基于红外和射频的停车场远距离读卡系统

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摘 要：本系统综合运用了射频识别技术和红外通信技术，采用STC10F08XE超强抗干扰芯片作为阅读器主控芯片，采取

MSP430作为电子标签主控芯片，超低功耗设计；设计了无线阅读器和无线智能电子标签通信系统，所设计的车辆无线阅读识别系统采用韦根、485协议与数据采集主板相连接，兼容所有传统停车场；可实现远距离自动读取车辆信息并进行不停车收费。

关键词：红外；射频；STC10F08XE；MSP430；不停车收费

1 概述

随着社会经济的飞速发展，人们生活水平大大提高，汽车尤其是私家车越来越多地走进百姓家里。据工业化和信息化部统计，2010年全国共生产汽车1826万辆，销售1806万辆，俨然我国已经成为了一个汽车消费大国。但随之而来的是在停车场进出时会出现严重的堵塞现象。为了提高人们的生活质量以及出行安全，现代的停车场管理系统有必要引入智能化、网络化的控制，即具有远距离读卡功能的不停车收费管理系统[1]。

文章首先对停车场读卡系统的各模块进行选型分析，得出适合小区停车场管理系统的最佳方案。因此文章主要考虑对现有停车场管理系统进行优化。通过对比现有停车场，定量分析电子标签的功耗情况以及实际测量读卡角度、距离等参数，从而提出一种低功耗、远距离，兼容性好的停车场管理系统方案。

2 系统方案设计

一个完整的停车场远距离读卡系统主要包括一个阅读器和一个电子标签（即用户使用的卡片），然后在两者之间使用某种无线通信技术进行数据通信，进而实现远距离读卡的功能[2]。

目前市场上的远距离读卡系统主要包括超声波读卡和2.4G蓝牙读卡，两种方案都各有优缺点，而本系统结合现在小区停车场的实际需求，自主引入一种红外触发机制来实现电子标签的低功耗和方向性，通信距离虽然较另外两种较短，但完全满足现实需求，即成本较低、无辐射的红外射频读卡设计方案。详细对比如表1所示。

阅读器通过一组红外发射管在停车场出入口形成一个红外检测区域，电子标签放在汽车里面，在平常处于睡眠状态，当汽车进入到红外检测区域时，电子标签通过一个红外接收管接收红外触发信号，若触发信号正确，则电子标签会被唤醒[3]，然后利用射频发射电路将车主的信息发送给阅读器，阅读器通过射频接收模块接收数据并对数据进行解码，最后通过韦根或485上传给管理系统。

3 硬件设计

根据上述的停车场方案，设计出硬件系统框图如图1所示。

3.1 阅读器设计

3.1.1 阅读器主控芯片

由于本系统是放置在露天环境中，各种干扰较多，需保证系统的抗干扰能力和稳定性；而且本设计方案所需资源至少为2个定时器、红外数据IO口、射频数据IO口以及3中通讯协议IO口，故采用STC10F08XE作为微处理器，其硬件资源丰富，机器周期为1T，是新一代的8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但是速度快8至12倍。

3.1.2 红外发射模块

普通红外发射管发射电流约为40mA，发射距离最多达10m，因此选用了另外一种大功率红外发射管，发射电流约为100mA，发射距离大于30m。另外，为了实现方向性可调，本系统设计了4组红外发射管模块，每组16个，可独立拆开，焊接在阅读器主板上时可调整角度，具体如图2所示。