商品防盗检测器

1. 商品防盗检测器 商品 防 盗 检测器作为一种新型的电子防盗设备广泛应用于零售网点。射频式商品防盗检测器由于具有工作原理简单、造价低廉等优点深受用户欢迎。数字信号处理技术经过多年的发展，己经成功应用于许多域应用数字信号处理器来实现品防盗检测器的前景非常广阔。

2. EA S 系 统的 工 作 原 理 • 商品 防 盗 检测系统(EAS)由门道检测器、示踪标签和解码板等构成。门道检测器由一个发射器和一个接收器组成，它通常置于商场出口处，并被称作把大门的“守护神”。示踪标签有两种，一种是可重复使用的机械式“硬标签”，该硬标签是在一个圆形塑料壳内将一导线绕制成圆形环，在导线的两端焊接一圆片电容，构成，"LC”谐振电路。它主要用于服装、箱包、鞋帽等软表面商品，且必须与专用的拔除器(开锁器)配套使用;另一种是一次性使用的“软标签”，该软标签是在一张4 X 4cu?的不干胶载体上，腐蚀上多圈铜箔条，构成电感器，用特殊的激光工艺打上一个可被一定能量击穿的电容，组成“LC”谐振电路，它主要用于硬表面的名贵商品。解码板置于商场的收银台，是一种使示踪软标签失效的装置。本项日研制的是安装于门道的发射和接收检测系统。

3. 门道检测器框图 • EAS 用 以 下方式实现商品防盗:购置了系统的商家应根据不同商品将适用的标签附着在商品上，同时在商场的出口通道处安装好检测器。检测器的数量应能把住商品外流的所有第一道出口。顾客付款后，用专门的开锁器或解码板将其所购商品上的标签取下或消磁使其失效;如果顾客没有付款，他在通过门道检测器时，发射器和接收器就会对附着在商品上的示踪标签发出报警声，拦截商品出门。

4. 模拟电路的硬件设计原理 • 商品防盗检测器的基本构成可分为三大部分:发射、接收及示踪介质。发射部分产生7.7一8.7MHz的扫频信号。接收部分是将接收的信号还原，并检测是否有谐振频率位于7.7一8.7MHz范围的示踪介质(标签)存在。示踪介质硬、软两种标签的区别在于:硬标签Q值大，软标签Q值小。该系统的工作原理是:压控电路产生的高频振荡信号经过稳频稳幅、高阶滤波等电路处理后，成为仪器工作的基波信号f0=8.2MHz。该信号经180Hz正弦波调频后，成为频率范围为7.7一8.7MHz的扫频信号。然后经高保真功率放大器驱动成型的高频天线，在一定的范围内形成高频电磁场，当标签通过高频电磁场时，由于其内部的LC振荡器的谐振频率f0位于扫频范围内，线圈将会产生感应电流。这相当于给电磁场中引入了一个较大的“插入损耗”。原有的EAS检测器采用在接收电路中设置幅度检波和微分来判断在电磁场有效覆盖区域内是否有夹带标签物体通过。

5. 系 统 发 射 电 路 原 理 • 1、调 制 信号产生电路 • 根据 E AS 检测器对标签检测速度的要求，本信号发生器用来产生180H,的正弦波信号，它主要由通用函数信号发生器集成电路8038组成，依据电路组成的电阻电容参数，可保证产生180Hz正弦波信号。

6. 2、 扫 频 信号产生电路 • 扫频 信 号 产生电路用来产生7.7- 8.7M Hz的扫频信号，其中心频率为8.2M Hz。该扫频信号由压控振荡集成电路MC1648组成，具体工作过程是在MC1648的10和12脚外接谐振电感L和变容二极管CZ，设CZ的等效电容为C，则电路产生的振荡信号频率，通常在CZ的负极加入由8038产生的180Hz正弦波，这样随着正弦波幅度的变化，CZ的等效电容也随之改变，于是从其12脚输出的振荡信号频率就相应的改变，从而形成了扫频信号，适当调整加入CZ的静态直流电压值和调制信号的幅度，可确保扫频信号的频率范围是8.2- 0.5M Hz。

7. 3、 放大器和高频功率放大器 • 发射 器 要 求从发射天线输出的扫频信号幅度平直，为此采用了由uA733组成的宽带放大器完成对扫频信号的放大;同时功率放大器采用了高性能的准互补推挽式功放，外加输出匹配网络，从而确保了电路具有良好的幅频特性，实际测试表明采用上述措施可确保供给天线的扫频信号基本上为等幅信号。

8. 数 字 F.A S 检 测器 接 收 电 路 • 系统 接 收 电路原理如图2.4所示，它由输入阻抗匹配、自动增益控制、标签波形变换、数据采集、处理及A/D采样中断脉冲产生电路等组成。

9. 1、 输 入 阻抗匹配电路 为提 高 E AS系统的抗干扰性，在接收器前端加入了输入阻抗匹配电路，利用并联LC谐振电路的带通特性，选出7.7- -8.7M Hz范围内的扫频信号，然后送高频放大器进行放大。 • 2、 自 动 增益控制电路 当 EAS 检 测器在工作中受到外界强干扰时，接收天线感应到的信号大小就会发生明显的改变，这时极易产生误报，为此本系统加入了自动增益控制电路，可以确保信号的幅值在一定的范围之内。 • 3、 标 签 波形变换电路 当有 标 签 物体进入天线检测区时，接收到的扫频信号包络将会在对应标签谐振频率处产生微弱的幅度突变，本检测器通过对信号幅度检波和微分处理后，将这一弱小的幅度变化变成了明显的标签波形，从而为后面的标签信号数字化处理和识别带来了方便，并在一定程度上提高了识别的可靠性。

10. 2.4 标签特性分析 • 本系 统 的 标签分为四类:PT310( 04 8), P T311((D54)和PT312((D62)硬标签和 • PT410软标签。依据上述原理设计的系统即可对示踪标签进行感应。为便于对感应信 • 号的提取和识别，本文对标签产生的振荡信号进行特征分析。图2.5正常环境下，以 • 180H:为周期进行采样所得的环境波形，图2.6为正常环境下标签波形。通过不断反 • 复实验，发现系统环境不存在干扰或干扰较小的情况下，采样波形稳定、呈周期性， • 且每次采样结果趋于一致，因此根据标签波形的特征可以对标签进行识别。 • 由于 大 型 商场的环境干扰比较复杂。尤其是日光灯、手触摸天线、金属小车通过 • 检测器都极易引发误报警，因为这些有源和无源的干扰情况不尽相同，本文作了相应 • 的特性观察。图2.7为手触摸天线情况时的波形(金属物碰撞天线的波形类似)，波 • 形杂乱没有规律;图2.8为手触摸天线井存在标签时系统检测波形，由日光灯引起的 • 干扰是一固定的干扰;小车通过检测区是一种屏蔽作用，相当于对系统感应信号的一 • 种衰减。

12. 由以 上 特 性 分 析可以看到，尽管系统硬件电路中已经采取了噪声抑制、自动增益调整等措施，但感应信号仍然比较复杂，特别是存在大干扰时，标签信号会被噪声信号淹灭，须通过考虑软件算法加以识别。

13. EAS系统接收电路中的数字信号处理部分 • 图3.1 所示为门道检测器接收部分的电路框图，图中的虚框部分即为本论文设计的数字信号处理部分，其余的是模拟电路部分已经在上面介绍过，这里不再赘述。本文选择TMS320LF2407芯片作为系统数字处理的核心芯片，详细阐述EAS系统围绕LF2407芯片的硬件设计

15. EAS系统的硬件设计 EAS 系 统 的硬件设计的设计包括电源模块、复位电路和振荡器电路，下面分别进行叙述。 • 1 电源模块的设计 由于 接 收 电路中的模拟电路采用的芯片都是5伏电源，而TMS320LF2407芯片的功耗比较低，只需3.3伏的电源，因此需要加入一个电源转换模块，将5伏的电压转换为3.3伏。这里有两个方案。 方案 一 : 使用集成电路LM317T，转换电路图如图3.9示。其价格比较便宜，但由于需要外加电阻和电容，且性能不稳定，因此未能实际应用于系统。

16. 方案 二:使用集成电路AMS10 84CM3.3， 其转换电路如图3.10 所示，电路简单且J性能稳定，实际系统应用的就是该方案。另外 ， 在 TMS320LF2407芯片的四周要加0.1uf的去耦电容，每边至少加一个加在电源与地之间。正5伏的电源要加10uf的去耦电容。

18. 振荡器电路的设计 • 选择 2 0M Hz的晶振连接TMS320LF2407的123引脚XTALI/CLKIN，该引脚是PLL振荡器输入引脚。电路如图3. 11所示。

19. 复位电路的设计 • TMS 32 0L F2407的133引脚RS是控制器的复位引脚。RS使LF2407控制器终止执行并使PC=O，当RS为高电平时，从程序存储器的0位置开始执行。RS影响不同的寄存器和状态位。当看门狗定时时间溢出时，在RS引脚产生一个系统复位脉冲。具体的复位电路如图3. 12所示。

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