基于射频识别停车场智能监控专业系统设计.doc

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 3 月 10 日 （学生填表）
课题名称
基于射频辨认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
指引教师

职称
专家
课题来源
科研
1. 综述本课题国内外研究动态，阐明选题根据和意义
随着社会经济发展，机动车拥有量迅速增长，居民乘小汽车出行次数增多，许多都市“停车难、难停车” 问题日渐明显，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，影响了都市景观，更影响着与动态交通和谐发展。不但如此，当前大某些都市停车设施大多量上局限性，质上简陋。许多停车场内停车标志、停车泊位线、导向箭头、减速垫、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；停车诱导信息缺少，驾驶人寻找可运用停车泊位比较困难。某些停车场甚至只管停车收费，而主线不论车辆停放期间安全，一旦丢失，把责任推卸得一干二净。这都在一定限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，停车场运用率较低。
要缓和或解决停车难题，一方面需要在停车场法规规章约束和保障下，依照都市经济、人口、面积、道路状况、功能分区、车辆拥有量等因素进行系统、科学停车场规划；另一方面要依照停车场规划、车流运营特性和道路网布局，进行路外停车场和路内停车场配备与建设；在停车规划与配备建设完毕之后，需要进行合理完善停车场管理。而经国内外实践表白单纯依托停车场供应无法满足日益增长停车需求，加上当前国内都市停车泊位“绝对局限性”与“相对过剩” 矛盾现象普遍存在，停车场智能化科学管理就显得尤为重要。
辨认技术RFID (Radio Frequency Identification)，是非接触式条形码自动辨认技术一种，可以通过无线电讯号辨认特定目的并读写有关数据，而无需辨认系统与特定目的之间建立机械或者光学接触。RFID技术基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接受解读器发出射频信号，凭借感应电流所获得能量发送出存储在芯片中产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者由标签积极发送某一频率信号（Active Tag,有源标签或积极标签),解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行关于数据解决。一套完整RFID系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓应答器（Transponder）及应用软件系统三个部份所构成，其工作原理是Reader发射一特定频率无线电波能量Transponder，用以驱动Transponder电路将内部数据送出，此时Reader便依序接受解读数据，送给应用程序做相应解决。

RFID是一项易于操控，非接触辨认，简朴实用且特别合用于自动化控制灵活性应用技术。可自由工作在各种恶劣环境下：短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣环境。射频辨认系统重要有如下几种方面系统优势：1、读取以便快捷、辨认速度快可同步辨识读取数个RFID标签。2、数据容量大，一维条形码容量是50Bytes，二维条形码最大容量可储存2至3000字符，RFID最大容量则有数MegaBytes.随着记忆载体发展，数据容量也有不断扩大趋势。3、使用寿命长、标签数据可动态更改。4、更好安全性能，RFID承载是电子式信息，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，不需为了读取精准度而配合纸张固定尺寸和印刷品质。此外，，RFID因其所具备远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不但可以协助一种公司大幅提高货品、信息管理效率，还可以让销售公司和制造公司互联，从而更加精确地接受反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。
许多行业都运用了射频辨认技术。在运送管理方面采用射频辨认技术，只需要在货品外包装上安装电子标签，在运送检查站或中转站设立阅读器，就可以实现资产可视化管理。将标签附着在一辆正在生产中汽车，厂以便可以追踪此车在生产线上进度。射频标签也可以附于牲口与宠物上，以便对牲口与宠物积极辨认（积极辨认意思是防止数只牲口使用同一种身份）。射频辨认身份辨认卡可以使员工得以进入锁住建筑某些，汽车上射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场费用。
早在1971年，在德国亚琛市就建立了停车诱导系统。这也被以为是世界上最早停车诱导系统。该系统对市内12处停车场在重要交叉路口设立了光电显示停车场诱导标志，截至1980年控制对象增长到了40处，诱导标志由远距离控制，增进了既有停车场有效运用。日本于1973年在柏市建立了日本最早停车诱导系统。所提供信息以停车场使用状况、车位数以及停车场位置等为主。日本停车诱导信息发布系统集成在日本警察厅开展UTMS(Universal Traffic Management System)项目中，通过UTMS交通管理综合集成系统发布停车诱导信息。日本采用区域、重要路口、停车场内三级引导电子显示牌，显示停车场在区域中位置，停车场行车方向和与否有空车位信息。大概同一时期在法国、英国、瑞士等国也相继建立了类似系统。
北京于起先后在王府井、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，涉及39个对外开放停车库5900各种车位，对停车难解决起到了一定辅助作用。近年来，广州、沈阳、太原、青岛等都市相继建立了停车诱导系统，获得了一定效果。
停车问题是一种复杂社会问题，停车难题解决需要公众参加与积极配合，停车者、停车场经营者以及停车场管理者通力合伙才干达到和谐交通、和谐发展良好局面。因而，采用智能化停车场管理技术，规范停车秩序，与动态交通和谐发展；避免乱收费现象，提高停车收费可信度；提高停车管理人员工作效率，减轻工作人员劳动强度；扩充停车信息可运用形式以及范畴，提高停车泊位运用率；提高找寻停车位便利性，减轻交通污染；保障车辆安全出入停车场以及停车期间安全，减少损失；停车泊位引导系统采用，减少了车主进入停车场后寻找停车位时间。

2. 研究基本内容，拟解决重要问题
重要设计研究基于射频辨认停车场智能监控系统。设计重要采用RFID(射频辨认) 物联网技术，在设计中结合辨认读写技术、无线通信技术、单片机控制技术，并有机整合，完毕针对车辆定位，车位信息实时监测功能。
拟解决重要问题：
(1)射频辨认停车场智能监控系统硬件设计：重要涉及微控制器STC89C52与射频IC MF RC522、NRF24L01无线模块之间电源电路及I/O设计，解决它们之间信号干扰问题。
（2）射频辨认停车场智能监控通信软件设计：重要是在基于STC89C52 微控制器和射频IC MF RC522之间串口通信编程，以及无线NRF24L01联机组网通信调试。
（3）射频辨认停车场智能监控实际调试：重要是把设计方案运用到实际中，使车辆检测与定位，车位实时检测信息更加精确。
3. 研究环节、办法及办法
本设计方案采用控制器为STC89C52，使用5V转3.3V 压控芯片lm1117作为电源管理模块，提供应单片机和传感器电源。无线通信器件采用NRF24L01作为主从数据传播，射频辨认采用MF RC522器件来辨认车辆信息。通过特定软件算法控制来辨认相应车辆，读取信息被从控制器通过无线传播来发送到主控制器，主控器进过数据解决后，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，通过刷卡就能清晰地看到自己车辆位置信息。总体控制器构造框图如图
1。

图1 主控制器系统构造图框图

本设计研究环节及办法：
1、一方面，通过查阅有关文献理解射频辨认原理，依照所选用射频辨认芯片有关参数，选取适当型号。然后，依照无线通信距离远近，选取适当无线通信芯片，以及掌握STC89C52单片机最小系统工作原理，设计出适当电路图。依照自己所学作图工具软件Altium Designer 10 PCB设计出总体电路构造框架，然后发送工厂进行打样。如图2 为绘制系统硬件PCB流程。

图2 系统硬件PCB绘制流程

2、另一方面，按照焊接电路规定，进行电路焊接。焊接完毕后，第一步就是要测试STC89C52能否正常下载程序。第二步就是要把射频辨认器件与单片机I/O口管脚相连， 通过空白射频卡测试编写程序，来拟定辨认精度及距离问题。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，看主机接受到数据与否正常，如果正常，再进行多对一调试，这样一来就能完毕无线通信组网功能。
3、最后，把各个功能模块进行总体联机调试，实际调试过程中，也许会有信号干扰，特别对于无线通信与射频辨认这两某些信号干扰问题，可以借助于软件延时办法来错开其信号耦合互相干扰问题，这样一来，射频辨认就会测试到正常车辆通过信息，其相应数据也就可以多对一通过无线传播给主机，通过主机刷卡，液晶显示屏就可以显示车辆停靠信息以及相应车位信号批示灯也会得以显示。

4. 研究工作进度

阶段及内容 起止时间 阶段成果

查阅与课题有关资料 第1周~第2周 完毕开题报告
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
射频辨认控制系统软件设计 第8周~第9周 程序设计完毕
焊接电路并进行单块调试 第10周 硬件电路完毕
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 ~ 完毕毕业设计论文

5. 重要参照文献

[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学术年会论文集
[3] CHEN Harry，FININ Tim，JOSHI Anupam. An ontology for context-aware pervasive computing environments [J]. Special Issue on Ontologies for Distributed Systems Knowledge Engineering Review，，18(3)：197-207.
[4] 赵进王曙燕曹小鹏等.基于物联网多途径辨认和通行费拆分研究[J]. 学术研究 3 ：56-59.
ZHAO JinWANG Shuyan CAO Xiaopeng et al. Researchof multipath identification and toll distribution based on IOT[J]. Academic Forum 3 ：56-59.
[5] 李斌李文锋.WSN与RFID技术融合研究[J].计算机工程,
34 9 127-129.
LI BinLI Wenfeng. Research on integration of WSN andRFZD technology [J]. Compnter Engineering 34 9 127-129.
[6] Sung J Lopez T SKim D. The EPC sensor network for RFIDand WSN integration infrastructure[C]//5th Annual IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications workshops618-621.
[7] 高建良,贺建飚.物联网RFID原理与技术. 电子工业出版社.第一版

教研室意见

教研室主任签字： 年 月 日