基于RFID的智能车库系统设计

引言

随着城市交通的日益发展和车辆的激增，车辆通行和停 放都成了一个难题。本文针对停车困难的问题，设计了一套结 合射频模块、PLC控制模块、视频监控模块、温度测控模块、 道闸控制模块、显示模块和音频模块于一体的智能化车库系 统。

1系统硬件设计

1.1系统工作原理

当车辆到达小区门口 3〜5 m时，射频阅读器读取射频 书签中的信息，同时压力传感器作为热备用感应车辆，阅读 器和压力传感器协同将信息传送给可编程序控制器PLC，PLC 经过判断将信息传送给上位机，上位机识别射频书签为本系 统卡后采集信息，向可编程序控制器发送指令，PLC控制车位 显示屏显示可停车号码，控制闸门打开，控制车库内安装的信 号指示灯和音频设备使车主更快地完成停车过程。车库内还 配置了温度传感器，上位机连接了视频监控系统，可实时监 控车库内的状态，防止火灾和其他危害的发生，如果发生危害, 上位机可以将信息发送给PLC，控制信号指示灯和音频设备 发出警报。系统硬件结构如图1所示。

1.2系统硬件选择

1.2.1射频芯片

本系统中的射频芯片采用ADI公司的ADF7021，它是一 款低功耗、高性能的收发器。工作频率为80〜650 MHz和 862〜940 MHz,符合ISO14443和IS018000系列的技术标准。 具有高斯和升余弦两种数据滤波选项，用以改善窄带应用的 频谱效率。ADF7021只需少量外部分立器件便可构建一个完 整的收发器。片内ADC提供集成温度传感器、外部模拟输入、 电池电压和RSSI信号的回读，因而可减少ADC开销。温度 传感器在40〜+85 °C的整个工作温度范围内精度达到±10 °C。 在室温下进行1点校准并将结果存储在存储器内，即可提高此 精度。

1.2.2压力传感器

系统中的压力传感器采用huba511系列，使用寿命长、精 度高、温度稳定性好和优秀的电磁兼容性，因此使用于范围 广泛且要求严格的工业应用。

1.2.3可编程序控制器PLC

可编程序控制器PLC采用西门子S7-300系列，模块化, 无排风扇结构，易于实现分布，易于用户掌握;多种的性能递 增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使 用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩 大并且愈加复杂时，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。 可编程序控制器PLC与上位机之间要用RS232/485转换器, 且RS485抗干扰能力强，同时也增加了通讯距离，满足系统 的需要。视频监控系统与上位机的连接采用串行接入的方式。 显示屏和道闸由PLC发出指令控制。

1.2.4温度传感器

温度传感器采用EGA的EWS系列壁装式温度传感器, 价格低廉，与大多数过程仪表、控制器、记录仪、数据记录 器和数据采集系统兼容。精度：量程的±1%@25。。(77 °) ±0.11%/°C (0.06%/°F),工作温度范围 0 〜60 °C(32 〜140 °F)。 1.2.5信号指示灯

系统的信号指示灯采用LCD和双色LED显示。

1.2.6语音芯片

系统中的语音芯片采用TLFP0001芯片。超强ESD抵抗 能力(可以抵抗2 kV)、超低功；待机电流小于5 uA ；内部 集成16级音量调节，最小可以调节到静音状。高清音质，内 部采用D-TO-D数字音频转；支持ISP在线烧录声音。

2系统软件设计

系统软件采用模块化设计，包括上位机软件和下位机软 件两部分。上位机软件主要针对计算机平台，可采用C++语 言编写，主要用于控制节点终端设备和接收节点终端设备发送 数,以及进一步的处理。下位机软件设计主要针对PLC控制器, 使用STEP7 Professional V11编程，主要是各功能模块的驱动, 如射频模块的控制、道闸控制、显示屏指示灯控,、音频控,、 数据存储与传送控制等。系统软件流程图如图2所示。

在数据的传输过程中，不管是阅读器和电子标签之间的 无线通信，还是阅读器与PL、PLC和上位机之间的通信，都 难免会遇到干扰而使数据发生变化，这是通信中既不愿意但 又无法避免的情况。数据的接收方都必须对接收的数据进行 检验，来识别传输错误。一般的校验有奇偶校验,、纵向冗余 校验法(LRC)和循环冗余校验(CRC)法。

3结语

与以往的车库系统相比，本系统免去了车主停车刷卡方可 通行的环节，因而节省了入库时间，也防止了撞击事件的发生。

本系统具有良好的人际互动功能，既人性化，又让车主 更顺畅地完成停车过程。

由于采用了智能化的操作流程，大大减少了人力资源的 浪费，同时也为调度部门缓解了压力。

本系统具有实时监控的视频功能和温度测控功能，为紧 急灾害(如火,、盗窃)等的处理提供了方便。

系统采用了 PLC控制器和上位机连接，具有良好的扩展 功能，可与其他系统组成更强大的智能管理系统。与以往系 统相比，本系统受到自然环境的影响比较小，更加稳定。

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