基于紅外和射頻的停車場(chǎng)遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)

摘 要：本系統(tǒng)綜合運(yùn)用了射頻識(shí)別技術(shù)和紅外通信技術(shù)，采用STC10F08XE超強(qiáng)抗干擾芯片作為閱讀器主控芯片，采取

MSP430作為電子標(biāo)簽主控芯片，超低功耗設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)了無線閱讀器和無線智能電子標(biāo)簽通信系統(tǒng)，所設(shè)計(jì)的車輛無線閱讀識(shí)別系統(tǒng)采用韋根、485協(xié)議與數(shù)據(jù)采集主板相連接，兼容所有傳統(tǒng)停車場(chǎng)；可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)讀取車輛信息并進(jìn)行不停車收費(fèi)。

關(guān)鍵詞：紅外；射頻；STC10F08XE；MSP430；不停車收費(fèi)

1 概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們生活水平大大提高，汽車尤其是私家車越來越多地走進(jìn)百姓家里。據(jù)工業(yè)化和信息化部統(tǒng)計(jì)，2010年全國(guó)共生產(chǎn)汽車1826萬輛，銷售1806萬輛，儼然我國(guó)已經(jīng)成為了一個(gè)汽車消費(fèi)大國(guó)。但隨之而來的是在停車場(chǎng)進(jìn)出時(shí)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的堵塞現(xiàn)象。為了提高人們的生活質(zhì)量以及出行安全，現(xiàn)代的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)有必要引入智能化、網(wǎng)絡(luò)化的控制，即具有遠(yuǎn)距離讀卡功能的不停車收費(fèi)管理系統(tǒng)[1]。

文章首先對(duì)停車場(chǎng)讀卡系統(tǒng)的各模塊進(jìn)行選型分析，得出適合小區(qū)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的最佳方案。因此文章主要考慮對(duì)現(xiàn)有停車場(chǎng)管理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。通過對(duì)比現(xiàn)有停車場(chǎng)，定量分析電子標(biāo)簽的功耗情況以及實(shí)際測(cè)量讀卡角度、距離等參數(shù)，從而提出一種低功耗、遠(yuǎn)距離，兼容性好的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)方案。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

一個(gè)完整的停車場(chǎng)遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)主要包括一個(gè)閱讀器和一個(gè)電子標(biāo)簽（即用戶使用的卡片），然后在兩者之間使用某種無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離讀卡的功能[2]。

目前市場(chǎng)上的遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)主要包括超聲波讀卡和2.4G藍(lán)牙讀卡，兩種方案都各有優(yōu)缺點(diǎn)，而本系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)在小區(qū)停車場(chǎng)的實(shí)際需求，自主引入一種紅外觸發(fā)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)電子標(biāo)簽的低功耗和方向性，通信距離雖然較另外兩種較短，但完全滿足現(xiàn)實(shí)需求，即成本較低、無輻射的紅外射頻讀卡設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)對(duì)比如表1所示。

閱讀器通過一組紅外發(fā)射管在停車場(chǎng)出入口形成一個(gè)紅外檢測(cè)區(qū)域，電子標(biāo)簽放在汽車?yán)锩妫谄匠Ｌ幱谒郀顟B(tài)，當(dāng)汽車進(jìn)入到紅外檢測(cè)區(qū)域時(shí)，電子標(biāo)簽通過一個(gè)紅外接收管接收紅外觸發(fā)信號(hào)，若觸發(fā)信號(hào)正確，則電子標(biāo)簽會(huì)被喚醒[3]，然后利用射頻發(fā)射電路將車主的信息發(fā)送給閱讀器，閱讀器通過射頻接收模塊接收數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，最后通過韋根或485上傳給管理系統(tǒng)。

3 硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)上述的停車場(chǎng)方案，設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。

3.1 閱讀器設(shè)計(jì)

3.1.1 閱讀器主控芯片

由于本系統(tǒng)是放置在露天環(huán)境中，各種干擾較多，需保證系統(tǒng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性；而且本設(shè)計(jì)方案所需資源至少為2個(gè)定時(shí)器、紅外數(shù)據(jù)IO口、射頻數(shù)據(jù)IO口以及3中通訊協(xié)議IO口，故采用STC10F08XE作為微處理器，其硬件資源豐富，機(jī)器周期為1T，是新一代的8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但是速度快8至12倍。

3.1.2 紅外發(fā)射模塊

普通紅外發(fā)射管發(fā)射電流約為40mA，發(fā)射距離最多達(dá)10m，因此選用了另外一種大功率紅外發(fā)射管，發(fā)射電流約為100mA，發(fā)射距離大于30m。另外，為了實(shí)現(xiàn)方向性可調(diào)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了4組紅外發(fā)射管模塊，每組16個(gè)，可獨(dú)立拆開，焊接在閱讀器主板上時(shí)可調(diào)整角度，具體如圖2所示。