地磅防作弊信号侦测屏蔽系统设计与实现

介绍一种通过接收电路实时侦测高频信号，同时解码作弊信号并实时报警，根据接收机侦测到的作弊信号参 数，由单片机控制编码发射电路实时发射无线干扰信号，有针对性地实施无线电屏蔽作弊信号的防作弊系统。

科技的进步给生活和生产带来便利的同时也 被应用于一些特殊的场合进行不法活动。PT2262 与PT2272是配对的编解码芯片，基于此对芯片构 成的无线远距离控制电路给生活和生产都带来了 极大的方便，现已被广泛的应用于车辆防盗系统、 家庭防盗系统、遥控玩具及其他电器遥控设备及 工控现场，但某些不法分子却用此种遥控设备从 事非法活动为自己谋取私利。图1为已发现的在地磅称量过程中的无线遥控作弊装置。以 下针对此种情况介绍了一种通过信号侦测屏蔽的 防作弊系统。

1.作弊系统

无线遥控作弊装置称重传感器接线如图2所示。图中所示，将地磅中一只称重传感器的电缆线外皮剥开，将称重传感器的激励电压正 (E+)线断开，将遥控接收装置串入了称重传感器 的激励电压正(E+)线中。通常状态下，该装置不影 响地磅的正常使用，只有在犯罪分子在几 十米开外利用遥控装置遥控时，遥控接收装置接收 到信号后，其中的继电器动作，将一电阻串连接入 称重传感器的激励电压正(E+)线中，从而造成给 称重传感器惠斯通电桥的供电电压变小，造成地磅所称重量减轻，该种作弊方法可以产生 约几吨重量的误差，且行动隐蔽，更不易被发觉。

2.防作弊系统设计

2.1防作弊遥控接收系统设计方案

防作弊无线遥控接收系统主要由无线遥控接 收电路、解码电路和单片机微处理器组成。原理图 如图3所示。

遥控接收部分的工作原理如下：默认状态下CPU 处于掉电状态，遥控接收模块和PT2272 —直处于 工作状态，当接收到作弊信号时，遥控接收模块接 收到己调波信号，经过解调还原成方波信号，这些 方波信号经过电压匹配处理，输入解码芯片 PT2272产生输出，这个输出将CPU从掉电模式中 唤醒，使CPU处于正常工作状态，CPU接受数据， 然后CPU对接收到的数据输入进行处理，产生相 应的操作结果。

2.2防作弊无线遥控发射系统设计方案

防作弊无线遥控发射系统主要由发射模块、复 位电路、稳压电路、键盘输入、发射待机控制按钮 电路、编码模块和单片机微处理器组成。 原理图如 图4所示。

遥控发射部分的工作原理如下：默认状态下CPU处于掉电状态，遥控发射模块和PT2262 —直 处于待机状态，当键盘输入有键按下时，将CPU从 掉电模式中唤醒，使CPU处于正常工作状态，CPU 接受键盘数据，并经过处理传送给编码芯片 PT2262；PT2262将按键的状态编码产生方波，采用 315M报警专用高频频率作为载波，在经过OOK 调制，由遥控发射模块发射出去。由于工作环境的 不同和各种因素的影响，系统通过发射待机控制 按钮可以选择恰当的发射模块对作弊信号进行干 扰，同时系统可以通过复位电路进行复位操作。

2.3防作弊系统软件设计方案

根据作弊信号特点，利用防作弊遥控接收系 统侦测空间是否存在作弊信号，依据作弊信号的 地址特征，生成防作弊发射信号，防作弊系统程序 流程如图5所示。

3.防作弊硬件电路实现

3.1防作弊接收电路硬件实现

电路以RX3310A为核心。首先，从23.5cm外接天线接收的信号经电容耦合到电感和电容组成 的选频网络进行阻抗变换后输入RX3310A的内部 高频放大器输入端14脚，经芯片内的高频放大后 (增益为15~20DB)的信号再经混频器与本机振荡 信号(316.8M)混频,产生1.8M的中频信号,此中频 信号经内部中频放大后由第3脚输出,再进入比较 器放大整形,最后数据从第8脚输出。

3.2防作弊发射电路硬件实现

电路以MICRF102为核心。MICRF102的ASK 端(8引脚)用来接收PT2262的发射数据信息，并通 过UHF合成器产生载频和正交信号输出。输入相 位信号用来驱动RF功率放大器。天线调谐正交信 号用来比较天线信号相位。天线调谐控制部分检 测天线通道中发射信号的相位和控制变容二极管 的电容，以调谐天线，实现天线自动调谐。鉴于发 射系统的安全性和可操作性，分别设计了手动和 自动两种控制方式。手动控制方式通过开关实现 对发射模块的发射、待机两种模式的操作，同时也 可以作为强制按钮，对系统进行应急操作。自动控 制方式是通过单片机的自动操作来实现发射模块 的自动控制。

3.3防作弊硬件电路抗干扰实现

由于无线射频的发射和接收是属于模拟电路 部分，单片机及其外围器件属于数字电路部分，因 此本系统是一个数字和模拟相结合的高频电路系 统。系统信号的接收与发射的相互干扰以及 来自电源、印制板排版走线互相干扰。外部干扰一 般通过辐射或IO 口输入，通常可以采用静电屏蔽 原理，把敏感器件屏蔽起来。在高频信号中，干扰 和有用信号的区别在于频率不同，因此可以在信 号的传播路径上添加滤波器或隔离光耦来阻断高 频干扰的传播。

针对系统特点，设计中所采取具体抗干扰措施 如下：

1）在电路设计中，采取分区设计，将数字部分 和模拟部分分别独立设计成相应的模块，以减少 相互干扰。

2）天线对信号的接收和发射，通过控制系统， 时分复用。

3）给供电电源设计滤波电路，并给单片机电源 设计稳压电路。

4）在电路设计中增加续流回路，消除电路动态 过程中产生的不稳定性。

5）在开关器件电路两端并接RC串联电路，减小电火花影响。

6）在对电路没有影响的前提下把本来悬空的 器件引脚接地，避免干扰通过Io 口输入。

7)为避免系统中数字电路如单片机的晶振与 发射或接收信号调制解调中的晶振产生互相干 扰，在满足性能指标要求下选择晶振频率较低的 晶振作为单片机的晶振。

8)布线整齐规律，用圆弧形弯折，避免交叉，加 粗电源线和地线，并将数字地线与模拟地线分开。

4.结束语

本系统针对对数字电路和模拟电路、信号的 接收与发射进行的设计与实现，采取了相应的抗 干扰措施，通过接收电路实时侦测高频作弊信 号，同时解码作弊信号并实时报警，根据接收机 侦测到的作弊信号参数，由单片机控制编码发射 电路按一定的执行程序实时发射无线电干扰信 号，有针对性地实施无线电干扰，能够有效屏蔽 作弊信号。