基于RFID的停車位車輛檢測裝置設計

李文敏

摘 要：在城市化發展過程中，汽車數量呈現快速增長趨勢，城市停車難成為一個十分突出的問題。因此，設計開發一種智能高效的停車位車輛檢測裝置顯得尤為必要。該裝置主要包括獨立按鍵、12864液晶顯示、RFID射頻模塊、紅外對管等組件。系統通過紅外對管檢測車輛是否進入或離開停車位，并通過RFID射頻模塊識別車輛的身份，判斷是否有權限進行停車。當車輛進入或離開停車位時，系統會自動檢測和更新停車位狀態，并在12864液晶顯示屏上顯示相關信息。當有未經授權的車輛試圖停放時，系統會控制相關設備進行警示和防護。本設計方案具有體積小、成本低、功能強大、操作簡單、安裝方便等優點，適用于停車場、小區等停車管理場所。

關鍵詞：單片機 RFID 停車位 紅外對管

1 引言

在城市化發展過程中，汽車數量呈現快速增長趨勢，城市停車難成為一個十分突出的問題。停車場作為車輛?？康闹匾獔鏊?，其管理和利用效率直接影響城市交通的運行。因此，研究和開發一種高效、智能的停車位車輛檢測裝置，具有較高的實際意義和市場價值。

目前，停車位車輛檢測技術在國內外已經有了廣泛的研究和應用實踐。首先，國內研究人員對停車位車輛檢測技術進行了深入的研究提出了一種基于超聲波傳感器的車位檢測技術，通過多個傳感器的組合，可以實現對車位的全方位檢測和計算。同時，有學者利用RFID技術和圖像處理技術，開發了一種智能停車場管理系統，能夠實現車輛的自動識別和計費管理。其次，國內一些停車場運營商和科技公司也開始應用停車位車輛檢測技術，并在實踐中不斷探索創新。例如，某些城市的政府部門已經在城市道路、社區停車場等場所部署了停車位車輛檢測設備，以實現智能停車場管理和車位共享等功能，大大提高了停車場的利用效率和管理水平。在歐美地區，停車位車輛檢測技術已經得到了廣泛的應用和研究。例如，英國的某些停車場采用了一種基于圖像處理技術的車位檢測系統，通過攝像頭對車位進行拍攝，并利用圖像處理算法對車位進行檢測和計算。此外，德國的某些停車場也采用了一種基于地磁傳感器的車位檢測系統，該系統可以實現對車位的實時監控和管理。

總的來說，國內外在停車位車輛檢測技術方面已經取得了一些重要進展和成果。但是，這些技術還存在一些問題和挑戰，例如，技術的成本和可靠性、數據的隱私保護、車輛信息管理的規范等。因此，本文采用RFID的停車位車輛檢測新型裝置設計方案，具有較高可靠性和實用性，可為城市交通的發展做出較大的貢獻。

2 研究內容

停車位車輛檢測裝置的研究內容主要包括以下幾個方面：

（1）系統硬件設計：根據實際應用場景和需求，選用適合的硬件組件，包括單片機、按鍵、顯示屏、RFID射頻模塊等，設計出穩定、可靠、精度高的系統硬件。

（2）系統軟件設計：編寫單片機程序，實現車輛檢測、身份識別、停車位狀態更新、警示和防護等功能。軟件設計需要考慮系統的實時性和精度要求。

（3）系統測試與優化：對系統進行整體測試，包括軟硬件的測試，測試結果需要與實際的停車場情況進行對比，及時發現和解決問題，優化系統的控制效果和性能。

（4）系統應用與推廣：將系統的應用經驗和技術推廣到其他相關行業和領域，實現技術的轉化和推廣，提高生產效率和產品質量。

3 研究結果

3.1 系統總體設計

3.1.1 硬件設計概述

為了系統硬件的設計需要滿足精度要求、可靠性和穩定性要求，保證系統的正常運行和安全性。停車位車輛檢測裝置的硬件設計主要包括以下幾個方面：

硬件框架見圖1。

3.1.2 液晶顯示方案選擇

在系統的設計過程中，常常需要使用液晶顯示元器件。LCD12864和LCD1602都是液晶顯示屏，它們之間的主要區別在于顯示面積和分辨率。相對于LCD1602而言，LCD12864具有以下優勢：

（1）顯示面積更大：LCD12864的顯示面積是LCD1602的兩倍左右，因此在顯示信息時可以顯示更多的內容。

（2）更高的分辨率：LCD12864的分辨率為128x64，而LCD1602的分辨率只有16x2，因此在顯示信息時可以顯示更加清晰的圖像和文本。

（3）更多的顯示功能：LCD12864可以實現更多的顯示功能，如顯示中文、顯示圖標等，而LCD1602只能顯示基本的英文和數字。

綜上所述，相比于LCD1602，LCD12864具有更大的顯示面積、更高的分辨率、更多的顯示功能以及更加鮮明的顯示效果。

3.2 硬件設計

3.2.1 STC89C54主控模塊

該系統采用STC89C54單片機作為主控模塊。STC89C54是一款高性價比的8位單片機芯片，由中國STC公司生產。它采用了基于哈佛結構的架構，使用了8051內核，并加入了一些特有的外設模塊。STC89C54具有諸多優點，如易于使用、可靠性高、低功耗、具備多種接口等，因此被廣泛應用于家電、電子儀器儀表、醫療設備、自動化控制等領域。

3.2.2 RFID射頻模塊

RFID射頻模塊用于識別車輛進入和離開車庫。RC522射頻RFID是一種用于近距離無線通信的技術，常用于物聯網、門禁系統、防偽、物流管理等領域。RC522是NXP公司推出的一款射頻讀寫模塊，采用ISO14443A標準，支持MIFARE 1K、MIFARE 4K、MIFARE Ultralight等多種射頻卡。

RC522模塊包括一個天線、模擬電路和數字電路，可以通過SPI接口與單片機通信。模塊可以將讀取到的RFID卡片信息通過SPI接口傳輸到單片機，同時也能通過SPI接口接收單片機下發的命令，控制天線進行發射和接收信號。

在本系統中，MFRC-522RFID射頻模塊電路圖如圖2所示。

3.2.3 紅外檢測模塊

系統采用紅外對管檢測車輛是否進入或離開停車位。

E18-D80NK是一款漫反射式紅外對管，也稱為紅外傳感器。它是一種能夠探測紅外光線的傳感器，具有靈敏度高、體積小、價格低等優點，在工業自動化、智能家居、機器人等領域得到廣泛應用。

E18-D80NK的連接方式非常簡單，只需將VCC和GND分別連接到電源正負極，OUT引腳連接到處理器的GPIO口即可。在程序中讀取GPIO口的高低電平信號，即可實現對物體距離的檢測。

在本系統中，紅外檢測模塊電路圖如圖3所示。

3.2.4 顯示模塊

系統采用LCD12864液晶液晶顯示車牌號、消費金額、余額、車輛狀態等信息。LCD12864是一種基于點陣的液晶顯示模塊，具有128列和64行的像素點陣，可顯示大量的文字、圖形和符號等信息。

LCD12864的顯示屏由LCD控制器和12864點陣驅動器芯片組成，通過SPI或并口通信接口和單片機連接。LCD12864具有高亮度、高對比度、低功耗等優點，廣泛應用于各種顯示領域，如智能家居、電子儀器、電子測量、醫療器械等。

顯示模塊電路圖如圖4所示。

3.3 軟件設計

3.3.1 軟件主流程

主程序開始時，首先完成對硬件各個模塊的初始配置，配置完成后，在將RAM中存儲變量賦給固定的初值。以上操作完成后，主程序的初始化過程結束后，軟件的執行流程見圖5所示。

3.3.2 顯示程序流程

顯示程序執行時，單片機通過操作P2.7（RS）、P2.6（RW）和P2.4（E）引腳的輸出電平可以確定液晶屏執行顯示操作，然后只要將顯示的數據通過P0口輸入到液晶屏的數據線上，液晶屏控制器即可將接收到的信息，自動地在屏幕的指定位置輸出。顯示程序的執行流程見圖6所示。

4 結論

本文介紹了一種基于STC89C54單片機的停車位車輛檢測裝置設計方案。該裝置通過紅外對管檢測車輛是否進入或離開停車位，并通過RFID射頻模塊識別車輛的身份，判斷是否有權限進行停車。當車輛進入或離開停車位時，系統會自動檢測和更新停車位狀態，并在12864液晶顯示屏上顯示相關信息。當有未經授權的車輛試圖停放時，系統會觸發控制相關設備進行警示和防護，包括打開檔桿等措施。本設計方案具有體積小、成本低、功能強大、操作簡單、安裝方便等優點，適用于停車場、小區等停車管理場所。

在未來，停車位車輛檢測裝置的設計將繼續發展和完善。隨著技術的不斷進步，將有更多的新材料、新技術和新方法用于停車位車輛檢測裝置的設計中，以提高其精度和穩定性。同時，隨著城市交通擁堵和停車難度的不斷增加，停車位車輛檢測裝置的需求將進一步增加，系統的功能和應用領域將不斷拓展，推動其在市場中的廣泛應用。

基金：廣西大學生創新訓練項目

（S202113644055）。

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