陳瑜

摘 要：文章分析了RFID系統(tǒng)的組成與工作原理，提出了基于RFID的智能交通控制系統(tǒng)功能模塊電路設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：RFID；智能交通；電路設(shè)計(jì)

隨著城市汽車數(shù)量的急劇增加，城市交通擁堵日趨嚴(yán)重，如何快速、準(zhǔn)確地采集各種交通數(shù)據(jù)，合理進(jìn)行交通誘導(dǎo)，有效緩解城市交通壓力，已經(jīng)成為交通工程領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題。針對(duì)上述問題，文章設(shè)計(jì)了一種基于高頻RFID（Radio Frequency Identification）的車輛位置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，構(gòu)建出智能交通控制系統(tǒng)功能模塊的電路設(shè)計(jì)方案。

1 RFID 系統(tǒng)組成及工作原理

RFID 技術(shù)，即射頻識(shí)別技術(shù)，是一種不需要實(shí)際物理接觸即可自動(dòng)完成目標(biāo)識(shí)別的高新技術(shù)，具有可靠性高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、標(biāo)簽內(nèi)容可讀寫及高性價(jià)比等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于物流、運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)和智能交通等領(lǐng)域。該系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)將能很好地完善城市交通信息感知體系，有著很顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

（1）路側(cè)設(shè)備安裝簡單、部署范圍廣，不會(huì)有應(yīng)用“死角”的存在；（2）車載設(shè)備只有一張電子標(biāo)簽，不會(huì)涉及車輛改裝等復(fù)雜問題；（3）可以實(shí)現(xiàn)車輛定位、車速測(cè)量、交通狀態(tài)判別等多種功能；（4）具有谷歌地圖顯示、表格顯示、文本顯示等多樣化顯示功能；（5）設(shè)備成本低、經(jīng)濟(jì)效益好。

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的射頻識(shí)別系統(tǒng)主要由應(yīng)答器（電子標(biāo)簽或射頻卡），閱讀器（讀寫器）和對(duì)應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)三部分組成。系統(tǒng)的構(gòu)成如圖 1 所示。

圖1 射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成

2 基于RFID的智能交通控制系統(tǒng)功能模塊電路設(shè)計(jì)

2.1 電源模塊

控制器主板可使用12/5V兩套供電電源，但AT91RM9200多工作于3.3V，因而，其他的器件在也應(yīng)為3.3V。電源系統(tǒng)的變換開關(guān)為AC/DC型，功率為10瓦，其電壓輸入在156VCA至265VCA之間，開關(guān)電源輸出+12V、+5V，其他電源電壓則通過三端穩(wěn)壓芯片產(chǎn)生，其中，+5V電源通過兩個(gè)三端可調(diào)穩(wěn)壓芯片LT1085產(chǎn)生+1.8V和+3.3V，從而為ARM處理器及相應(yīng)的外圍電路供電。LT1085芯片通過選擇兩個(gè)合適的電阻能夠輸出的電壓范圍為1.2V至15V，例如+3.3V=1.25V×（1+R322/R323）。

2.2 RTC 模塊

在通訊、干線或者區(qū)域協(xié)調(diào)控制中，交通的控制器還要通過對(duì)等的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行同步，為了能夠確保時(shí)間的同步，需要設(shè)計(jì)RTC對(duì)時(shí)間進(jìn)行校對(duì)。RTC既能夠提供可以進(jìn)行編程的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，還能夠在斷電之后立刻啟動(dòng)備用電源。

2.3 復(fù)位電路

AT91RM9200處理器有NRST以及NTRST復(fù)位信號(hào)，這兩種復(fù)位信號(hào)中，前者用于系統(tǒng)的復(fù)位，而后者則用于JTAG/ICE復(fù)位，能夠?qū)μ幚砥髦械腎CE TAP控制器初始化，從而使得連硬件仿真器在進(jìn)行初期調(diào)試時(shí)更為便捷。在所有時(shí)間段，復(fù)位信號(hào)僅僅有一個(gè)有效的，都能夠讓ARM處理復(fù)位并且將復(fù)位向量指向的地址處開始執(zhí)行程序。

2.4 功率驅(qū)動(dòng)電路

功率驅(qū)動(dòng)電路用以進(jìn)行大功率交通信號(hào)燈的驅(qū)動(dòng)，采用了固態(tài)繼電器（SSR）。額定電流以及額定電壓分別為5A以及400VAC。固態(tài)繼電器的驅(qū)動(dòng)是直流+5V。外部的C208、R313組成浪涌吸收電路可用來保護(hù)固態(tài)繼電器不受損害。相比于雙向可控性，功率驅(qū)動(dòng)電路集成程度更好，穩(wěn)定性更好，但相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)也使得其造價(jià)較高，相對(duì)而言，價(jià)格更為昂貴。

2.5 射頻信息采集模塊

無線射頻識(shí)別（RF1D）交通監(jiān)管技術(shù)是未來實(shí)時(shí)交通信息采集主要的發(fā)展方向，在本設(shè)計(jì)中，在實(shí)時(shí)采集交通流量中充分運(yùn)用射頻識(shí)別。相比于傳統(tǒng)的采集方法，該方法能夠持續(xù)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并能夠準(zhǔn)確直接反應(yīng)出實(shí)際交通量，無線射頻識(shí)別能夠?qū)囕v進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，并將所獲取的交通數(shù)據(jù)以互聯(lián)網(wǎng)為媒介傳輸?shù)浇煌刂浦行?，而交通控制中心能夠?qū)⑺@取的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析得出當(dāng)前的交通狀況，并將相應(yīng)交通狀況通知給行駛在路上的司機(jī)，通過電子地圖實(shí)時(shí)顯示交通狀況，進(jìn)而引導(dǎo)交通，緩解交通堵塞。該技術(shù)的運(yùn)用能夠在對(duì)交通流不影響的前提下進(jìn)行交通數(shù)據(jù)的采集，這也大大優(yōu)化了交通狀況。通過射頻識(shí)別進(jìn)行交通數(shù)據(jù)采集的工作原理為：閱讀器和應(yīng)答器以電磁波作為媒介，進(jìn)行能量的傳輸與數(shù)據(jù)通訊。在整個(gè)工作過程中，讀卡器首先通過天線傳輸加密數(shù)據(jù)載波信號(hào)到RFID汽車標(biāo)簽，之后標(biāo)簽的發(fā)射天線工作域被激活，同時(shí)將加密的載有目標(biāo)識(shí)別碼的高頻加密載波信號(hào)通過某種調(diào)制方式經(jīng)卡內(nèi)高頻發(fā)射模塊發(fā)射出去，接收天線接收到射頻卡發(fā)來的載波信號(hào)，在讀卡器進(jìn)行處理之后，提取出相應(yīng)的目標(biāo)識(shí)別碼，并將識(shí)別碼傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，從而完成了預(yù)設(shè)的系統(tǒng)功能和自動(dòng)識(shí)別。射頻信息采集原理圖如圖2所示。

圖2 射頻采集原理圖

參考文獻(xiàn)

[1]陸化普.智能運(yùn)輸系統(tǒng)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]KlausFinkenzeller，陳大才.射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[3]周立功，張華.深入淺出ARM7-LPC213x/314x（上冊(cè)）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.