【正文】 狀態(tài)的有源電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)局域定位功能。應(yīng)用程序的流程設(shè)計(jì)如圖 所示 : 23 圖 應(yīng)用程序流程圖 對(duì)整個(gè)路網(wǎng)來(lái)說(shuō)，如果將路網(wǎng)中的各條道路中的每個(gè)路段的交通參數(shù)檢測(cè)出來(lái)后，根據(jù)路網(wǎng)中各個(gè)路段之間的位置關(guān)系和節(jié)點(diǎn)分布，即可預(yù)測(cè)出路網(wǎng)中的某一條道路中的每一段未來(lái)的交通狀況。 //選擇通道 40 SPI_ RW_Reg(WRITE_ REG + RX_ PW_ P0, TX_ PLOAD_ WIDTH)。 TX_count+=1。電子標(biāo)簽每隔 500ms 向外發(fā)射數(shù)據(jù)一次，發(fā)射 27 間隔可根據(jù)實(shí)際需求適當(dāng)增加或減小。//寫發(fā)送地址到 nRF24L01 SPI_ Write_ Buf(WR TX_ PLOAD, tx buf, TX_ PLOAD_ WIDTH)。 總之， RFID 技術(shù)的研究在國(guó)內(nèi)是一個(gè)嶄新的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，其在國(guó)內(nèi)的開發(fā)研究尚處起步階段，大力開發(fā) RFID 技術(shù)的研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。無(wú)線射頻數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收是射頻芯片自動(dòng)完成的，只需要對(duì) nRF24L01 進(jìn)行初 始化配置，這可以通過(guò)設(shè)置 RF 配置寄存器來(lái)完成，配置內(nèi)容包括工作頻率、輸出功率、自動(dòng)重發(fā)功能、校驗(yàn)碼長(zhǎng)度等。 } 電子車牌軟件設(shè)計(jì) nRF24L01 作為閱讀器與電子標(biāo)簽的通信射頻接口 ,采用半雙工方式通信，在發(fā)射和接收模式間切換需要等待 550us 的穩(wěn)定時(shí)間。 ME2 |=UTXE0+URXE0。 25 接收模式程序初始化 : void RX_ Mode(void) { CE_ Pin(0)。 應(yīng)用系統(tǒng)包括一個(gè)應(yīng)用程序以及數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用程序用來(lái)完成車輛信息采集的任務(wù)，通過(guò)各個(gè)控件所發(fā)出的指令完成對(duì)閱讀器的控制，使閱讀器能夠按照其要求對(duì)電子標(biāo)簽 進(jìn)行讀 /寫操作，數(shù)據(jù)庫(kù)主要是用來(lái)存放這些車輛信息，方便管理部門對(duì)車輛的監(jiān)控和管理 [14]。 閱讀器的輸出數(shù)據(jù)一般是提供給計(jì)算 機(jī)后臺(tái)的，所以在設(shè)計(jì)接口時(shí)必須考慮信號(hào)的傳輸， RS232 簡(jiǎn)單實(shí)用，通用性強(qiáng)，但是它的傳輸距離只有 15 米，很難滿足現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，所以本系統(tǒng)采用了目前工業(yè)上比較常用的 RS485 接口。微控制器通過(guò) SPI 接口控制 nRF24L01，其中微控制器 (MCU)采用低電壓、微功耗、高性能 18 COMS 16 位單片機(jī) MSP430F2101，該微控制 器采用 C 語(yǔ)言開發(fā)，內(nèi)含 128 B 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 和 1 kB 的 E178。 (2)豐富的片上外圍模塊： MSP430 系列單片機(jī)的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。 配置模式 在配置模式， 15 字節(jié)的配置字被送到 nRF24L01，這通過(guò) CS, CLK1 和 DATA三個(gè)引腳完成 [11]。本文在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于考慮到標(biāo)簽的體積，采用了 Nordic 公司推薦的 PCB 單端天線。所以，需要尋找一款適合超高頻 RFID 且易于開發(fā)的低成本射頻芯片，來(lái)設(shè)計(jì)有源 UHF RFID 系統(tǒng)。閱讀器、標(biāo)簽、應(yīng)用系統(tǒng)三者之間的關(guān)系如圖 所示。接受并解調(diào)來(lái)自應(yīng)答器的高頻信號(hào)。然而，與有源電子 標(biāo)簽相比，無(wú)源電子標(biāo)簽的壽命一般可長(zhǎng)達(dá)幾十年，而有源電子標(biāo)簽的壽命則通常要受電池壽命的限制而成為一大缺陷。因此，基于電子標(biāo)簽在 RFID 系統(tǒng)中的功能，電子標(biāo)簽電路必須含有天線用于接收和發(fā)射電磁波能量 。駕駛員有可能會(huì)忘記攜帶標(biāo)簽，甚至丟失標(biāo)簽，難免會(huì)造成不必要的麻煩。 研究?jī)?nèi)容 智能電子車牌是將普通車牌與 RFID 技術(shù)相結(jié)合形成一種新型電子車牌。交通擁堵使得人們每天將大量寶貴的時(shí)間消耗在路上、車中，同時(shí)也導(dǎo)致商業(yè)車輛在交通運(yùn)輸中延誤，增加了運(yùn)輸 成本。 目前對(duì)車牌的識(shí)別大多采用圖像分割與識(shí)別技術(shù)，圖象識(shí)別受污染、距離、光線、位置、角度等環(huán)境因素的影響較大，且圖像識(shí)別存儲(chǔ)空間及算法實(shí)現(xiàn)占用資源比較多，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也非常困難，而且圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)于套牌、盜牌甚至無(wú)牌車也沒(méi)有辦法識(shí)別。 低頻激勵(lì)器將激勵(lì)信號(hào)不間斷的向外發(fā)送，當(dāng)載有電子車牌的車輛進(jìn)入激發(fā)區(qū)時(shí)，電子標(biāo)簽接收激勵(lì)信號(hào)，此時(shí)，電子車牌的標(biāo)簽將激勵(lì)信號(hào)和電子車牌信息通過(guò) 頻道發(fā)送給閱讀器，閱讀器將接收的信息重新打包，經(jīng)過(guò)基站發(fā)送給控制中心， 控制中心 根據(jù)激勵(lì)器 信息 和電子標(biāo)簽 信息 ，就能判斷車輛在某時(shí)刻經(jīng)過(guò)車道，實(shí)現(xiàn)車道上對(duì)經(jīng)過(guò)車輛 信息的統(tǒng)計(jì) 。目前 RFID 技術(shù)被廣泛應(yīng)用到工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化和交通實(shí)時(shí)控制等領(lǐng)域，應(yīng)用最成功的當(dāng)屬物流管理領(lǐng)域及商品流通領(lǐng)域。 RFID 卡采用充值卡模式，閱讀器讀取卡中存儲(chǔ)的ID 號(hào)和車牌號(hào)，同時(shí)從卡中扣除相關(guān)費(fèi)用。同時(shí)管理人員通過(guò)采集車輛、駕駛員和道路的實(shí)時(shí)信息來(lái)提高其管理效率，以達(dá)到充分利用交通資源的目的。并將 RFID 電子車牌安裝在車輛上，此時(shí)車輛擁有了獨(dú)一無(wú)二的身份證。 RFID 電子車牌系統(tǒng)構(gòu)成 圖 電子車牌系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 如圖 所示， 工作時(shí)，低頻激勵(lì)器將跳頻表、激勵(lì)器 ID 等信息以調(diào)制方式調(diào)制在 125KHz 載波上形成激勵(lì)信號(hào)，并不間斷的向外發(fā)送，當(dāng)載有電子車牌的車輛進(jìn)入激發(fā)區(qū)時(shí)，被成功喚醒后，電子標(biāo)簽接收激勵(lì)信號(hào)（激勵(lì)器的跳頻表和 ID）等信息，此時(shí)，電子車牌的標(biāo)簽由被動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)為主動(dòng)態(tài)，將激勵(lì)信號(hào)和電子車牌信息通過(guò) 頻道 發(fā)送給閱讀器，閱讀器將接收的信息重新打包，經(jīng)過(guò)基站發(fā)送給控制中心的上位機(jī)，上位機(jī)根據(jù)激勵(lì)器 ID 和電子標(biāo)簽 ID，就能判斷車輛在某時(shí)刻經(jīng)過(guò)車道，實(shí)現(xiàn)車道上對(duì)經(jīng)過(guò)車輛數(shù)的統(tǒng)計(jì) [3]。只是在閱讀器的響 8 應(yīng)范圍之內(nèi)，這類電子標(biāo)簽才會(huì)從閱讀器的射頻場(chǎng)中獲取能量供數(shù)字電路部分使用。 根據(jù)支持的電子標(biāo)簽類型不同以及所完成功能的不同，閱讀器的復(fù)雜程度是顯著不同的。 當(dāng)然，為了完成這些復(fù)雜的任務(wù)，在絕大多數(shù)情況下控制單元都擁有微處理器作為核心部件。另外，電子標(biāo)簽必須含有調(diào)制電路，可以 把存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽內(nèi)部的被識(shí)別對(duì)象的相關(guān)數(shù)字信息調(diào)制到發(fā)射的電磁波上。當(dāng)使用圓機(jī)化天線時(shí)，常采用微帶天線形式實(shí)現(xiàn)。 15 VSS：電源地 。 16 位 的數(shù)據(jù)寬度、 125us 的指令周期以及多功能的硬件乘法器 (能實(shí)現(xiàn)乘加 )相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的某些算法 (如 FFT 等 )。 MSP430F2101 微控制器片內(nèi)結(jié)構(gòu)包括 16 位 RISC ( Reduced Instruction Set Computing)精簡(jiǎn)指令的 CPU，時(shí)鐘系統(tǒng)，用于燒錄程序和仿真用的 JTAG (Joint Test Action Group，聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組 )接口， 1 KFlash, 128BRAM, Watchdog(看門狗電路 )，片上外圍模塊， I/O 接口等組成。 圖 MSP430F2101 微控制器結(jié)構(gòu) 19 閱讀器電路硬件主要分為射頻接口、控制系統(tǒng)和輸出接口三大部分。 圖 低頻激勵(lì)器外形 不同的激勵(lì)器之間可以串聯(lián)在一起，同時(shí)供電，如圖 所示。射頻芯片在接收到新數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的校驗(yàn)、地址碼核對(duì)和去掉前導(dǎo)碼工作，把用戶數(shù)據(jù) 送到 MCU。 //時(shí)鐘源為 SMCLK, UOTCTL=0。 TX_count=0。此外還可以根據(jù)需要對(duì) MCU 編程實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的防碰撞或加密解密算法。 //設(shè)置 CRC 校驗(yàn) CE_Pin(1)。由此提出了RFID 技術(shù)的電子車牌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并以 nRF24L01 和 MSP430 為核心，分別從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行了主動(dòng)式電子標(biāo)簽和閱讀器的設(shè)計(jì)。此時(shí) MCU 還可通過(guò) SPI 口讀出 nRF24L01 接收到的有效數(shù)據(jù)。 //} } } void uart start(void) //啟動(dòng)發(fā)送 { IE2|=UTXIE0。 //設(shè)置 串口 通信 波特 率為 19200bps UBR0_0=0XA0。 在電子標(biāo)簽和閱讀器系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，除了可使用匯編語(yǔ)言外，使用 C語(yǔ)言更能夠提高設(shè)計(jì)效率，加快開發(fā)進(jìn)度。金屬會(huì)影響激勵(lì)器信號(hào)，避免將激勵(lì)器安裝在大塊金屬旁。 nRF24L01 應(yīng)用電路一般工作為 3V，它由低功耗微控制器 MSP430F123 進(jìn)行控制。 圖 MSP430F2101 微控制器結(jié)構(gòu) 考慮到電源的功耗和標(biāo)簽體積，電源采用 3V500mAh 紐扣電池， MSP430F2101單片機(jī)的晶振采用 35768Hz 晶振，雖然時(shí)鐘周期比較長(zhǎng)，但是這樣 可以使微控制器待機(jī)功耗降至最低，已經(jīng)完全能滿足實(shí)際需要 [12]。當(dāng)系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時(shí)，用中斷請(qǐng)求將它喚醒只需 6us。 VDD_PA：為功率放大器供電，輸出為 V。因此，工作頻率的高低決定著天線的尺寸和大小。天線用于接收和發(fā)射電磁波；模擬電路主要由調(diào)制電路組成，用于將相關(guān)信息通過(guò)調(diào)制發(fā)送出去；數(shù)字電路是電子標(biāo)簽的大腦用于控制相關(guān)協(xié)議、指令及相關(guān)處理功能、管理內(nèi)部數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)以及執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。出于性能上的考慮，對(duì)ASIC 的訪問(wèn)是通過(guò)處理器總線實(shí)現(xiàn)的。另外閱讀器還提供相當(dāng)復(fù)雜的信號(hào)狀態(tài)控制、奇偶錯(cuò)誤校驗(yàn)與更正功能等。有源電子標(biāo)簽具有自己的供電電源，其它電路與無(wú)源電子標(biāo)簽相同。 RFID 電子車牌系統(tǒng)硬件組成 典型的 RFID 系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分 :電子標(biāo)簽 (Tag)、閱讀器 (Reader)和天線 (Antenna)，如圖 所示。讀取的電子車牌內(nèi)的相關(guān)信息，并實(shí)時(shí)發(fā)送至控制中心，控制中心服務(wù)器經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)、查詢、對(duì)比等信息處理，配合視頻監(jiān)控，通過(guò)對(duì)信號(hào)燈的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通流進(jìn)行調(diào)控，減少交通擁塞?；谝曨l與圖像處理技術(shù)的車牌識(shí)別，主要是依據(jù)數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)所拍攝 的汽車牌照進(jìn)行處理和識(shí)別。對(duì)小區(qū)內(nèi)車輛起到防盜作用。我國(guó)在汽車管理、汽車收費(fèi)、汽車 GPS、汽車防盜以及路況信息系統(tǒng)等方面的研究和應(yīng)用都比較落后，離自動(dòng)化和智能化的還有相當(dāng)大的差距。目前，近距離 RFID 技術(shù)已發(fā)展的比較成熟并獲得了大規(guī)模商用，但遠(yuǎn)距離 RFID 技術(shù)相對(duì)滯后。如今我國(guó)使用的 GA3692 型車牌在可視性與唯一性上存在缺陷，科技含量也不夠高。 研究目的與意義 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口、車輛數(shù)量不斷增長(zhǎng)，但是有限的可用土地以及經(jīng)濟(jì)要素的制約卻使得城市道路擴(kuò)建增容有限，因此不可避免地帶來(lái)一系列的交通問(wèn)題。 RFID 技術(shù)具有遠(yuǎn)距離識(shí)別、可存儲(chǔ)攜帶較多的信息、讀取速度快、可應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此基于射頻識(shí)別技術(shù)的車輛識(shí)別準(zhǔn)確