基于射頻識別技術(shù)的智能交通控制系統(tǒng)功能模塊的電路設(shè)計

陳瑜

摘 要：文章分析了RFID系統(tǒng)的組成與工作原理，提出了基于RFID的智能交通控制系統(tǒng)功能模塊電路設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：RFID；智能交通；電路設(shè)計

隨著城市汽車數(shù)量的急劇增加，城市交通擁堵日趨嚴重，如何快速、準確地采集各種交通數(shù)據(jù)，合理進行交通誘導(dǎo)，有效緩解城市交通壓力，已經(jīng)成為交通工程領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。針對上述問題，文章設(shè)計了一種基于高頻RFID（Radio Frequency Identification）的車輛位置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，構(gòu)建出智能交通控制系統(tǒng)功能模塊的電路設(shè)計方案。

1 RFID 系統(tǒng)組成及工作原理

RFID 技術(shù)，即射頻識別技術(shù)，是一種不需要實際物理接觸即可自動完成目標識別的高新技術(shù)，具有可靠性高、數(shù)據(jù)存儲量大、抗干擾能力強、響應(yīng)速度快、標簽內(nèi)容可讀寫及高性價比等諸多優(yōu)點，近年來被廣泛應(yīng)用于物流、運輸、工業(yè)生產(chǎn)和智能交通等領(lǐng)域。該系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)將能很好地完善城市交通信息感知體系，有著很顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

（1）路側(cè)設(shè)備安裝簡單、部署范圍廣，不會有應(yīng)用“死角”的存在；（2）車載設(shè)備只有一張電子標簽，不會涉及車輛改裝等復(fù)雜問題；（3）可以實現(xiàn)車輛定位、車速測量、交通狀態(tài)判別等多種功能；（4）具有谷歌地圖顯示、表格顯示、文本顯示等多樣化顯示功能；（5）設(shè)備成本低、經(jīng)濟效益好。

一個標準的射頻識別系統(tǒng)主要由應(yīng)答器（電子標簽或射頻卡），閱讀器（讀寫器）和對應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)三部分組成。系統(tǒng)的構(gòu)成如圖 1 所示。

圖1 射頻識別系統(tǒng)的組成

2 基于RFID的智能交通控制系統(tǒng)功能模塊電路設(shè)計

2.1 電源模塊

控制器主板可使用12/5V兩套供電電源，但AT91RM9200多工作于3.3V，因而，其他的器件在也應(yīng)為3.3V。電源系統(tǒng)的變換開關(guān)為AC/DC型，功率為10瓦，其電壓輸入在156VCA至265VCA之間，開關(guān)電源輸出+12V、+5V，其他電源電壓則通過三端穩(wěn)壓芯片產(chǎn)生，其中，+5V電源通過兩個三端可調(diào)穩(wěn)壓芯片LT1085產(chǎn)生+1.8V和+3.3V，從而為ARM處理器及相應(yīng)的外圍電路供電。LT1085芯片通過選擇兩個合適的電阻能夠輸出的電壓范圍為1.2V至15V，例如+3.3V=1.25V×（1+R322/R323）。

2.2 RTC 模塊

在通訊、干線或者區(qū)域協(xié)調(diào)控制中，交通的控制器還要通過對等的時間點進行同步，為了能夠確保時間的同步，需要設(shè)計RTC對時間進行校對。RTC既能夠提供可以進行編程的實時時鐘，還能夠在斷電之后立刻啟動備用電源。

2.3 復(fù)位電路

AT91RM9200處理器有NRST以及NTRST復(fù)位信號，這兩種復(fù)位信號中，前者用于系統(tǒng)的復(fù)位，而后者則用于JTAG/ICE復(fù)位，能夠?qū)μ幚砥髦械腎CE TAP控制器初始化，從而使得連硬件仿真器在進行初期調(diào)試時更為便捷。在所有時間段，復(fù)位信號僅僅有一個有效的，都能夠讓ARM處理復(fù)位并且將復(fù)位向量指向的地址處開始執(zhí)行程序。

2.4 功率驅(qū)動電路

功率驅(qū)動電路用以進行大功率交通信號燈的驅(qū)動，采用了固態(tài)繼電器（SSR）。額定電流以及額定電壓分別為5A以及400VAC。固態(tài)繼電器的驅(qū)動是直流+5V。外部的C208、R313組成浪涌吸收電路可用來保護固態(tài)繼電器不受損害。相比于雙向可控性，功率驅(qū)動電路集成程度更好，穩(wěn)定性更好，但相應(yīng)的優(yōu)點也使得其造價較高，相對而言，價格更為昂貴。

2.5 射頻信息采集模塊

無線射頻識別（RF1D）交通監(jiān)管技術(shù)是未來實時交通信息采集主要的發(fā)展方向，在本設(shè)計中，在實時采集交通流量中充分運用射頻識別。相比于傳統(tǒng)的采集方法，該方法能夠持續(xù)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并能夠準確直接反應(yīng)出實際交通量，無線射頻識別能夠?qū)囕v進行實時追蹤，并將所獲取的交通數(shù)據(jù)以互聯(lián)網(wǎng)為媒介傳輸?shù)浇煌刂浦行模煌刂浦行哪軌驅(qū)⑺@取的交通數(shù)據(jù)進行總結(jié)分析得出當前的交通狀況，并將相應(yīng)交通狀況通知給行駛在路上的司機，通過電子地圖實時顯示交通狀況，進而引導(dǎo)交通，緩解交通堵塞。該技術(shù)的運用能夠在對交通流不影響的前提下進行交通數(shù)據(jù)的采集，這也大大優(yōu)化了交通狀況。通過射頻識別進行交通數(shù)據(jù)采集的工作原理為：閱讀器和應(yīng)答器以電磁波作為媒介，進行能量的傳輸與數(shù)據(jù)通訊。在整個工作過程中，讀卡器首先通過天線傳輸加密數(shù)據(jù)載波信號到RFID汽車標簽，之后標簽的發(fā)射天線工作域被激活，同時將加密的載有目標識別碼的高頻加密載波信號通過某種調(diào)制方式經(jīng)卡內(nèi)高頻發(fā)射模塊發(fā)射出去，接收天線接收到射頻卡發(fā)來的載波信號，在讀卡器進行處理之后，提取出相應(yīng)的目標識別碼，并將識別碼傳輸?shù)接嬎銠C中，從而完成了預(yù)設(shè)的系統(tǒng)功能和自動識別。射頻信息采集原理圖如圖2所示。

圖2 射頻采集原理圖

參考文獻

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