基于射频识别技术的智能交通控制系统功能模块的电路设计

陈瑜

摘 要：文章分析了RFID系统的组成与工作原理，提出了基于RFID的智能交通控制系统功能模块电路设计方案。

关键词：RFID；智能交通；电路设计

随着城市汽车数量的急剧增加，城市交通拥堵日趋严重，如何快速、准确地采集各种交通数据，合理进行交通诱导，有效缓解城市交通压力，已经成为交通工程领域亟待解决的关键问题。针对上述问题，文章设计了一种基于高频RFID（Radio Frequency Identification）的车辆位置数据采集系统，构建出智能交通控制系统功能模块的电路设计方案。

1 RFID 系统组成及工作原理

RFID 技术，即射频识别技术，是一种不需要实际物理接触即可自动完成目标识别的高新技术，具有可靠性高、数据存储量大、抗干扰能力强、响应速度快、标签内容可读写及高性价比等诸多优点，近年来被广泛应用于物流、运输、工业生产和智能交通等领域。该系统的研究与实现将能很好地完善城市交通信息感知体系，有着很显著的社会效益和经济效益。

（1）路侧设备安装简单、部署范围广，不会有应用“死角”的存在；（2）车载设备只有一张电子标签，不会涉及车辆改装等复杂问题；（3）可以实现车辆定位、车速测量、交通状态判别等多种功能；（4）具有谷歌地图显示、表格显示、文本显示等多样化显示功能；（5）设备成本低、经济效益好。

一个标准的射频识别系统主要由应答器（电子标签或射频卡），阅读器（读写器）和对应的应用系统三部分组成。系统的构成如图 1 所示。

圖1 射频识别系统的组成

2 基于RFID的智能交通控制系统功能模块电路设计

2.1 电源模块

控制器主板可使用12/5V两套供电电源，但AT91RM9200多工作于3.3V，因而，其他的器件在也应为3.3V。电源系统的变换开关为AC/DC型，功率为10瓦，其电压输入在156VCA至265VCA之间，开关电源输出+12V、+5V，其他电源电压则通过三端稳压芯片产生，其中，+5V电源通过两个三端可调稳压芯片LT1085产生+1.8V和+3.3V，从而为ARM处理器及相应的外围电路供电。LT1085芯片通过选择两个合适的电阻能够输出的电压范围为1.2V至15V，例如+3.3V=1.25V×（1+R322/R323）。

2.2 RTC 模块

在通讯、干线或者区域协调控制中，交通的控制器还要通过对等的时间点进行同步，为了能够确保时间的同步，需要设计RTC对时间进行校对。RTC既能够提供可以进行编程的实时时钟，还能够在断电之后立刻启动备用电源。

2.3 复位电路

AT91RM9200处理器有NRST以及NTRST复位信号，这两种复位信号中，前者用于系统的复位，而后者则用于JTAG/ICE复位，能够对处理器中的ICE TAP控制器初始化，从而使得连硬件仿真器在进行初期调试时更为便捷。在所有时间段，复位信号仅仅有一个有效的，都能够让ARM处理复位并且将复位向量指向的地址处开始执行程序。

2.4 功率驱动电路

功率驱动电路用以进行大功率交通信号灯的驱动，采用了固态继电器（SSR）。额定电流以及额定电压分别为5A以及400VAC。固态继电器的驱动是直流+5V。外部的C208、R313组成浪涌吸收电路可用来保护固态继电器不受损害。相比于双向可控性，功率驱动电路集成程度更好，稳定性更好，但相应的优点也使得其造价较高，相对而言，价格更为昂贵。

2.5 射频信息采集模块

无线射频识别（RF1D）交通监管技术是未来实时交通信息采集主要的发展方向，在本设计中，在实时采集交通流量中充分运用射频识别。相比于传统的采集方法，该方法能够持续获取相应的数据，并能够准确直接反应出实际交通量，无线射频识别能够对车辆进行实时追踪，并将所获取的交通数据以互联网为媒介传输到交通控制中心，而交通控制中心能够将所获取的交通数据进行总结分析得出当前的交通状况，并将相应交通状况通知给行驶在路上的司机，通过电子地图实时显示交通状况，进而引导交通，缓解交通堵塞。该技术的运用能够在对交通流不影响的前提下进行交通数据的采集，这也大大优化了交通状况。通过射频识别进行交通数据采集的工作原理为：阅读器和应答器以电磁波作为媒介，进行能量的传输与数据通讯。在整个工作过程中，读卡器首先通过天线传输加密数据载波信号到RFID汽车标签，之后标签的发射天线工作域被激活，同时将加密的载有目标识别码的高频加密载波信号通过某种调制方式经卡内高频发射模块发射出去，接收天线接收到射频卡发来的载波信号，在读卡器进行处理之后，提取出相应的目标识别码，并将识别码传输到计算机中，从而完成了预设的系统功能和自动识别。射频信息采集原理图如图2所示。

图2 射频采集原理图

参考文献

[1]陆化普.智能运输系统[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]KlausFinkenzeller，陈大才.射频识别（RFID）技术[M].北京：电子工业出版社，2001.

[3]周立功，张华.深入浅出ARM7-LPC213x/314x（上册）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.