小区车辆管理系统设计范文

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传统的住宅小区机动车辆管理多为人工管理或使用IC卡管理系统,在车辆进出小区的高峰时段会出现排队时间长甚至拥堵的现象[1G3].本文所述基于STM32和RFID的小区车辆管理系统,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预.该系统是湖北工业大学工程技术学院参加全国大学生智能汽车竞赛作品的一个测试应用子系统,在系统测试和管理中侧重于过程管理,体现了“创新以人为本,创新之根在实践”的宗旨[4G5],对学生的知识融合和实践动手能力的培养具有良好的推动作用.

1系统总体设计

小区车辆管理系统由STM32最小系统版(CorteGxM3内核)、RFID模块、L298N电机驱动模块、红外检测模块、语音模块、LCD显示模块等组成。小区需要管理的车辆分为两类:一是临时车辆,车辆进小区时由保安发放临时卡,车辆出小区时将卡收回;二是小区内部车辆,配有电子标签(内置有射频卡),进出小区采用RFID识别.当配有电子标签的车辆驶入RFID读写器的感应范围时,电子标签向RFID读写器发送射频卡信息,读写器判断射频卡的有效性,如有效,则获取射频卡的ID号,并与数据库信息进行比对.若不符合条件,则拒绝放行,同时给出告警信息和出错提示信息;若符合条件,则给入口控制器一个有效信号,抬起电动栏杆让车辆驶入.当红外车辆检测信号出现“有车—无车”变化后,将电动栏杆放下,完成一次放行车辆的过程(见图2).由于射频卡与读写器的信息交换距离可达数十米,所以当车辆到达入口时,电动栏杆已经抬起,大大减少了驶入小区车辆的查验时间[6G8].车辆驶出小区的过程与驶入类似,但需要与驶入时的信息比对。

2系统主要功能模块实现

2．1STM32控制模块及RFID射频模块控制模块采用CortexM3内核的STM32嵌入式控制芯片,该芯片具有高性能、低成本、低功耗的特点[9].STM32控制模块通过接收红外检测模块发送的信号确定车辆相对栏杆的位置,接收射频模块的信息,并与系统存储的数据进行比对.当满足放行条件时,便向电机驱动模块发送指令,使栏杆抬起或落下[10].RFID射频模块主要由电子标签、读写器DSM300模块组成.电子标签放置在车辆上,存储着该车的相关信息.DSMG300模块工作在2．4~2．5GHz微波段,内置天线,有效识别半径8m;若安装高增益外置天线,最远识别距离可达50m.电子标签与读写器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合;在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递和数据的交换[11G12].

2．2红外对管模块红外对管是一种红外线收发的开关管,接收管在接收和不接收红外线时,电阻差别很大,利用外围电路可以输出高(低)电平供嵌入式处理器识别,从而实现智能控制.可以通过调节电位器改变识别距离.本系统中使用的红外对管最远可以识别50cm的距离[13G15].系统中使用了4个红外对管模块,入口、出口各2个,用作抬杆和落杆的开关控制.红外对管模块的out端分别与嵌入式处理器的PE口的0—3号引脚相连(见图3).当接收管接收到反射回来的红外线时向嵌入式处理器发送一个低电平,嵌入式处理器相应的标志位被置位为“1”,当条件符合时向电机驱动模块发出抬杆或落杆信号.

2．3语音模块语音模块自带微处理器和语音芯片,可以方便地进行语音录制、存储和播放.语音模块的工作分为两步:(1)通过下载软件向语音模块内部下载“欢迎光临”、“一路顺风”等语音信息并储存;(2)当嵌入式处理器接收到车辆驶入或离开信号时,即通过嵌入式处理器的PB0或PB6口,向语音模块的信号输入端写“0”,外部连接的直流音响设备会播报语音。

2．4电机驱动模块小区车辆管理系统使用的是L298N双H桥直流电机驱动芯片.驱动部分供电范围是＋5~＋35V,峰值电流是2A,最大功耗是20W,以电机驱动模块给直流电机供电[16G18],通过管脚电平可设定其工作状态(见表1).当微控制器成功接收到DSMG300的数据时,它就检测红外对管的信号.若红外信号把有车辆通过的信息返回给接收管,微控制器即向电机驱动模块发送电机正反转指令,让入口或出口的栏杆抬起或落下.

3系统测试

首先对本系统软硬件做整体功能测试.在DSMG300模块、STM32控制模块、红外对管模块、电机驱动模块、语音模块、LCD显示模块的功能均实现后进行性能测试,对RFID模块接收电子标签信号强度随距离变化和模型车通过门闸的时间进行了测试.(1)分别在模型车放置两张不同的电子标签,进行多次测试,RFID射频模块接收到这两张电子标签信号的频次随距离变化的数据如表2所示.此频次可表明信号的强度.数据表明,电子标签2比电子标签1信号强,有天线识别距离更远.(2)测试模型小车通过入口的时间数据如表3所示.测试时小车速度约为3m/s.测试结果显示,从1号红外对管接收到模型小车进入门闸区反射回来的红外线,到电机驱动模块发出抬杆信号并使栏杆完全抬起的平均时间值0．62s,从2号红外对管接收到模型小车通过栏杆后反射回来的红外线,到电机驱动模块发出落杆信号使得栏杆完全落下的平均时间为0．75s,而模型小车通过门岗的平均时间为3．34s.可知系统达到预期要求,模型车能以较快的速度通过门闸,可有效提高车辆通行效率.

4结束语

基于STM32和RFID的小区车辆管理系统的设计过程是一项具有探索性的工程实践活动,该系统还可以进一步拓展功能,例如与停车收费系统互联.在系统开发中培养了学生综合运用知识的能力、基本工程实践能力和创新意识,激发了学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能,倡导了理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神,促进了学校的素质教育.

作者：徐桂敏 王改芳 单位：湖北工业大学 工程技术学院 中国地质大学(武汉)信息技术教学实验中心