基于RFID的停車位車輛檢測裝置設(shè)計

李文敏

摘 要：在城市化發(fā)展過程中，汽車數(shù)量呈現(xiàn)快速增長趨勢，城市停車難成為一個十分突出的問題。因此，設(shè)計開發(fā)一種智能高效的停車位車輛檢測裝置顯得尤為必要。該裝置主要包括獨立按鍵、12864液晶顯示、RFID射頻模塊、紅外對管等組件。系統(tǒng)通過紅外對管檢測車輛是否進(jìn)入或離開停車位，并通過RFID射頻模塊識別車輛的身份，判斷是否有權(quán)限進(jìn)行停車。當(dāng)車輛進(jìn)入或離開停車位時，系統(tǒng)會自動檢測和更新停車位狀態(tài)，并在12864液晶顯示屏上顯示相關(guān)信息。當(dāng)有未經(jīng)授權(quán)的車輛試圖停放時，系統(tǒng)會控制相關(guān)設(shè)備進(jìn)行警示和防護(hù)。本設(shè)計方案具有體積小、成本低、功能強(qiáng)大、操作簡單、安裝方便等優(yōu)點，適用于停車場、小區(qū)等停車管理場所。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) RFID 停車位 紅外對管

1 引言

在城市化發(fā)展過程中，汽車數(shù)量呈現(xiàn)快速增長趨勢，城市停車難成為一個十分突出的問題。停車場作為車輛停靠的重要場所，其管理和利用效率直接影響城市交通的運行。因此，研究和開發(fā)一種高效、智能的停車位車輛檢測裝置，具有較高的實際意義和市場價值。

目前，停車位車輛檢測技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)有了廣泛的研究和應(yīng)用實踐。首先，國內(nèi)研究人員對停車位車輛檢測技術(shù)進(jìn)行了深入的研究提出了一種基于超聲波傳感器的車位檢測技術(shù)，通過多個傳感器的組合，可以實現(xiàn)對車位的全方位檢測和計算。同時，有學(xué)者利用RFID技術(shù)和圖像處理技術(shù)，開發(fā)了一種智能停車場管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的自動識別和計費管理。其次，國內(nèi)一些停車場運營商和科技公司也開始應(yīng)用停車位車輛檢測技術(shù)，并在實踐中不斷探索創(chuàng)新。例如，某些城市的政府部門已經(jīng)在城市道路、社區(qū)停車場等場所部署了停車位車輛檢測設(shè)備，以實現(xiàn)智能停車場管理和車位共享等功能，大大提高了停車場的利用效率和管理水平。在歐美地區(qū)，停車位車輛檢測技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和研究。例如，英國的某些停車場采用了一種基于圖像處理技術(shù)的車位檢測系統(tǒng)，通過攝像頭對車位進(jìn)行拍攝，并利用圖像處理算法對車位進(jìn)行檢測和計算。此外，德國的某些停車場也采用了一種基于地磁傳感器的車位檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對車位的實時監(jiān)控和管理。

總的來說，國內(nèi)外在停車位車輛檢測技術(shù)方面已經(jīng)取得了一些重要進(jìn)展和成果。但是，這些技術(shù)還存在一些問題和挑戰(zhàn)，例如，技術(shù)的成本和可靠性、數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)、車輛信息管理的規(guī)范等。因此，本文采用RFID的停車位車輛檢測新型裝置設(shè)計方案，具有較高可靠性和實用性，可為城市交通的發(fā)展做出較大的貢獻(xiàn)。

2 研究內(nèi)容

停車位車輛檢測裝置的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：

（1）系統(tǒng)硬件設(shè)計：根據(jù)實際應(yīng)用場景和需求，選用適合的硬件組件，包括單片機(jī)、按鍵、顯示屏、RFID射頻模塊等，設(shè)計出穩(wěn)定、可靠、精度高的系統(tǒng)硬件。

（2）系統(tǒng)軟件設(shè)計：編寫單片機(jī)程序，實現(xiàn)車輛檢測、身份識別、停車位狀態(tài)更新、警示和防護(hù)等功能。軟件設(shè)計需要考慮系統(tǒng)的實時性和精度要求。

（3）系統(tǒng)測試與優(yōu)化：對系統(tǒng)進(jìn)行整體測試，包括軟硬件的測試，測試結(jié)果需要與實際的停車場情況進(jìn)行對比，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，優(yōu)化系統(tǒng)的控制效果和性能。

（4）系統(tǒng)應(yīng)用與推廣：將系統(tǒng)的應(yīng)用經(jīng)驗和技術(shù)推廣到其他相關(guān)行業(yè)和領(lǐng)域，實現(xiàn)技術(shù)的轉(zhuǎn)化和推廣，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

3 研究結(jié)果

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1.1 硬件設(shè)計概述

為了系統(tǒng)硬件的設(shè)計需要滿足精度要求、可靠性和穩(wěn)定性要求，保證系統(tǒng)的正常運行和安全性。停車位車輛檢測裝置的硬件設(shè)計主要包括以下幾個方面：

硬件框架見圖1。

3.1.2 液晶顯示方案選擇

在系統(tǒng)的設(shè)計過程中，常常需要使用液晶顯示元器件。LCD12864和LCD1602都是液晶顯示屏，它們之間的主要區(qū)別在于顯示面積和分辨率。相對于LCD1602而言，LCD12864具有以下優(yōu)勢：

（1）顯示面積更大：LCD12864的顯示面積是LCD1602的兩倍左右，因此在顯示信息時可以顯示更多的內(nèi)容。

（2）更高的分辨率：LCD12864的分辨率為128x64，而LCD1602的分辨率只有16x2，因此在顯示信息時可以顯示更加清晰的圖像和文本。

（3）更多的顯示功能：LCD12864可以實現(xiàn)更多的顯示功能，如顯示中文、顯示圖標(biāo)等，而LCD1602只能顯示基本的英文和數(shù)字。

綜上所述，相比于LCD1602，LCD12864具有更大的顯示面積、更高的分辨率、更多的顯示功能以及更加鮮明的顯示效果。

3.2 硬件設(shè)計

3.2.1 STC89C54主控模塊

該系統(tǒng)采用STC89C54單片機(jī)作為主控模塊。STC89C54是一款高性價比的8位單片機(jī)芯片，由中國STC公司生產(chǎn)。它采用了基于哈佛結(jié)構(gòu)的架構(gòu)，使用了8051內(nèi)核，并加入了一些特有的外設(shè)模塊。STC89C54具有諸多優(yōu)點，如易于使用、可靠性高、低功耗、具備多種接口等，因此被廣泛應(yīng)用于家電、電子儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、自動化控制等領(lǐng)域。

3.2.2 RFID射頻模塊

RFID射頻模塊用于識別車輛進(jìn)入和離開車庫。RC522射頻RFID是一種用于近距離無線通信的技術(shù)，常用于物聯(lián)網(wǎng)、門禁系統(tǒng)、防偽、物流管理等領(lǐng)域。RC522是NXP公司推出的一款射頻讀寫模塊，采用ISO14443A標(biāo)準(zhǔn)，支持MIFARE 1K、MIFARE 4K、MIFARE Ultralight等多種射頻卡。

RC522模塊包括一個天線、模擬電路和數(shù)字電路，可以通過SPI接口與單片機(jī)通信。模塊可以將讀取到的RFID卡片信息通過SPI接口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，同時也能通過SPI接口接收單片機(jī)下發(fā)的命令，控制天線進(jìn)行發(fā)射和接收信號。

在本系統(tǒng)中，MFRC-522RFID射頻模塊電路圖如圖2所示。

3.2.3 紅外檢測模塊

系統(tǒng)采用紅外對管檢測車輛是否進(jìn)入或離開停車位。

E18-D80NK是一款漫反射式紅外對管，也稱為紅外傳感器。它是一種能夠探測紅外光線的傳感器，具有靈敏度高、體積小、價格低等優(yōu)點，在工業(yè)自動化、智能家居、機(jī)器人等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

E18-D80NK的連接方式非常簡單，只需將VCC和GND分別連接到電源正負(fù)極，OUT引腳連接到處理器的GPIO口即可。在程序中讀取GPIO口的高低電平信號，即可實現(xiàn)對物體距離的檢測。

在本系統(tǒng)中，紅外檢測模塊電路圖如圖3所示。

3.2.4 顯示模塊

系統(tǒng)采用LCD12864液晶液晶顯示車牌號、消費金額、余額、車輛狀態(tài)等信息。LCD12864是一種基于點陣的液晶顯示模塊，具有128列和64行的像素點陣，可顯示大量的文字、圖形和符號等信息。

LCD12864的顯示屏由LCD控制器和12864點陣驅(qū)動器芯片組成，通過SPI或并口通信接口和單片機(jī)連接。LCD12864具有高亮度、高對比度、低功耗等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各種顯示領(lǐng)域，如智能家居、電子儀器、電子測量、醫(yī)療器械等。

顯示模塊電路圖如圖4所示。

3.3 軟件設(shè)計

3.3.1 軟件主流程

主程序開始時，首先完成對硬件各個模塊的初始配置，配置完成后，在將RAM中存儲變量賦給固定的初值。以上操作完成后，主程序的初始化過程結(jié)束后，軟件的執(zhí)行流程見圖5所示。

3.3.2 顯示程序流程

顯示程序執(zhí)行時，單片機(jī)通過操作P2.7（RS）、P2.6（RW）和P2.4（E）引腳的輸出電平可以確定液晶屏執(zhí)行顯示操作，然后只要將顯示的數(shù)據(jù)通過P0口輸入到液晶屏的數(shù)據(jù)線上，液晶屏控制器即可將接收到的信息，自動地在屏幕的指定位置輸出。顯示程序的執(zhí)行流程見圖6所示。

4 結(jié)論

本文介紹了一種基于STC89C54單片機(jī)的停車位車輛檢測裝置設(shè)計方案。該裝置通過紅外對管檢測車輛是否進(jìn)入或離開停車位，并通過RFID射頻模塊識別車輛的身份，判斷是否有權(quán)限進(jìn)行停車。當(dāng)車輛進(jìn)入或離開停車位時，系統(tǒng)會自動檢測和更新停車位狀態(tài)，并在12864液晶顯示屏上顯示相關(guān)信息。當(dāng)有未經(jīng)授權(quán)的車輛試圖停放時，系統(tǒng)會觸發(fā)控制相關(guān)設(shè)備進(jìn)行警示和防護(hù)，包括打開檔桿等措施。本設(shè)計方案具有體積小、成本低、功能強(qiáng)大、操作簡單、安裝方便等優(yōu)點，適用于停車場、小區(qū)等停車管理場所。

在未來，停車位車輛檢測裝置的設(shè)計將繼續(xù)發(fā)展和完善。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，將有更多的新材料、新技術(shù)和新方法用于停車位車輛檢測裝置的設(shè)計中，以提高其精度和穩(wěn)定性。同時，隨著城市交通擁堵和停車難度的不斷增加，停車位車輛檢測裝置的需求將進(jìn)一步增加，系統(tǒng)的功能和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣梗苿悠湓谑袌鲋械膹V泛應(yīng)用。

基金：廣西大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目

（S202113644055）。

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