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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）基于射频识别停车场智能监控系统设计摘 要停车场智能监控系统设计的应用在市场上已经日趋成熟，而大多数产品只是具备简单的刷卡停车、收费功能，并不能实现车库停车定位的功能。本设计是基于STC89C516RD微控制器和射频识别系统为核心，系统硬件电路包括DC-DC电源电路、ILI9163液晶驱动电路、NRF24L01无线通信电路、USB转串口电路、MFRC522射频电路。系统软件部分是在Keil uVision4编译环境下进行，程序由系统外设和变量初始化构件、射频识别构件、无线通信构件，TFT液晶显示构件组成。车辆定位算法上参考了VIRE和LANDMARC的设计思想。选择了
2、VIRE算法， 在MATLAB平台进行了仿真，辅助完成了基于射频识别停车场智能监控系统的设计， 实现了停车区域车辆实时定位的功能。关键词：STC89C516RD，射频识别，无线通信，VIRE算法The Design of Intelligent Parking lot Management system based on RFIDABSTRACTRFID-based smart parking applications designed monitoring system on the market has matured. The application involves a small n
3、umber of higher intelligence to the image recognition processing, high research and development costs, technical complexity. The majority of products are only equipped with a simple swipe parking, charging function, and cant realize the garage positioning function. The design is based on STC89C516RD
4、 microcontroller and radio frequency identification system as the core. System hardware circuit includes DC-DC power supply circuit, ILI9163 LCD driver circuit, NRF24L01 wireless communication circuitry, USB to serial circuit, MFRC522 radio transmitting and receiving circuits. System software under
5、Keil uVision4 compiler environment, the program initiated by the system peripherals and variable components,radiofrequency identification components,wireless communication components, TFT LCD component composition.Vehicle location algorithm refer LANDMARC and VIRE. By analyzing the advantages and di
6、sadvantages of the two algorithms, select VIRE algorithm, through MATLAB simulation platform from which to calculate the high positioning accuracy and practical argument, to help achieve real-time location information of parking spaces.KEY WORDS：STC89C516RD，Radio frequency identification, wireless c
7、ommunication, VIRE algorithmII目录前言1第1章 绪 论21.1 射频识别技术发展及现状21.2 射频识别技术的特点及应用31.2.1 射频识别技术的特点31.2.2 射频识别技术的应用31.3 课题主要研究内容5第2章 射频识别系统概述及定位方法62.1 射频识别系统概述62.1.1 射频识别系统组成62.1.2 射频识别工作原理72.1.3 射频识别编码校验82.2 射频识别系统定位算法92.2.1 无线定位的几何原理92.2.2 LANDMARC算法112.2.3 VIRE算法132.3 射频识别系统定位仿真结果与分析14第3章 停车场智能监控系统整体设计方案
8、153.1 控制器的整体方案153.2 STC微控制器163.2.1 控制器芯片选型163.2.2 STC89C516RD微控制器特点163.3 射频识别控制器173.3.1 射频识别芯片选型173.3.2 MFRC522射频微控制器的特点173.4无线通信技术183.4.1 无线传输模块选型183.4.2 NRF24L01无线芯片特点193.5 TFT液晶显示技术203.5.1 TFT液晶显示原理及选型203.5.2 TFT1.44英寸液晶特点21第4章 停车场智能监控系统硬件设计224.1 控制系统总体结构224.2 电源管理模块234.3 数据通信设计244.3.1 USB转串口电路24
9、4.3.2 同步串行口通信254.3.3 无线传输电路264.4 射频识别电路274.5 TFT液晶显示电路284.6 MCU最小系统电路29第5章 停车场智能监控系统软件设计305.1 软件开发环境305.2 系统构件初始化315.3 射频识别控制软件设计315.3.1 读写器软件设计315.3.2 PC端串口上位机设计335.4 无线通信收发软件设计345.4.1 无线通信发送程序345.4.2 无线通信接收程序355.5 液晶显示软件设计36第6章 停车场智能监控系统调试386.1 硬件系统制作与调试386.1.1 硬件系统制作386.1.2 硬件系统调试396.2 软件系统调试步骤与结
10、果406.2.1 软件调试步骤406.2.2 软件调试结果41结 论43谢 辞44参考文献45附 录47外文资料翻译50前言射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，特别是在最近几年里，射频识别技术在各个领域里运用非常广泛。比如，钞票及产品防伪技术、电子收费系统，通行检测系统，物流管理系统等。特别是在停车场管理系中得到了大面积的推广和应用1。在国外，停车场收费管理大多数从人工收费都转换成刷卡收费，选择设备系统一般为技术较为成熟的专用设备，设备自动化、智能化水准较高。并且国外停车场管理系统通常采用电子化程度比较高的交易支付手段，在进行停车收费交易时基本上不存现金交易现象，系统安全
11、性较高。而且，国外很多停车场管理系统装配了车位定位系统和停车诱导系统，为停车用户提供详细的车位信息和有效引导帮助，使停车场管理车辆更加人性化。随着科技的发展，我国新型停车场管理系统在各方面的技术水平都得到了很大的提高，但总的来说，目前还处于应用的初级阶段2。在现实生活的应用中，存在以下问题：1、大多数停车场管理是安保人员进行车辆的放行、引导，收费等。对于大型的停车场来说，增加很多的人力，物力来管理车辆。2、车辆管理系统中引入车牌自动识别技术，实现自动收费和监控，但是由于车牌污损、锈蚀或者车牌安装位置不规范等现象的存在，导致其在实际应用中并不能达到完全识别，这就需要工作人员协助，这样就给系统的应
12、用和推广造成了阻碍。3、新型的智能停车场管理系统，重心放在自动停车收费，但在其针对顾客的人性化要求方面考虑得较少。本设计提出了基于射频识别智能停车场管理系统，以实现车辆自动识别和信息化管理。针对大型停车场，车主在返回停车场时，不得不花费大量时间来寻找自己车辆的停靠位子，而在本设计中，参考分析NDMARC算法和VIRE算法的优缺点后，通过增加虚拟网格坐标决定法和小概率位置排除法来实现待定位标签的位置，车主只需要在车库的入口处，刷下随身携带的射频卡片，通过液晶显示屏，很清晰的显示出车辆的停靠位子，极大的节约了车主的寻车时间，提高了车辆管理的效率。洛阳理工学院毕业设计（论文）第1章 绪 论1.1 射
13、频识别技术发展及现状射频识别（RFID）技术是从90年代快速发展起来的一项自动识别技术3。利用射频识别技术可以几乎对所有物理对象进行识别和跟踪，并由此组建一个容纳和连结全世界所有物品的智能网络系统，射频识别技术发展带来的影响将改变我们的思想和生活。由于射频识别技术覆盖面比较广泛，目前很多应用中的自动识别技术几乎都可以归纳射频识别技术的范畴，但它们的工作原理、工作频率、技术特点，适用领域以及遵循的标准却是有所差别的。可以说未来几十年射频识别技术发展将是由一系列不同特点的自动识别技术有机组成的，这些不同的技术在实际应用中会相互竞争和相互弥补。关于不同的射频识别系统硬件部分是相同的，而不同的软件形成
14、不同的射频识别应用。硬件方面的通性问题包括：硬件产品的小型化，降低成本，生产数量等。少数公司如德国西门子，加速射频识别芯片的发展，迅速壮大产品来提供给用户4。当前超高频射频识别芯片的集成度已大大提升。第二代（Gen.2）标签很快取代了前代，在市场中占主导地位。比如，富士通开发64 K的射频识别标签，具有记忆存取速度快，存储容量大，已成功地应用在航空业。当然，阅读器的价格持续下降，阅读器的功能不断增强。近一年来，微软生产出了BizTalk Server，利用服务器可以将射频识别技术与微软产品应用集成到一起。射频识别技术在生活中的应用比较广泛，也就凸显出私人信息存储在射频识别标签中的敏感性，其安全
15、威胁变得越来越严重，极大的限制了射频识别技术发展。如今，安全措施可在某些应用方面使用，例如，ISO为数据认证公布的15693标准已经成功使用在银行卡授权和门禁系统。射频识别在其安全应用上的发展还需要时间的沉淀，这就需要更多的科技人才投入到射频识别这一新兴的行业中去，来服务社会5。1.2 射频识别技术的特点及应用1.2.1 射频识别技术的特点一套完整的射频识别系统，是由阅读器（Reader）与标签（TAG）也就是常说的应答器（Transponder）和应用软件系统三个部份构成6。其基本工作原理很简单：当标签进入射频区域后，阅读器会一直发射电磁信号，标签利用电磁感应所获得的能量来把存储在芯片中的产品信息发送出，然后标签会主动发射某一频率段的电磁波，解读器感应到后，解码并读取其信息后送至中央信息系统进行有关数据处理。 射频技术最主要的特点是非接触识别，和环境的抗干扰性。它能穿透雾、雪、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境来阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。制约射频识别系统发展的主要问题是不兼容标准的制定，射频识别系统的主要厂商提供的都是专用系统，导致不同的应用和不同的行业采
