基于无线网的公共自行车管理设计硬件部分资料(共31页)

1、淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第 PAGE 37 页 共 NUMPAGES 37 页1 引 言1.1 研究(ynji)背景在中国(zhn u)，城市化水平不断提高，随之而来的是众多的“城市(chngsh)病”，其中交通问题最为严重也是必须要解决的一个问题。汽车总量的不断增长造成了市区内交通的拥堵，并且大量尾气的排放严重影响城市的空气质量。随着政府的大力宣传与实践，“绿色出行，低碳环保”的出行方式成为了大多数年轻人和少年人的选择，全国各地自行车公共租借站点也变得越来越多。公共自行车在国外已经发展多年，所以在国内也是有很大的发展前景。随着企业和学校的搬迁，形成了大学城和工业园，学生和工人的出行不

2、是很方便。建立我们自己的公共自行车租借站点体系，既能使得人们日常上班、外出等变得更加方便，又能骑车锻炼身体，值得大力提倡宣扬。公共自行车站点的投放由运营商统一规划布点，主要设立在医院、工业园区、大学城等大型的公共基础设施以及人流多的区域，通过设备综合管理平台以此实现智能化、无人化统一的管理，深受年青人的青睐。1.2 国内前景近年来，随着我国经济的持续高速增长，居民消费水平稳步提高，私家车保有量迅速增长。据统计，截至11年上半年，我国的机动车数量已经突破2亿接近2.2亿辆。这里面私人用车就有7000万辆，并且增长的势头很快，平均每年要有超过1000万的增长量快速增长的私家车带来了城市交通拥堵、交

3、通事故、停车困难、空气和噪声污染严重等诸多问题。自21世纪以来，国家大力建设公共交通，总投资超过2万亿，其中城市内部的道路改造和建设占据了相当一部分。但仍无法解决城市交通拥堵的问题。因此可知一味单纯的投资建设道路是无法解决城市交通拥堵的问题的。在城市内部建立完善的公共交通体系能够有效的缓解甚至是解决掉城市的交通拥堵问题。如今的城市公交系统的主体构成是：公交车、地铁、铁路交通及公共自行车租借点组成。城市内部公交体系的完善已经受到了国内很多城市的关注。比如，首都北京在“十一五”期间，花费超过7 亿元用于改善和建设城市公交体系，公共基础交通设施的投资占总投资的接近一半。公共汽车和地铁在城市公共交通体

4、系中占据着主导的地位，但是基于现实状况受到了站点以及线路的影响，并不能完整的覆盖整个城市的全部地方。这也就是说在整个公共交通体系中没有一个能够符合公众需求的短途的公共交通设施和对应的体系。因此出现了很多出租车和人力拉车黑顾客钱的现象。所以一种能够满足大众短途交通需求的公共自行车管理系统就应运而生，并且拥有了良好的前景和广阔的市场需求。1.3 国外发展(fzhn)欧洲(u zhu)是公共(gnggng)自行车的发源地。20世纪70年代风车之国荷兰率先运营了第一代的公共自行车系统，可是没有能够达到预期的成效。30年后在丹麦的童话之都哥本哈根运营了第二代的公共自行车系统，并且得到了成功。世纪之交，随

5、着第四次工业革命的发展，互联网技术得到了大力发展，无限通讯技术应运而生，数字化的管理平台得到设计和实现，在这些硬件条件成熟的情况下，第三代公共自行车管理系统产生了。 法国：凭银行卡可直接租车法国的雷恩市是法国第一个拥有公共自行车管理系统的城市，取得了很好的效果，随机法国政府在各大城市进行了推广。在法国租借自行车有两种方法，一种是消费者凭借银行卡直接租用自行车，另一种是提前申请，然后再15天之后租借自行车。为了防止产生恶意的损坏自行车，法国的自行车里安装了许多安全装置，比如防爆轮胎以及需要专业拆装的坐垫等。 英国伦敦：用短信可以租车在英国人们十分愿意使用租借来的自行车，因此自行车租凭业十分的发达

6、。在伦敦人们租借一辆自行车只需要发一个短信给中心平台，然后就会受到一个开启自行车的密码，这个密码可以在伦敦任何一个站点取车，用完之后再发一个短信就会收到一个停放的密码，锁上车之后就可以了。美国纽约：管理全面实现数字化山姆大叔租借自行车已经能够进行网络化，可以从网战上提前预订一辆自行车站点租借的自行车，全面先进的数字化管理得到了很多人的青睐。租借人是需要使用智能手机在网上支付押金然后就得到一个密码去取车。除此之外游客还可以下载专门的app软件获得整个城市的旅游路线图以及各个自行车站点方便归还自行车。丹麦(dn mi)哥本哈根：30的人使用(shyng)自行车上班丹麦(dn mi)政府奉行“绿色环

7、保，低碳出行”的理念，所以整个自行车出租业十分发达，并且租车所使用的费用也十分的低廉。在首都大约有200个站点是可以免费租借自行车的。据统计，在哥本哈根每一辆自行车的闲置时间是8分钟，而且租车十分方便就像国内超市使用购物车一样，用硬币插在上面就可以解锁，所以大多数的年轻人都喜欢使用自行车出行。总结一下国外的先进的经验大致可以分为以下几个方面：第一、科学合理的规划是系统成功的保证要将公共自行车系统吸收进整个交通体系里面，从而对整个城市的交通进行统筹规划，划分不同的功能区，对于需求比较大的区域因地制宜的实施方针，争取让公共自行车体系彻底的融入人们的生活中去，成为人们生活中不可缺少的一部分。第二、政

8、府的支持是系统成功的关键因素政府的大力支持是自行车公交体系持续运转下去的前提条件，没有政府的支持那么整个体系的连续性和服务质量就会受到很大的影响。同时，企业也需要和政府通力合作，保证整个系统能够长期的运行以及定期进行维护保证可靠性。这样每一个市民才能得到便利的服务，才愿意选择这种出行方式。第三、稳定可靠的技术支撑是系统成功的必要条件公共自行车的实施必须要有足够的可靠的技术环节作为支持，这里面包括了所有的环节，从车辆的生产和装置的设定，整个系统的数字化设计，车辆的定位以及通讯技术的保障等等。自行车是一种没有污染能够健身的健康的出行方式，在国外越来越受欢迎。从现有的经验来看，低成本的租借才会促使公

9、民去使用自行车作为交通方式，这需要政府大量的资金投入，虽然成本很大，但是它带来的公益趋势难以计算的这是值得投资的。 2 总体设计基于无线网的公共自行车管理系统由RFID技术作为设计的核心系统，这就要求每一辆自行车都要拥有一个RFID标签，同时也需要一能够进行识别的IC 卡。市民在租借自信车时必须进行刷卡，通过对于IC 卡信息的读取、判别，系统便会判定此次操作的是否合法，再根据IC卡信息识别的结果的做出不同的指示。如果是非法的操作那么就会触发报警设置，同时对自行车进行上锁启动防盗设置，这样就能够避免自行车的损失1。2.1 设计(shj)的任务及要求本课题(kt)要求设计一个基于无线网的能够实现自

10、行车识别的硬件器件。要求(yoqi)当IC卡刷上时能够识别，如果能够租凭立即开锁，若不能便不能开锁。在这里有两个需解决的问题，第一个问题是当公民返回自行车时，锁定装置未能锁定及时造成车辆损失。第二个问题是，在某些情况下的信息没有记录到系统中，所以一些市民仍然被告知，自行车没有得到回收不能租另一个自行车。具体要求实现的功能如下：( 1 )可实现非法提取自行车的报警。( 2 ) 高频率被动RFID技术 - 固定在自行车上用于车辆停放和安全监测。( 3 )自行车锁住后不可骑行 ( 4 )每个站点安装多个锁定装置，所有锁定装置都与基站站点进行通信。( 5 ) 有效的RFID的功率控制( 6 )采用无线

11、数据通信。( 7)可实现异常情况的自动复位。2.2 系统总体网络结构图如图1所示，整个系统分为一个中央服务系统和若干节点，每个节点都代表着一个自行车的租借站点。 各节点通过 RFID 射频设备收集自行车的信息并通过接触式天线读取用户 IC 卡数据； 最后通过网络传递给服务器。终端服务系统会对所有的自行车租借站点的信息进行一个整体汇总，然后进行具体的数据信息比对以及存储，并且将信息通过通讯设施反馈给每个监测终端，随机通过指令节点的控制装置执行一系列的操作。 图1系统(xtng)总体结构图2.3 节点结构(jigu)框图一个节点(ji din)的结构如图所示。每一辆租借的自行车都通过RFID 射频

12、读卡器来对自行车上的RFID标签进行检测，并进行数据的存储；同时 IC 卡读卡器通过天线读取IC 卡信息。节点通过控制的8A054 用无线网将信息发送至服务器并接受反馈数据，执行相关的提示或报警操作。 图2节点结构框图2.4 服务器处理信息流程 服务器接收到节点数据随机将数据与数据库原有的数据进行比对，然后节点得到反馈的指令执行一系列的操作。具体服务器处理信息流程图如图 3 所示。 图3 服务器流程图3 硬件模块(m kui)设计3.1 RFID模块(m kui)3.1.1 RFID技术(jsh)RFID意思是射频识别，又叫做无线射频识别，电子标签等。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技

13、术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签， 操作快捷方便。它广泛应用于物流管理、交通运输、医疗卫生、商品防伪、安全防护、管理与数据统计等领域，被公认为二十一世纪十大重要技术之一。2从概念上来讲，RFID 类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID单元，利用RF信号将信息由RFID单元传送至RFID读写器。3.1.2 RFID系统(xtng)组成一个简

14、单(jindn)的RFID系统有四部分组成:( 1 ) 电子标签：电子标签的组成包括芯片、载体(zit)和天线这三个部分。其中芯片用来保存ID以及其他的一些信息，载体则是用来保护芯片以及天线不受损伤，最后天线可以接发信息以及指令。每一个电子标签都有一个电子编码，用来安装在所要标明的物体上。 ( 2 ) 读写器:用来对无线射频系统进行读操作和写操作的装置，有固定式和手持式两种型号，是整个系统中最为重要的组成部分。( 3 ) 天线: 是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。无线射频识别系统中的天线有两种一种安装在标签上，一种安装在读写器上。 ( 4 ) 应用系统:这

15、是用来处理数据的。读写器传输数据到系统中，系统通过运行软件来处理数据，然后在对读写器和电子标签发送指令，从而控制它们的运行。33.1.3 RFID的工作原理 读写器通过天线把电磁波发射到空中，邻近的标签被电磁波激活；电磁波在标签上的天线中激励起高频电流，转换后推动标签的集成电路工作；被激活的标签会随即发射出载有标签资料的无线电波，这些微弱的无线电波最后再由读写器接收。读写器与电脑连接，对标签传回的资料进行处理或启动回应该资料的相关电脑程序。4根据RFID系统工作机理不同，可以将RFID系统分为电磁耦合和电感耦合。这两种耦合方式的不同点在于第一种方式中射频读写器里面的射频能量是以电磁波为载体从而

16、发射出去的；而第二种耦合方式里，射频读写器将能量约束在它周围的电感线圈里，然后通过交变闭合，以此来连接读写器与射频标签两者线圈之间通道，没有向空间辐射电磁能量。 图4 读写器工作(gngzu)示意图 3.1.4 RFID与其他自动识别技术(jsh)比较现在(xinzi)市面上得到应用的主流自动识别应用主要是摄像机、条型码、IC卡、银行磁卡以及射频这几种应用，这些自动识别应用每一个都有着其独自的优缺点可以运用于不同的公共场合。 下表是几种自动识别技术之间的区别： 表1 常见(chn jin)自动识别技术的比较信息载体信息量读/写性读取方式保密性智能化抗干扰能力寿命成本条码金属表面小只读CCD或激

17、光束扫描差 无差较 短 最低磁卡磁性物质一般读/写电磁转换一般 无 较差 短 低IC卡EEPROM大读/写电擦除写入最好 有 好 长 较高RFID卡EEPROM大读/写无线通信最好 有 很好 最长 较高3.1.5 RFID模块(m kui)设计射频识别模块包含(bohn)射频卡和射频读卡器两个部分 ，射频读卡器采用 NXP 公司的MF RC522 芯片。 MFRC522 是一种高集成度的应用芯片，它拥有 13.56 MHz的非接触式通信读写卡芯片。该读卡芯片具有低电压、低成本、体积小等优点，广泛应用在便携式手持设备和智能仪表研发和生产中。 MF RC522 的设计采用了先进的调制和解调概念，

18、将 13.56 MHz 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议集成在一起。5MF RC522芯片能够实现RFID非接触式IC卡读写器的多层应用。这种芯片在没有任何其他电路的情况下都可以进行通信。它通过自身内部的发送器启动读写器天线来和应答器进行通信。接收器拥有独立的解调和解码电路 ,能够处理RFID非接触式IC卡读写器与之相兼容的应答器信号。6数字部分来进行处理RFID非接触式IC卡读写器错误检测。此外,在安全验证方面 , 它还可以使用快速利用高级的加密算法来对产品进行验证 。MF RC522 还能够进行更高的传输速度最高可达424 kb/s ，但是只能通过非接触式通信。 作为13.56 MH

19、z 里高集成度的芯片， 它使用的是没有太多连线的串行通信来完成与主机之间的通信，且可根据不同的用户需求选取 SPI I 2 C 或串行UART模式之一 ，有利于降低电路设计难度 ，缩小PCB板体积 ，降低开发成本。9读卡模块包含 有天线模块，天线 模块 主要负责发送和接收信号。在发送信号过程中，首先由 MF RC522 芯片判断其相应寄存器的指令，然后依据指令将等待发送的数据进行调制得到发送的信号，接着信号由13.56MHZ电磁波的形式通过11和13两个引脚管理的天线发射出去。 在接收信号的过程中，射频卡要进入射频 的磁场范围内使用射频磁场中的磁场对卡内的电容进行充电，接着启动卡内的电路对天线

20、模块进行响应。天线模块得到响应之后通过模块里面的通讯电路将得到的信号传递给MFRC 522的RX引脚，然后在芯片内部的接收器会对接收到的信号进行译码并且根据程序里面的设定进行处理，最终发给单片机读取。7整个射频模块的电源由单片机模块通过稳压芯片 ASM1117 提供，ASM1117 是一款稳压元件，通过电源变换能够稳定地向射频读卡器模块输出 3.3 V 电压。其内部电路原理图如图5所示。 图 5 MFRC522硬件(yn jin)电路原理图该控制器为32脚的贴片封装，大小只有5x5mm，体积小、功耗低、性能强大。外部晶振使用(shyng)27.12MHz的无源晶振，该模块的参考电压为3.3V，

21、而供电电路使用LC滤波输入以减少噪声的干扰。载波信号利用(lyng)TX1和TX2引脚进行发送，除此再加上若干无源器件用来进行匹配和滤波，从而直接控制天线。在芯片内部，通过副载波的双边带对卡的响应信号进行译码。在VMID引脚和地极之间我们使用一只电容连接它们用于稳定输出。3.2 单片机控制模块 单片机是一个微型的计算机，它将CPU、RAM、ROM、定时计数器以及I/O接口等计算机的五大主要组成部分集成在一块微小的电路芯片上。目前有很多家公司都在进行单片机的生产，随着科学技术的日益成熟和强势发展，越来越多的单片机拥有了超大规模的集成电路，这使得单片机的功能越来越强大和丰富，运算速度也是突飞猛进，

22、也随之产生了32位单片机和64位单片机，但根据实际系统的需要和产品的性价比，本系统采用W78A054ADG单片机作为系统控制芯片。W78A054ADG是一种功耗低、性能高的CMOS8位CPU，拥有 8K 可编程系统Flash存储器。W78A054ADG使用传统的51系列内核作为内核，在此基础之上又做了很多的改善让芯片拥有的更多强大的功能这是传统单片机所不具有的。在这个芯片上面，有着一个8位的CPU 以及一个系统可编程Flash存储器，这一点让 W78A054ADG可以供应很多灵活多用的方案给嵌入式系统使用。该芯片使用了密度高、不易失去存储功能的技术来进行生产，并且与能够兼容其他指令系统，在这个

23、单片机上有一个通用的 8 位CPU和一个 Flash 存储单元。8主要特性如下：1. 工作电压为5.5V3.3V/3.8V2.0V2. 用户应用程序空间为8K字节3. 片上集成512字节RAM4. 32个通用可编程I/O口，P0加上拉电阻可做I/O口使用， 5. 具有看门狗功能 6. 具有EEPROM功能7.不需要(xyo)有专用(zhunyng)的程序(chngx)编程器，可以直接下载程序8. 3个16位定时器/计数器9. 4路外部中断10. 通用异步串行口（UART）单片机引脚如图6所示。图6 W78A054ADG引脚图8A054引脚功能VCC：供电电压。GND：接地。各个端口介绍如表一所

24、示表2端口介绍(jisho) P3口主要使用第二(d r)功能，它的功能介绍如表3所示表3 P3口第二年功能(gngnng) 其次是各个(gg)引脚的介绍： 表4引脚介绍(jisho) 33 晶振电路(dinl)W78A054ADG单片机内含有一个高增益的反向放大器，单片机想要正常工作，必须要外接一个晶振电路。晶振电路包括一个晶体振荡器和两个电容，组成一个自激振荡器。单片机的时钟具有两种工作模式，分别是片内时钟模式和片外时钟模式，本设计采用的是片外时钟模式。振荡器的频率由晶体决定，两外接电容对频率也有微调作用，但由于是时钟主振电路两个并联的电容可以省去所以此晶振电路没有并联的电容。9 图 7

25、晶振电路图34 复位(f wi)电路单片机复位电路(dinl)是指单片机的初始化操作。当单片机进行(jnxng)运行时，为了让CPU以及该单片机中所有的其他部件处在一个初始化状态，所以需要先对单片机进行复位操作。复位电路接+5V直流电压时，C3电容就会充电，从而在电阻上出现一定电压，单片机进入复位状态，几毫秒以后，电容电量达到最大，而电阻上的电流则降至0A，电压降至0V，单片机进入工作状态。复位电路RESET端产生复位信号，通过连接单片机引脚4给单片机进行复位，电路图如图7所示。 图 8 复位电路图3.5 继电器模块(m kui) 本系统决定(judng)采用TQ2-5v 10个引脚的电磁继电

26、器。TQ2-5V电磁(dinc)继电器是Panasonic公司设计生产的，它的体积小属于超薄型，灵敏度高并且功耗低。电磁继电器是通过电磁线圈通电，继而产生磁力，这种磁力使得接点吸合或者释放。在该产品其他型号中还拥有一种能够进行磁保持的继电器，这种磁保持继电器的内部拥有一个磁力离合装置，启动时送一个脉冲电压（达到所需的脉冲宽度）就能够让它产生吸合，而不需要像普通的电磁继电器那样，要通过维持稳定的电压才能产生吸合。特点：( 1 ) 高、长和宽分别为5mm、14mm、9mm，属于超薄型。( 2 ) 额定消耗功率低，整体灵敏度非常高。( 3 ) 等够自动安装SDM。( 4 ) 可进行高密度安装。( 5

27、 ) 拥有包金的双叉横杆触点，可靠性非常高。( 6 ) 可使用IC插座。( 7 ) 低热电动势。ATQ206引脚图如下所示： 图 9 TQ2-5v继电器引脚图3.6 稳压电路 本系统采用的是12v直流电源，而单片机需要一个5v的直流电源，因此我们需要设计一个稳压电路，以此得到一个5v的电源。7805系列稳压器是大家在日常生活中经常用到的稳压器件，用它来进行稳压十分的方便，一个非常简单的电路就可以让我们得到一个稳定的直流电压,并且我们得到的电压刚刚好就是5v，这正是维持8A054单片机在正常运行情况下所要的电压，7805有很多的衍生产品如KA系列，ADS系列，CW系列等，在它们之间的功能和参数上

28、有一些小的不同。我们选用的是KA7805,下图是KA7805的 几个引脚介绍以及用这个稳压器来组成的稳压电路。 7805 1 2 3 图 10 7805引脚图其中(qzhng)1接的是输入(shr)的+电压(diny)，2接地，3则输出我们所要用的+5V电压。 图 11 稳压引脚图3.7 无线通信技术3.7.1 无线传输模块选型 无线通信技术已经得到了全面普及像蓝牙、3G/4G、WIFI等都是无线通讯技术在人们日上生活中经常用到的应用。由于本设计面向的对象为停车场区域的车辆，自然就不需要太远的距离，选取中短距离，频率段为2.4GHz足够满足要求。而且这是ISM国际免费的标准频段。于是这一点成为

29、了2.4G无线技术可发展的重要的条件。并且2.4G无线通信技术差别于之前的其他同类技术，它是通过全双工模式传输来进行数据传输工作的，在抗干扰性能上要比其他任何无线技术来的优秀的多。这一极其强大的抗干扰性使得它的理论上的最大传输距离可以达到10米之多，如果芯片外设可以增加一些功率放大器件的话，将会到达更加远的地方。除此之外它的理论上的数据传输速度是2M/s，这一速度两倍于蓝牙的理论数据传输速度。结合前面的几点在这三种常见的无线通信技术中，2.4G无线通讯技术有着自己强大的优势体现。它比蓝牙的生产成本低、数据传输速度快，比27MHz抗干扰能力强、传输距离远、功耗低。3.7.2 同步(tngb)串行

30、口通信同步(tngb)通讯是指在既定的通讯(tngxn)速度下，数据在接发两端得到的时钟信号频率能够保持相同，这样就使得通信双方在接发数据时能够拥有一模一样的时间关系。串行通信是通过一根数据线在计算机的主机与其外设之间进行传递和交换数据信息的串行传送。在使用串口通信时，数据都是一位一位的一次传输的不论发送还是接收都是如此，并且每一位均为二进制0或1。SPI接口是由Motorola公司进行研制生产的一种全双工同步串行总线，这种同步串行总线常用于与慢速外设器件之间的通信，这是一种新的串行同步通讯协议。它的组成部分是一个主设备和若干从设备，其中主设备控制一个从设备并与从设备之间进行同步通讯，从而实现

31、数据交换。同步串行外设接口有四种信号其中包括串行数据的输入信号、输出信号、时钟的位移信号以及从使能信号。其中决定唯一的一个从设备用来和主设备之间进行连接的就是从使能信号。10通讯时,数据由串行数据输出,串行数据输入，数据在时钟的上升或下降由SDO输出，SDI读入，这样经过8/16 次时钟的发生改变，完成8/16位数据的传输。数据传输模式如图12 所示。 图 12 同步(tngb)串行口数据传输方式3.7.3 NRF24L01无线芯片(xn pin)特点本设计(shj)使用的NRF24L01是一款无线收发芯片，它的优点在于成本低、功耗低、速度快。它工作频段是2.42.5GHz 的国际通用的免费I

32、SM频段，这就是成本低的最有利的条件。无线收发器包含：频率发生器、SchockBurst模式控制器、晶体振荡器调制器、功率放大器以及解调器。输出功率频道使用SPI接口来进行设置。这款芯片的电流损耗非常低，如果是在发射状态下，当芯片的发射功率值为0dBm时产生的电流损耗仅仅只有11.3mA，即便是接收状态下也只多了2.3mA，要是在掉电模式和待机模式下电流消耗就更加低了。其主要有以下特点： 1、可以进行多通道传输，拥有125个通信频道，还可以进行多点的通讯、跳频以及分组等其他功能，以到达大众的需要。2、放射功率可设置为0dBm、-6dBm、-12dBm或者-18dBm，以用于不同的功能需要。3、

33、无偿通用频段，可以使用2.42.5GHz全世界免费申请的ISM频段。4、SPI数据接口：通过SPI数据接口来和微控制单元进行连接，速度在08Mbps/s之内，支持2M、1M 、250kbps传输速度。5、ACK功能，支持自动应答及自动重发，内置地址及CRC数据校验模功能。6、功耗较低，工作电压在1.9V3.6V之内，待机模式下电流小于1A。此外(cwi)，它还拥有着自主应答、立即重发以及(yj)对载波监进行听检测等其他性能，能够(nnggu)减少开发的难度。本次设计射频数据传输使用的是NORDIC生产的NRF24L01单片无线收发器芯片，根据所查找的资料并结合本系统的真实情况，无论在数据交换，

34、以及传输方式还是数据稳定性上，nRF24L0通过晶振来调节振幅，使得振幅能够低电流消耗并且拥有较好的无线信噪比，XC2的引脚可以进行悬空（外部的时钟正在被使用）。为了达到晶体振荡器低功耗和迅速开启的目标，我们选择使用的电容值较小，而且与晶振的并联效果一样。经过简易的网络配对可以获得较低的阻抗。采取此种芯片能够符合设计要求。图13就是NRF24L01的外部器件电路连接图。 图 13 NRF24L01硬件电路图4 软件开发4.1 射频识别控制软件设计射频(sh pn)识别设计是本系统的核心(hxn)部分，MFRC522芯片(xn pin)能够对所有的非接触卡进行主机接口相连，比如：SPI接口；串行

35、UART，RS232接口11，其软件工作流程如图14所示： 图 14射频识别读卡流程图射频识卡的过程如下：1、MFRC522复位后，即可对卡操作。2、复位应答，当射频识别卡进入读写器工作的操作范围内时，然后读写器通过双方签订的特殊协议来确定卡型是否正确。3、防冲突闭合机制：如果(rgu)若干张射频(sh pn)识别卡同时出现在读写器的监测和通讯(tngxn)范围之内时，防冲突闭合电路将从全部的射频识别卡中挑选其中之一作为下阶段工作服务对象，其他没有挑选上的射频识别卡则处于不运行的状况等待着再次进行的挑选。4.2 串口接收程序读写器采用串口中断来完成中心命令的接收，通过相应的命令可以在PC端经过

36、串口助手来观察读写器是否工作正常，验证卡号的非接触距离和标准卡的卡号，其中串口接收程序流程如图： 图 15 串口中断接收数据流程图4.3 无线通信收发软件设计无线通信收发(shuf)采用的是NRF24L01模块(m kui)，在芯片启动(qdng)之前，要寄存器进行相应的操作。本文采用通信模式为ShockBurs 模式，在发射信号时，前导码以及CRC校验由模块主动生成，数据发送完中断请求后通知微控制单元。这样做既减少了MCU的查询时间，也减少了软件的开发时间，NRF24L01数据发送流程图如下所示： 图 16 NRF24L01数据发送流程图NRF24L0的无线接收部分，必要的配置有数据速率、发

37、射功率、载波频率、接收的地址和数据宽度等等，其中数据速率、载波频率、CRC校验位数、接收的地址宽度和数据宽度必须和发送端一致。NRF24L01就收程序流程图如下所示： 图 17数据(shj)接收流程图5 PCB制板及硬件(yn jin)调试51 PCB板图的绘制(huzh)在设计PCB前的准备工作有下面几个方面12：( 1 ) 系统规格( 2 ) 系统功能区块图 ( 3 ) 将系统分割成几个PCB( 4 ) PCB的大小以及封装的方法( 5 ) 绘制出所有的PCB和它们的电路图( 6 ) 初步设计的仿真(fn zhn)运作( 7 ) PCB上的布局(bj)、布线( 8 ) 布线(b xin)厚

38、电路测试( 9 ) 建立制作档案 PCB的设计流程分8个步骤：( 1 ) PCB设计准备( 2 ) 网表输入 ( 3 ) 规则设置( 4 ) 元器件布局( 5 ) 布线 ( 6 ) 检查( 7 ) 复查( 8 ) 设计输出52 元件安装焊接及系统调试5.2.1 元件安装元件安装的基本要求：( 1 ) 保证导通与绝缘的电气特性。 ( 2 ) 保证机械强度。5.2.2 焊接注意的基本事项每个电子产品的元器件都是要用焊接来进行连接的，所以焊接是一个至关重要的步骤。每一个焊点都需要拥有优秀的电气性能并且不能轻易的脱落，在这个环节每一个小的失误都有可能造成产品的不能运转。想要焊接好每一个焊点要做到下面几

39、个方面：（1）金属材料有良好的可焊性：铜拥有良好的导电性以及可焊性因此通常作为电路板上的焊点。（2）金属表面要保持清洁：金属表面容易形成氧化物造成的污垢，这些污垢很难清除，并且阻碍了焊接。（3）有理想的助焊剂：2通常助焊剂是一种酸性物质，用来清洁金属吧版。面上的污垢，此外它的熔点也要较低。（4）焊接(hnji)过程(guchng)中要控制焊接的时间，如果焊接的时间太长就会损伤元件，但是(dnsh)如果时间不够就会造成虚焊。焊点的检查主要是通过焊点的来确定的。首先看看光亮度，其次焊接所使用的锡的多少以及焊点有没有毛刺和气泡，两个焊点之间有没有连起来等等。最后查看焊点的电气性能和机械强度。5.2.

40、3 系统调试实际情况表明，当IC卡故障或通信线路故障,人们已经归还自行车，但系统记录的自行车还是被租。为了使这种情况不发生，我们需要对此进行改善以及时确认返回信息的速度。如果使用有源RFID技术用于信息传输可以改善逻辑流，这可以保证不丢失所述返回信息。在返回自行车时，消费者必须首先把自行车上锁定装置锁到指定的位置，并把锁扣到锁定装置中，然后把自行车卡放在锁定装置上。系统会的感应区通知RFID系统，以检测自行车是否停止消费，然后按返回键它会锁定电锁,自行车停好。但是这个过程并没有结束，我们必须确认信息已经传递到管理系统。完整的过程是直到信息成功返回原管理系统才算完成。因此，我们需要的有源RFID的网络功能将信息传输到所述基站，然后基站的信息传输到管理中心的数据库。由管理中心确认后，将信息回送到锁定装置中，以确认该返回动作是成功的。结 论本论文(lnwn)主要以射频识别为研究对象，文中首先综述了目前国内外自行车公共(gnggng)管理的发展概况及趋势，以及射频识别技术的特点和应用(yngyng)。通过查阅资料以及对生活的观察，简单概述了射频识别技术在国内外的应用情