寿命远大于条形码，在恶劣环境下能正常工作。

RFID 系统的基本组成接口框图如图1所示：

图1 RFID系统结构图

RFID系统主要组成部分包括标签、阅读器和天线。标签由芯片及耦合元件组成，每个电子标签都具有唯一的电子编码；每个标签都有全球唯一的 ID 号码，标签芯片存放在 ROM 中，不能修改。天线在阅读器与标签之间传递射频信号。阅读器读取以及写入标签信息设备，可设计为固定式、手持式等多种工作方式。在射频电路中，天线是联系阅读器和电子标签的桥梁，阅读器发送的射频信号能量通过天线以电磁波的形式辐射到空间，电子标签的天线进入该空间时，接收电磁波能量。

2 基于RFID的无线遥控系统设计

nRF905是单片射频收发芯片，由功率放大器、晶体振荡器、调制解调器和频率合成器组成。

nRF905 的功耗较低，输出功率为-10dBm，在发射模式下的电流为11mA，在接收模式下电流为12.5mA，并且还有待机与关机模式，易于实现节能。可应用于无线数据通讯、无线遥控收发、家庭智能自动化、无线门禁等多个领域。

射频遥控系统主要由两部分组成：远程控制器和执行器。远程控制部分和每一个自由的几个功能模块的执行器部分，对应于不同功能。电路模块的远程终端包括微控制模块，RF模块，键盘电路三部分。

其射频模块电路设计如图2所示。

图2 nRF905射频电路图

执行器的主要功能是无线电波能量和频率控制信号接收远程传输，该电子开关处，可通过天线接收无线电波能量，然后由发电模块产生的电驱动电子开关，连接到一个外部电源，外部电源驱动电源；另一方面，执行开始工作后的设备，射频控制信号接收远程控制传输，与其他部分电路的控制装置相关的行动。电路部分的致动器端包括电源模块，RF模块，单片机模块块，另一个电路模块。

3 射频遥控系统调试效果

射频模块波形如图3所示，由于电源噪声干扰，波形在一定程度上存在毛刺，这与该系统工作环境有关，继续调试系统可改善环境条件。发送和接收射频遥控系统已正确实现，在正常情况下，在3.6V的工作电压，RF模块，发射功率可达到+10dBm时，在测试中，工作电压一般为3.3～3.6之间，接近最大功率。使能量传输效率达到最高，达到理想状态的无源驱动，改善工作环境，提高电路的天线设计。

图3 射频模块波形

4 结束语

射频识别技术的研究和应用在全球范围内，在现代工业的各个领域的应用越来越广泛，尤其是在超高频射频识别技术，具有广阔的应用前景。同时，随着全球能源短缺和紧张，节能已成为一个世界性的问题，如何解决现有的基于RFID技术的待机功耗问题是对工作的方向。

参考文献

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