基于rfid的停车场管理系统的软硬件设计

基于rfid的停车场管理系统的软硬件设计内容摘要：

号，电子标签中的天线接收到信号后把一部分整流作为直流电源给标签内的电路提供能量，另外一部分则被电子标签内的存储数据信息调制后送回给阅读器。 电子标签内载有物品的信息，是整个 RFID 系统中最重要的载体，它的形态有多种多样，应用场合不一样，称法也不一样。 如在门禁系统中，载有业主信息的电子标签一般为卡片状，称之为门禁卡或一卡通等；而在动物追踪领域，它一般为纽扣状，与项链一起套在动物的脖子上，称之为动 物标签或电子狗牌。 电子标签中 IC 芯片部分由存储单元、逻辑控制单元、电压调节器、调制器和解调器等功能模块组成。 电压调节器的作用主要是为各电路提供能量，它把阅读器发出的信号通过天线接收，转化为直流电源，通过电容存储，稳压电路稳压，为标签中内部电路提供稳定的电源；逻辑控制单元的作用是把从阅读器收到的信号译码，并按照要求把数据回送给阅读器；调制器的作用是把逻辑控制单元的送出的信号进行调制，然后通过天线发送给阅读器；解调器的作用主要是把载波调制信号中的载波信息去掉，得到真正的调制信号。 天线的作用前文已介绍，在此 不累述。 电子标签按照不同的分类方法，可分为许多种类。 根据电子标签工作的频率不一样，可以分为低频标签、中频标签和超高频标签。 其中低频指的是频率为 125KHz 和225KHz 等工作频率，中频指的是 13。 56 MHz 的工作频率，而超高频指的是 915MHz、2。 45GHz 和 5。 8GHz 等工作频率。 低频标签一般用于物流领域和动物追踪等领域，中频标签一般用于门禁领域，而超高频标签由于识别距离较远，被广泛地应用于高速公路不停车收费、集装箱识别等场合。 根据电子标签的读写性能不一样，有可读写卡、写一次读多次卡和只读卡等几种 形式。 只读卡价格最便宜，它里面的数据不能修改，安全性在三种卡中最高；写一次读多次卡里面的数据是一次性写进去的，用户不能再修改；可读写卡在三种卡中价格最高，因为它里面的数据可以反复修改，多次写入，如信用卡等。 根据射频标签的供电形式不同可分为无源标签、有源标签、半有源标签三种。 有源电子标签内带有电池，因此价格较高，电池的寿命也是有限的，但是它的射频识别距离可以达到十几米，这是其他两种标签做不到的；而无源电子标签本身不含电池，更多相关参考论文设计文档资源请访问 本参考设计材料，包含项目源代码，屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参考翻译等，完整的设计文件及源代码，资料请联系 68661508 索要 它必须通过读写器发射信号，从该信号中获取能量，然后再把数据信息传递给读写器。 它的优点重 量比较轻，体积也可以做得很小，但是它的缺点也是显而易见的，比如它的发射距离就很短，一般只有几十厘米的距离。 射频识别系统根据调制方式的不同又可分为被动式系统、半被动式系统和主动式系统。 被动式系统电子标签一般在门禁系统应用较多，它用调制散射的方式来发送数据。 主动式射频识别系统适用于有障碍物的场合，标签利用自身的射频能量主动给读写器发送数据。 半被动式射频识别系统中，电子标签内部含有电池，但是它只对标签内部的数字电路提供能量，而且标签并不利用自身能量主动发送数据给读写器，而是利用反向散射调制的方式在标签被激活后 ，传送数据的。 此外，按照封装方式、作用距离、数据格式等不一样还有很多分类的方法，如按照作用距离的不一样可分为密耦合标签、近耦合标签、疏耦合标签和远距离标签等。 无论是那种分类方法，其工作方式大同小异，都是标签载有物品的信息，以某种方式固定在物品上，通过读写器远距离读取电子标签的信息，完成物品的识别。 读写器 在电子标签与系统进行数据交换时，读写器起到关键性的作用，它是射频识别系统的关键终端，是不可缺少的硬件设备装置，读写器的性能直接影响着系统的稳定性和可靠性。 读写器通过天线向标签发送射频调制信号，标签接收到信号后返回一个射频调制信号，这个信号载有标签信息，读写器再通过天线接收该信号，同时经过处理后，传给中间件。 一个典型的读写器终端由发射单元、接收单元、信号处理控制单元和电源等部分组成，读写器主机由射频通道模块、控制模块和 I/O 接口模块三部分构成。 读写器由硬件和软件两个部分构成。 硬件部分为天线、射频通信模块 、控制处理模块、 I/O 接口模块等部分。 天线可以是集成的，也可以是独立外置的。 天线的作用是读写器与射频标签通信时，起到一个桥梁作用，读写器通过天线发射电磁能量和接收数据信息。 射频通信模块的主要作用是完成通信中信号的调制、解调以及功率放大等。 而控制处理模块由于应用场合的需求不一样，其性能也不一样。 I/O 接口模块根据应用的需求，可以为键盘控制接口、 RS232 接口、 LCD 液晶显示驱动接口或者是和 PDA 相连的 CF 接口等。 软件部分的功能是对读写器接收到的信息进行及时响应，同时再向标签发出相应的指令命令，一般来说，软 件程序在读写器出厂时，都由生产厂家固化在读写器模块中。 按照功能的不同，软件主要包括以下三个部分： 导入部分 ，它的作用主要是当系统启动时，事先指定的存储器空间导入对应的程序，然后再 运行 ；控制部分。 它的主要作用是改变读写器的工作模式，控制天线开始发 送数据和停止发送数据，以及完成读写器与计算机主机之间的数据交换 ； 解码部分。 它主要作用是进行代码的转化，比如将指令转化为机器码，将模拟信号转换为数字信号等。 读写器通过射频收发器进行数据的发送和接收，首先向射频标签发送射频能量，然后再从射频标签接收射频信息，最后对返回的信息进行处理，传送给计算机网络。 更多相关参考论文设计文档资源请访问 本参考设计材料，包含项目源代码，屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参考翻译等，完整的设计文件及源代码，资料请联系 68661508 索要 一般情况下，读写器应该按照具体的应用场合，根据电子标签的类型来进行具体的设计。 射频技术的发展越来越成熟，读写器的功能也越来越强大。 读写控制器通过天线与电子标签进行指令传输和数据交换，指令传输和数据交换都是通过空间信道来完成的，读写控制器与控制模块进行数据请求和数据接收，再由控制模块向计算机传输数据，同时计算机可以向控制模块发出数据提取指令。 读写器与计算机、电子标 签是一个回路形式，读写器既可以向计算机发送数据，又可以响应从计算机发出的指令；读写器既可以从电子标签读取数据信息，又可以向标签写入指令信息。 读写器主机通常包括射频通道模块、控制处理模块和 I/O 接口模块，具体如下： （ 1） 射频通道模块 射频通道模块作为读写器的前端，它影响着读写器的成本。 控制处理模块传送给射频通道模块一个控制命令，后者控制该命令的运行，同时向射频标签发送数据，对标签返回的数据进行解调等处理，再把信号送给控制处理模块。 射频通道模块主要有以下几个任务： ① 发出高频信号，电子标签接收后一部分转化为直流 电源为其提供能量。 ② 把射频信号的功率进行放大处理，即进行调制，再通过天线发送给电子标签。 ③ 通过天线从电子标签接收信号，再通过解调电路把信号进行解调。 此外，在射频通道模块中还有收发分离电路，把信号通道分隔成两个，读写器向电子标签发送数据时通过发射通道进行，而读取电子标签中的数据时，则通过接收通道来完成。 （ 2） 控制处理模块 控制处理模块也称为读写模块，主要任务如下： ① 接收来自应用系统软件发送来的指令并执行，完成与应用系统软件之间的通信。 ② 对读写器和电子标签进行身份验证，并对两者之间的通信过程进行控 制。 ③ 在读写器和电子标签进行数据交换时，可以对数据进行加密和解密。 ④ 对信号进行编码和解码。 控制处理模块作为读写器的智能单元，除了把送到电子标签的命令进行编码，对回波信号进行解码，控制读写命令的流程等外；同时对接收数据和发送命令的缓存起到一定的作用， （ 3） I/O 接口模块 I/O 接口模块主要是通过与外部设备进行连接，完成读写器与外部设备之间的通信。 常用的 I/O 接口有 RS232 串行接口、以太网接口、打印机接口和 USB 接口等多更多相关参考论文设计文档资源请访问 本参考设计材料，包含项目源代码，屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参考翻译等，完整的设计文件及源代码，资料请联系 68661508 索要 种接口，通过不同的接口与不同的外部设备进行连接，实现不同的功能。 如以太网接口主要给读写器提供上网接口；打印机接口为读写器提供与打印机的连接，可以实现数据的打印输出。 根据具体的应用场合，读写器接口的选择也不尽相同，如进行远距离通信时，读写器一般通过 RS232 串行接口完成，而短距离传输时，可以选择 USB接口进行通信，近距离无线通信时，则可选择红外 IR 接口完成数据的传输。 中间件 中间件位于读写器和后台数据库之间，它包含硬件和软件两个部分，其中硬件指的是与读写器配套使用的设备，如网络接口设备等。 软件指的是一些服务程序，它位于服务器和客户计算机操作系统上，对计算机资源和网络的通信起到管理作用。 中间件的引入能够克服 RFID 系统读写器增多或者是后台服务程序增多、软件变更带来的问题，使系统维护更加快捷方便。 因为中间件是通过一些应用程序接口与读写器相连，完成对电子标签的读写，这样即使遇到系统读写器数量增多的情况，通过中间件预留接口就能解决，免除了因系统升级带来的维护复杂性的困扰。 中间件的功能 主要包括读写器协调控制、数据过滤与处理、数据路由与集成和进程管理四个方面的功能，它与电子标签、读写器和后台应用程序之间的连接关系。 随着中间件技术的不断发展和完善， RFID 中间件还增加了以下几个内容：如对读写设备的管理、对数据通信过程的管理、对数据的过滤以及对标准的整合等内容。 应用系统软件 在 RFID 应用系统中，应用系统软件属于整个后台网络的软件部分，后台网络除了软件之外，还有一些网络设备等硬件资源。 应用系统软件的功能主要是把数据进行汇总、管理、交互等，同时对整个 RFID 网络负责管理， 确保整个后台网络的正常运行。 根据 RFID 技术在不同领域的应用，不同行业的特定需求导致了 RFID 应用系统软件开发时也不尽相同，但 RFID 应用系统软件的作用是一样的，比如控制读写器对电子标签进行信息的读写，对后台网络汇总的数据进行集中地统计和处理等等。 在一些特殊的领域，如电子商务领域， RFID 应用系统软件可以与企业仓储管理系统、客户关系管理系统等相互结合，对提高企业的生产效益起到至关重要的作用。 RFID 系统的射频工作原理 RFID 系统的射频工作原理是：读写器通过天线向空间发射一定频率的射频信号，该频率根据应用场合不同频率的设定也不同，如物流领域中射频的频率一般为 125KHz 或 225KHz，而停车场管理系统中射频的频率一般为 915MHz；当载有电子标签的物品进入射频信号的范围后，电子标签中的内置天线接收到该射频信号，通过电磁感应取得能量，激活电子标签，电子标签把载有物品信息的代码再通过电子标签的内置天线发射出去；读写器的天线接收到来自电子标签的信号后，经过读写器内部的各电路对信号进行解调、解码等相关处理后，把有效信息通过中间件 传输给后台主机网络系统；后台主机网络系统根据信息对电子标签进行身份识别，然后根据事先程序的设定做出相应的控制和处理。 从 RFID 系统的射频工作原理中可以看出，电子标签与读写器之间既存在互相更多相关参考论文设计文档资源请访问 本参考设计材料，包含项目源代码，屏幕录像指导、项目运行截图、项目设计说明书、任务书、报告书以及文献参考翻译等，完整的设计文件及源代码，资料请联系 68661508 索要 通信，又存在能量的感应。 根据能量感应的方式不一样，一般来说可分为两类：电感耦合和电磁反向散射耦合。 电感耦合的理论依据是电磁感应定律，通过空间的高频交变磁场完成；而电磁反向散射耦合的理论依据是电磁波在空间传输的规律，其原理与雷达通信的原理相同，发射的信号在空间传播，碰到障碍物后信号被反射回来，反射回来的信号载有目标信息。 根据应用领域的不同，读写器与电子标签的通信距离也不同，其耦合方式也就不一样。 一般来说，在短距离的应用领域，耦合方式为电感耦合，因为电感耦合的距离一般小于 1 米，如物流领域；而在远距离射频识别应用领域，如停车场管理系统，由于电子标签与读写器的作用距离一般都大于 1 米，那么采用的耦合方式为电磁反向散射耦合。 电感耦合 RFID 系统 RFID 射频识别系统中，电感耦合实际上就是一种变压器的耦合，读写器的天线线圈相当于变压器的初级线圈，电子标签的内置天线线圈相当于变压器的次级线圈。 在 RFID 系统中，电感耦合的方式一般适用于电子标签是无源的情况下，在无源电子标签中，电路本身没有电源，其能量的获得都是通过电磁感应产生的。 读写器的天线发射射频信号，形成一个高频的电磁场，磁力线穿越读写器天线的线圈和周围的空间，当电子标签进入磁场后，电子标签的天线线圈就会产生电磁感应。 电子标签进入读写器天线产生的磁场，一部分磁力线穿越电子标签的天线线圈，通过电磁感应，在电子标签的天线线圈上就会产生一个感应电动势 ε，感应电动势经过整流后作为电子标签的电源能量。 在读写器中，利用一个电容 Cr 与读写器的天线并 联，读写器的天线线圈相当于一个电感，并联的电容和电感在一起形成振荡回路，回路的谐振反过来又会使读。