1、小区智能无线道闸系统,完成人：陈宇航 林鹭辉 指导教师 胡冰乐,随着我国经济建设事业的发展, 人民生活水平不断提高，城市汽车拥有量的急剧增加,对车辆管理水平的要求越来越高。目前,我国现有停车场管理系统，其普遍采用的车辆识别方式普遍存在着不足：工作效率的低下，道闸开启时间固定，对车辆造成损害的潜在风险。因此，本研究拟采用有源RFID（Ratio Frequency Identification）技术,研究开发一种基于有源RFID技术的道闸智能管理与控制系统平台,改善停车刷卡的传统车辆放行方式，实现车辆出入道闸过程中的信息采集以及不停车通行的自动化控制与管理，提高了车辆放行效率。在道闸控制模块中加
2、入传感检测控制模块，对道闸闭合装置进行控制，对已进入道闸的车辆，在其超出规定通行时间仍未过闸的情况下，进行延时闭合。加入预警系统和摄像头模块，对车辆驾驶者进行提示，保证车辆通行安全，同时有利于资料存档。,一、 项目背景,二、 应用传统的IC卡式道闸系统存在的主要问题,1 使用距离较短，工作效率低,传统的IC卡式道闸系统，刷卡时，要求IC卡与读卡器的距离在15cm以内。所以在车辆出入时，需驾驶员停车后，在近距离内刷卡以通过验证，启动道闸。造成使用不便，浪费行车出入时间，在进出高峰期时容易造成交通堵塞。,2 无ID验证，宜仿造，对车辆停放安全造成威胁,传统的IC卡式道闸系统，没有对用户进行ID备份
3、，即卡内没有设置使用者的固定ID，只有充值金额的记录。使得IC卡在使用时，无法对其进出进行记录。并且IC卡的仿造十分简单。使得在车辆被盗时，出入记录无从查取，对车辆的存放安全造成严重威胁。,三、有源RFID道闸系统的设计方案,1 有源RFID的原理,RFID技术利用无线射频方式在射频读写器和射频标签之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。识别过程无需人工干预，具有反应速度快，抗干扰能力强，可识别高速运动物体和同时识别多个标签的特点。,根据实现方式的不同，RFID可以分为两类：有源RFID和无源RFID。无源RFID的电子标签上不带电池，其工作所需的电源全部依靠转换接收到的阅
4、读器发送的电磁波而获得，所以其阅读器的发射功率一般比较大。有源RFID的电子标签自身具备电池，可提供全部器件工作的电源，对相应阅读器的发射功率要求不高，而且有效阅读距离大于前者。本文提出的小区智能无线道闸系统，考虑到有源RFID的上述优点，基于该技术实现。,2 有源RFID道闸系统整体构架,系统工作示意图,系统硬件结构示意图,读写控制模块是整个系统的核心，由ATMEL ATmega8构成，内部有8KB的Flash存储器, 1KB的SRAM, 可方便地反复擦写、修改程序和信息,可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。由于外部不用扩展程序存储器, 可以简化电路设计, 减小模块尺寸, 同时有较多的
5、I/O口提供给系统使用。MCU模块储存并且及时更新小区车辆信息，接收车辆遥控器信息，对车辆信息进行核查，并对红外监测模块、摄像监视模块、道闸电机控制模块和声光报警模块起控制作用。,通信接口采用MAX485芯片和MAX232芯片来实现电平和信号转换, 数据通讯的方向由RE（-）, DE 脚来控制, 设计中二者连在一起, 由单片机的PB. 1来控制, 高电平时, 数据由单片机经MAX485到外部串行总线,即处于发送状态; 低电平时, 数据由外部串行总线到单片机,即处于接收状态。,读写器与PC基站的连接电路,接收模块采用RM1A-315MHz UHF 超高频无线数据接收模块，芯片为MICRF213，
6、有很强的抗干扰能力和改善解码波形，采用晶体本振,性能稳定，温度范围可达到汽车级(-40-105)。省电，在3V 电源工作时，接收耗电约3.5mA。,接收模块电路,传送模块采用TM-3A-315MHz UHF 超高频无线数据传送模块。芯片为MICRF113，体积小，工作电压约为1.8V-3.6V，采用PLL 技术，工作频率稳定发射功率大（可以达到10dBm），配合RM-1A-315M 接收模块，距离可达20-30米 (天线用鞭状) 。,发送模块电路,本系统的软件设计主要包括三个部分：遥控器的信号发射模块，读写器主程序模块，PC基站的数据库建立。程序的设计主要采用AVR单片机的C语言，在PC基站的
7、数据库建立主要运用SQL语言。读写器的主程序模块相对复杂，细分为：红外监测模块、电机控制模块、声光警报控制模块、无线身份信息接收及验证模块、摄像头监视控制模块和PC基站通信模块。各模块单独调试通过后，再在CV2 AVR环境下加入到工程文件中编译生成机器码文件，通过SL ISP下载软件写入到ATmega8芯片中。在遥控器进入射频天线有效范围时，遥控器通过人工控制发送身份信息信号，读取程序验证ID成功后，启动道闸控制电机，并在车辆成功通过道闸时，拍摄照片存入PC基站数据库，并向PC基站发送信息，在PC中记录车辆的信息、车主信息及出行日期。若碰到突发事件，如汽车在通过道闸时熄火或两辆汽车同时通过道闸
8、时，由红外检测模块发出信号，能做出相应的应急反应措施，读写器的主程序流程图2所示。,2 软件系统构架,读写器主程序流程图,3 数据加密,由于RFID通过射频芯片进行数据的传输，在传输过程中，数据存在被截获的可能，从而导致车辆和车主信息的泄露或恶意更改。因此，在系统应用层协议栈的设计中，加入数据加密。这样保证了传输过程的数据包都是经过加密的。当接收点接收到数据包，在控制台进行解密，这样可以保证车主信息的安全性，使得本系统的安全性能大大提高。,四、研究的特色与成果,采用有源RFID，传输频率为315MHZ，其通信距离可以达到2030 米。 可通过读写器验证遥控器的ID信息，对车辆及车主的信息进行验证。 采用红外监测模块和警示模块合作控制，从而提高了车辆通过的安全 性。 利用PC基站和监视器拍照，记录车辆的进出日期和进出照片。,五、体会,1 综合应用所学知识的能力得到了培养和提高,2 体会了应用知识解决实际应用问题的整个研究过程和步骤,3 解决实际问题仅凭课堂学习远远不够,4 动手能力需要实践才能提高和巩固,5 解决实际问题是对个人能力的一个挑战,谢谢！,
