基于紅外和射頻的停車場遠距離讀卡系統

摘 要：本系統綜合運用了射頻識別技術和紅外通信技術，采用STC10F08XE超強抗干擾芯片作為閱讀器主控芯片，采取

MSP430作為電子標簽主控芯片，超低功耗設計；設計了無線閱讀器和無線智能電子標簽通信系統，所設計的車輛無線閱讀識別系統采用韋根、485協議與數據采集主板相連接，兼容所有傳統停車場；可實現遠距離自動讀取車輛信息并進行不停車收費。

關鍵詞：紅外；射頻；STC10F08XE；MSP430；不停車收費

1 概述

隨著社會經濟的飛速發展，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。據工業化和信息化部統計，2010年全國共生產汽車1826萬輛，銷售1806萬輛，儼然我國已經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嚴重的堵塞現象。為了提高人們的生活質量以及出行安全，現代的停車場管理系統有必要引入智能化、網絡化的控制，即具有遠距離讀卡功能的不停車收費管理系統[1]。

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

2 系統方案設計

一個完整的停車場遠距離讀卡系統主要包括一個閱讀器和一個電子標簽（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進行數據通信，進而實現遠距離讀卡的功能[2]。

目前市場上的遠距離讀卡系統主要包括超聲波讀卡和2.4G藍牙讀卡，兩種方案都各有優缺點，而本系統結合現在小區停車場的實際需求，自主引入一種紅外觸發機制來實現電子標簽的低功耗和方向性，通信距離雖然較另外兩種較短，但完全滿足現實需求，即成本較低、無輻射的紅外射頻讀卡設計方案。詳細對比如表1所示。

閱讀器通過一組紅外發射管在停車場出入口形成一個紅外檢測區域，電子標簽放在汽車里面，在平常處于睡眠狀態，當汽車進入到紅外檢測區域時，電子標簽通過一個紅外接收管接收紅外觸發信號，若觸發信號正確，則電子標簽會被喚醒[3]，然后利用射頻發射電路將車主的信息發送給閱讀器，閱讀器通過射頻接收模塊接收數據并對數據進行解碼，最后通過韋根或485上傳給管理系統。

3 硬件設計

根據上述的停車場方案，設計出硬件系統框圖如圖1所示。

3.1 閱讀器設計

3.1.1 閱讀器主控芯片

由于本系統是放置在露天環境中，各種干擾較多，需保證系統的抗干擾能力和穩定性；而且本設計方案所需資源至少為2個定時器、紅外數據IO口、射頻數據IO口以及3中通訊協議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8051，但是速度快8至12倍。

3.1.2 紅外發射模塊

普通紅外發射管發射電流約為40mA，發射距離最多達10m，因此選用了另外一種大功率紅外發射管，發射電流約為100mA，發射距離大于30m。另外，為了實現方向性可調，本系統設計了4組紅外發射管模塊，每組16個，可獨立拆開，焊接在閱讀器主板上時可調整角度，具體如圖2所示。