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基于nRf2401无线收发芯片的ETC系统

来源: 本站原创 2015-06-24 编辑: 阅读: 70

  RFID(Radio Frequency Identification;无线射频识别)技术有非接触、阅读速度快、阅读信息量大、可读可写、识别率极高、不受环境的影响、便于调试和安装、保密性强、无磨损、寿命长、能同时识别多个目标等特点和优势。将RFID应用于车辆的自动收费系统是十分理想的。

  在国外RFID技术已经广泛地应用于高速公路的车辆不停车自动收费系统。山西省高速公路网规划将在原有基础上增加2 110 km,2009年高速公路建设里程将超2 000 km。随着中国经济的飞速发展及2009年经济危机背景下发布的汽车工业发展计划,车辆保有量出现了飞速的增长,也推动了我省的高速公路发展。与此同时,原有的以人工为主的收费系统因为效率低下,逐渐无法适应当前的状况。基于射频识别(RFID)技术的自动收费系统为解决这一矛盾提供了可能。本文提出了一种基于nRf2401无线收发芯片的ETC系统。

  1 硬件设计

  考虑到安全,车辆通过收费口时车速时速不应超过60 km/h。本系统采用的无线收发模块通信距离为30 m,则总的通信时间应控制在1.8 S以内。考虑到环境干扰等因素,应将总的通信时间控制在1 S以内。识别率为99.9 。

  1.1 系统总体结构

  系统分为读写器、上位机及电子标签三部分。电子标签安置在车辆前档风玻璃下,读写器安装在收费口外侧,共两个。上位机安装在高速入口原收费岗内,便于保护贵重的电脑系统。读写器和电子标签8O 硬件电路相同,可以减少开发费用、降低生产成本。如图1所示:

  1.2 电子标签硬件设计

  无线通信采用nRF2401单片射频收发芯片,工作频率2.4 GHz ISM 频段。芯片能耗非常低,以0.032 mW 的功率发射时,工作电流只有lO.5 mA,接收时工作电流只有18 mA,其DuoCeiverTM 技术使nRF2401可以使用同一天线,同时接收两个不同频道的数据。

  nRF2401有工作模式有四种:收发模式、配置模式、空闲模式和关机模式。

  控制器采用AT89S52,TQFP封装。At89s52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程FLASH。另外,AT89S52可降至0 Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。在休眠状态,单片机仅消耗5OμA的电流,可以大幅延长标签内部电池寿命。标签电源采用CR2032电池,属3 V扣式锂锰电池,CR这电池的国际IEC编号,2O代表此款电池的直径是20 mm,32代表此款电池的厚度为3.2mm。标称电压为3.0 V,额定容量为220 mAh。一枚CR2032可以使电子标签最长工作0.5年。

  1.3 读写器硬件设计

  无线通信部分采用nRF2401;控制器部分采用AT89S52。硬件电路与电子标签相同。读写器包含RS232通信接口与上位机进行通信,传送车辆信息。当上位机与读写器无法通信时,车辆信息会临时储存在读写器中。电源包括220 V交流和锂电池,220 V整流稳压后为电路提供电能,当220 V 电源不可用时,由锂电池继续供电维持读写器工作。

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