基于紅外和射頻的停車場遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)

摘 要：本系統(tǒng)綜合運用了射頻識別技術(shù)和紅外通信技術(shù)，采用STC10F08XE超強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；設(shè)計了無線閱讀器和無線智能電子標(biāo)簽通信系統(tǒng)，所設(shè)計的車輛無線閱讀識別系統(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；可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動讀取車輛信息并進行不停車收費。

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

1 概述

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(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百姓家里。據(jù)工業(yè)化和信息化部統(tǒng)計，2010年全國共生產(chǎn)汽車1826萬輛，銷售1806萬輛，儼然我國已經(jīng)成為了一個汽車消費大國。但隨之而來的是在停車場進出時會出現(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管理系統(tǒng)[1]。

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

2 系統(tǒng)方案設(shè)計

一個完整的停車場遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)主要包括一個閱讀器和一個電子標(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)進行數(shù)據(jù)通信，進而實現(xiàn)遠(yuǎn)距離讀卡的功能[2]。

目前市場上的遠(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，而本系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)在小區(qū)停車場的實際需求，自主引入一種紅外觸發(fā)機制來實現(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)實需求，即成本較低、無輻射的紅外射頻讀卡設(shè)計方案。詳細(xì)對比如表1所示。

閱讀器通過一組紅外發(fā)射管在停車場出入口形成一個紅外檢測區(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)汽車進入到紅外檢測區(qū)域時，電子標(biāo)簽通過一個紅外接收管接收紅外觸發(fā)信號，若觸發(fā)信號正確，則電子標(biāo)簽會被喚醒[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)并對數(shù)據(jù)進行解碼，最后通過韋根或485上傳給管理系統(tǒng)。

3 硬件設(shè)計

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

3.1 閱讀器設(shè)計

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)計方案所需資源至少為2個定時器、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，機器周期為1T，是新一代的8051單片機，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，為了實現(xiàn)方向性可調(diào)，本系統(tǒng)設(shè)計了4組紅外發(fā)射管模塊，每組16個，可獨立拆開，焊接在閱讀器主板上時可調(diào)整角度，具體如圖2所示。