基于射频识别停车场智能监控系统设计

1、洛阳理工学院毕业设计（论文）开题报告系（部）：电气工程与自动化 2014年 3 月 10 日 （学生填表）课题名称基于射频识别停车场智能监控系统设计学生姓名专业班级课题类型工程设计指导教师职称教授课题来源科研1. 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义随着社会经济的发展，机动车拥有量迅速增长，居民乘小汽车出行的次数增多，许多城市“停车难、难停车” 的问题日渐显著，供需紧张、乱收费、违章停车、进出停车场不易、寻找停车场困难等现象普遍存在，影响了城市景观，更影响着与动态交通的和谐发展。不仅如此，目前大部分城市的停车设施大多量上不足，质上简陋。许多停车场内的停车标志、停车泊位线、导向箭头、减

2、速垫、车辆诱导标志等停车管理设施严重短缺。泊位引导系统不完善，驾驶人停车取车困难；停车诱导信息缺乏，驾驶人寻找可利用的停车泊位比较困难。部分停车场甚至只管停车收费，而根本不管车辆停放期间的安全，一旦丢失，把责任推卸得一干二净。这都在一定程度上导致了车主放弃停车场，而在路旁、单位门前等空地乱停乱放，违章停车现象严重，停车场利用率较低。 要缓解或解决停车难题，首先需要在停车场法规规章的约束和保障下，根据城市经济、人口、面积、道路状况、功能分区、车辆拥有量等因素进行系统的、科学的停车场规划；其次要根据停车场规划、车流运行特性和道路网布局，进行路外停车场和路内停车场的配置与建设；在停车规划与配置建设完

3、成之后，需要进行合理完善的停车场管理。而经国内外实践表明单纯依靠停车场的供应无法满足日益增长的停车需求，加上目前我国城市停车泊位“绝对不足”与“相对过剩” 的矛盾现象普遍存在，停车场的智能化科学管理就显得尤为重要。识别技术RFID (Radio Frequency Identification)，是非接触式条形码自动识别技术的一种，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动

4、标签),或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag,有源标签或主动标签),解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的RFID系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量Transponder，用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。RFID是一项易于操控，非接触识别，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术。可自由工作在各种恶劣环境下：短距离射

5、频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境。射频识别系统主要有以下几个方面系统优势：1、读取方便快捷、识别速度快可同时辨识读取数个RFID标签。2、数据容量大，一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID最大的容量则有数MegaBytes.随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。3、使用寿命长、标签数据可动态更改。4、更好的安全性能，RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。5体积小型化、形状多样化，RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，, RFID因其

6、所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。许多行业都运用了射频识别技术。在运输管理方面采用射频识别技术，只需要在货物的外包装上的安装电子标签，在运输检查站或中转站设置阅读器，就可以实现资产的可视化管理。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以

7、用来征收收费路段与停车场的费用。早在1971年，在德国的亚琛市就建立了停车诱导系统。这也被认为是世界上最早的停车诱导系统。该系统对市内的12处停车场在主要的交叉路口设置了光电显示的停车场诱导标志，截至1980年控制对象增加到了40处，诱导标志由远距离控制，促进了现有停车场的有效利用。日本于1973年在柏市建立了日本最早的停车诱导系统。所提供的信息以停车场的使用状况、车位数以及停车场的位置等为主。日本的停车诱导信息发布系统集成在日本警察厅开展的UTMS(Universal Traffic Management System)项目中，通过UTMS的交通管理综合集成系统发布停车诱导信息。日本采用区域

8、、主要路口、停车场内三级引导电子显示牌，显示停车场在区域中的位置，停车场的行车方向和是否有空车位的信息。大约同一时期在法国、英国、瑞士等国也相继建立了类似的系统。北京于2001年起先后在王府井、北京站以及西单等地区建立了停车诱导系统。上海于2002年起在黄浦区建立了“停车诱导系统示范” 工程，整个工程共有36处、64块停车诱导发布牌，覆盖了整个黄浦区中心区域，包括39个对外开放停车库的5900多个车位，对停车难的解决起到了一定的辅助作用。近年来，广州、沈阳、太原、青岛等城市相继建立了停车诱导系统，取得了一定的效果。停车问题是一个复杂的社会问题，停车难题的解决需要公众的参与与积极配合，停车者、停

9、车场经营者以及停车场管理者的通力合作才能达到和谐交通、和谐发展的良好局面。因此，采用智能化的停车场管理技术，规范停车秩序，与动态交通和谐发展；避免乱收费现象，提高停车收费的可信度；提高停车管理人员的工作效率，减轻工作人员的劳动强度；扩充停车信息的可利用形式以及范围，提高停车泊位利用率；提高找寻停车位的便利性，减轻交通污染；保障车辆安全出入停车场以及停车期间的安全，减少损失；停车泊位引导系统的采用，减少了车主进入停车场后寻找停车位的时间。2. 研究的基本内容，拟解决的主要问题主要设计研究基于射频识别停车场智能监控系统。设计主要采用RFID(射频识别) 物联网技术，在设计中结合识别读写技术、无线通

10、信技术、单片机控制技术，并有机整合，完成针对车辆的定位，车位信息的实时监测功能。 拟解决的主要问题： (1)射频识别停车场智能监控系统的硬件设计：主要包括微控制器STC89C52与射频IC MF RC522、NRF24L01无线模块之间的电源电路及I/O设计，解决它们之间的信号干扰问题。 （2）射频识别停车场智能监控的通信软件设计：主要是在基于STC89C52 微控制器和射频IC MF RC522之间的串口通信编程，以及无线NRF24L01联机组网通信的调试。 （3）射频识别停车场智能监控的实际调试：主要是把设计方案运用到实际中，使车辆检测与定位，车位的实时检测信息更加的准确。3. 研究步骤、

11、方法及措施 本设计方案采用的控制器为STC89C52，使用5V转3.3V 压控芯片lm1117作为电源管理模块，提供给单片机和传感器电源。无线通信器件采用NRF24L01作为主从数据的传输，射频识别采用MF RC522器件来识别车辆的信息。通过特定的软件算法控制来识别相应的车辆，读取的信息被从控制器经过无线传输来发送到主控制器，主控器进过数据处理后，通过TFT液晶显示屏来显示相应车位信息并且上方亮起红灯来警示外人此车位已被占用。当车辆人员来到主控制器前，通过刷卡就能清楚地看到自己车辆的位置信息。总体控制器的结构框图如图1。图1 主控制器系统结构图框图本设计研究步骤及措施：1、首先，通过查阅相关

12、文献了解射频识别的原理，根据所选用的射频识别芯片相关的参数，选择合适的型号。然后，根据无线通信距离的远近，选择合适的无线通信芯片，以及掌握STC89C52单片机最小系统的工作原理，设计出合适的电路图。根据自己所学的作图工具软件Altium Designer 10 PCB设计出总体电路结构框架，然后发送工厂进行打样。如图2 为绘制系统硬件PCB的流程。图2 系统硬件PCB绘制流程2、其次，按照焊接电路的要求，进行电路的焊接。焊接完成后，第一步就是要测试STC89C52能否正常的下载程序。第二步就是要把射频识别器件与单片机I/O口管脚相连， 通过空白射频卡测试编写的程序，来确定识别的精度及距离问题

13、。第三步就是用无线通信模块NRF24L01来联机调试，先用从机发送一组数据，看主机接收到的数据是否正常，假如正常，再进行多对一的调试，这样一来就能完成无线通信的组网的功能。3、最后，把各个功能模块进行总体的联机调试，实际的调试过程中，可能会有信号的干扰，特别对于无线通信与射频识别这两部分的信号干扰问题，可以借助于软件延时的办法来错开其信号的耦合相互干扰问题，这样一来，射频识别就会测试到正常车辆的通过信息，其相应数据也就能够多对一的通过无线传输给主机，通过主机刷卡，液晶显示屏就能够显示车辆停靠信息以及相应的车位信号指示灯也会得以显示。4. 研究工作进度阶段及内容 起止时间 阶段成果查阅与课题相关

14、的资料 第1周第2周 完成开题报告设计单片机最小系统原理图 第3周第4周 绘制出原理图设计主控控制电路的供电电路 第5周 完善原理图绘制控制器PCB图 第6周第7周 绘制出电路PCB图射频识别控制系统软件设计 第8周第9周 程序设计完成焊接电路并进行单块调试 第10周 硬件电路完成整体联机调试 第11周第12周 实现预期效果撰写毕业设计论文 第13周 完成毕业设计论文5. 主要参考文献1 李朝青.单片机原理及接口技术.北京航空航天大学出版社,第三版2 付 炜.马 建 国.一种有源低功耗微波频段RFID标 签 设 计C.四川省电子学会半导体与集成技术专委会2006年度学术年会论文集20063 C

15、HEN Harry, FININ Tim, JOSHI Anupam. An ontology for context-aware pervasive computing environments J. Special Issue on Ontologies for Distributed Systems Knowledge Engineering Review, 2004, 18(3): 197-207.4 赵进王曙燕曹小鹏等.基于物联网的多路径识别和通行费拆分研究J. 学术研究2011 3 : 56-59.ZHAO JinWANG Shuyan CAO Xiaopeng et al. Researchof multipath identification and toll distribution based on IOTJ. Academic Forum 2011 3 : 56-59.5 李斌李文锋.WSN与RFID技术的融合研究J.计算机工程,2008 34 9 127-129.LI BinLI Wenfeng. Research on integration of WSN andRFZD technology J. Compnter Engineering2008 34 9 127-129.