小区车辆智能化管理系统RFIDWord文档格式.docx
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RFID系统至少包含电子标签，阅读器和天线三部分
电子标签：
射频识别系统的数据载体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。
阅读器：
即RFID阅读器，通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。
典型的阅读器包含有高频模块（发送器和接收器）、控制单元以及阅读器天线。
天线:
其作用是在标签和读写器间传递射频信号。
1.2RFID工作原理和相关原理知识
射频识别系统由电子标签、读写器、计算机通信网络三部分组成，如下图所示：
射频识别系统的基本结构框图
射频识别系统的基本工作流程是：
读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，标签获得能量被激活；
标签将自身编码等信息通过标签内置天线发送出去；
系统接收天线接收到标签发送来的载波信号，经天线调节器送到读写器，读写器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理；
主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号对标签进行操作。
1.3RFID系统的基本模型
射频识别系统的基本模型如下图所示。
电子标签与阅读器之间通过祸合元件实现射频信号的空间（无接触）藕合，在藕合通道内，根据时序关系，实现能量的传递和数据的交换
射频识别系统的基本模型图
小区车辆管理系统概述
2.1小区车辆管理系模型
小区车辆管理系统主要包括放置在停车场出入口的读写器，一个控制中心，一个数据库，和大量车卡，其模型如下图：
2.2工作原理：
控制中心通常是一台运行了停车场管理系统软件的计算机，除了在发卡和销卡时需要一位管理员人工干预以外，其他时候可自动运行，通过与之连接的读写器，控制中心可掌握任何时刻进出停车场的车辆并在后台进行处理，包括开关出入口的闸机，车辆计费以及车辆状态统计和显示等。
管理员可以通过管理界面方便地使用和查看这些数据。
车载卡，使用RFID系统的停车场需要为每部车辆发放一个RFID标签车载卡。
一辆车首先需要去控制中心注册并领取一张未联其他车辆的车卡，此时，控制中心将该车辆登录进数据库，成为一条主数据，并和车卡上的身份代码建立关联。
一旦这样的关联建立后，车卡即可认为代表该车辆。
在停车场出入口放置读写器。
读写器每隔固定时间发送询问信号，如果此时正好有车辆需要出入库，则该车辆上的标签返回它的身份代码。
如上图所示，车辆在读写器前经过，读写器读取到标签身份后提交给后台控制中心，由控制中心将标签身份代码和数据库进行对比，决定是否开轧放行。
由于大部分操作可由RFID系统结合控制中心计算机自动完成，停车场可节省不少人力资源。
另外，在停车计费和车辆出入库状态统计方面，停车场管理系统也可提供优秀的解决方案。
CY-R031A桌面读写器及S50非接触式IC资料介绍
3.1器件的选择
该课题是基于RFID的局域物联网系统的开发，题目范围很大。
由于我们着重研究其工作原理及其相关的简单应用，所以我们就建立一个基本的模型对其展开研究讨论，该模型是小区车辆管理系统。
考虑到RFID读写设备的读写距离和各种标签在价格上普遍偏贵，所以在各种因素的制约下，经过本小组成员的讨论，决定采用CY-R031A桌面读写器。
3.2CY-R031A桌面读写器产品介绍
CY-R031A型RFID桌面读写器是一款稳定、实用、高性能的13.56MHz非接触式IC卡通用读写机具，产品采用RS232通讯接口，具有内置“看门狗”电路，产品支持ISO14443TYPEA标准非接触式IC卡读写，提供各种丰富、完善的接口函数（动态链接库DLL）以及开发平台的驱动开发包、演示程序。
广泛的应用在考勤、门禁、停车系统、身份认证、一卡通收费、公交、医疗等收费、查询、储值等智能卡管理,其实物如下图：
CY-R031A桌面读写器
特点
▲多种接口方式：
USB/RS232/RS485/RJ45等（具体不同型号对应不同接口）；
▲能自动感应到靠近天线区的卡片，并产生中断信号；
▲采用高集成ISO14443A读卡芯片，支持MIFARE标准的加密算法；
▲采用工业级高性能处理器，内置硬看门狗，具备高可靠性；
▲抗干扰处理，EMC性能优良；
3.3CY-14443A芯片介绍
引脚配置
引脚定义：
J1为模块与控制器的接口，J2为模块与天线的接口
UART接口（CY-14443A-C型）
默认波特率为19200bps（可通过软件方式更改波特率，掉电保存）。
开机默认为自动寻卡方式，无需上位机频繁发送寻卡指令，当卡片进入到天线区后在SIG引脚上出现低电平，上位机可直接通过寻卡指令读取卡片序列号。
CY-14443A-C可以方便地与MCU或PC机连接，下图是与MCU或PC机的典型连接图，当和PC机联机时需要接232电平转换，也可以接RS485芯片。
复位电路可以接阻容复位或直接用控制器控制，低电平有效,如果悬空则默认为上电自动复位。
串口连接模式
应用连接模式
应用原理图见附录一
3.4S50非接触式IC卡简介
主要指标
容量为8K位EEPROM
分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节,以块为存取单位，每个扇区有独立的一组密码及访问控制
每张卡有唯一序列号，为32位，具有防冲突机制，支持多卡操作
无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路
数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次
工作温度：
-20℃~50℃（湿度为90%），工作频率：
13.56MHZ
通信速率：
106KBPS，读写距离：
10cm以内（与读写器有关）
工作原理
卡片的电气部分只由一个天线和ASIC组成。
天线：
卡片的天线是只有几组绕线的线圈，很适于封装到IS0卡片中。
ASIC：
卡片的ASIC由一个高速（106KB波特率）的RF接口，一个控制单元和一个8K位EEPROM组成。
工作原理：
读写器向M1卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。
3.5软件说明
其界面如下图：
软件的主要功能：
当读写器通过USB接口与电脑相连时需要安装相关驱动，驱动安好以后，当电源接入系统正常之后，电源指示灯绿灯正常亮起。
此时点击软件上方的打开端口就可以实现读写器与PC机的通信，当IC卡到达读写器规定的读写范围以内时通讯指示灯蓝色灯会发生闪烁，即表示当有通讯数据，平时亮起，此时卡片有效指示灯红灯亮起。
通讯指令正常被执行之后，会出现短暂蜂鸣音提示。
如果指令发送后没有蜂鸣音，那么就是该指令执行过程中出现错误，比如寻卡时卡不在有效读卡区域等。
初始化钱包、钱包加值、钱包扣款可以实现车辆进出收费功能。
软件源代码见附录二
总结
本文阐述了一种车辆智能管控系统的实现，该系统采用RFID电子标签取代传统的车辆识别技术。
车辆上安装的电子标签车载卡，一方面作为车辆身份标志的无线电子车牌，另一方面又负责将采集的车辆运行数据传送给读卡器。
这种方案有效地给管理部门提供了真实的车辆运行数据，从而实现了完全电子化的车辆管理监控。
由于物联网技术是一个新型的技术，RFID技术目前不是完全成熟，其设备成本居高不下，RFID标签识别率不够，其数据安全性有待增强等等，在加上本组成员知识水平和各方面的能力有限，我们大致完成了该项目的原理应用和设备的调试工作。
该项目的发展潜力很大，希望通过努力能在以后对此项目进行完善。
致谢
本论文的方案设计和方案实现都是在汪老师悉心指导下完成的。
首先我们要感谢汪老师在我们科研立项过程中的指导和帮助。
同时在此次科研立项的完成来自本组成员共同努力和合作。
成员之间的切磋交流很大地拓宽了我们的思路和视野。
而且我们共同营造了一个轻松而温暖的研究环境，这对于我们在此次科研立项取得的成绩是不可或缺的，并且使我们累积了宝贵的项目开发经验。
附录一
CY-14443A-CRS232接口连接原理图：
附录二
测试软件源代码：
UCHARCheckSum（UCHAR*databuf）
{
UCHARtmp=databuf[0]-1;
UCHARchksum=databuf[0];
while（tmp）
{
chksum^=databuf[tmp];
tmp--;
}
if（databuf[databuf[0]]==chksum）return1;
else
databuf[databuf[0]]=chksum;
return0;
}
#definePCD_PN0x01//设备型号
#definePCD_SN0x02//设备序列号
#definePWR_DOWN0x03//设备掉电，需重新加电复位
#defineFW_REL0x10//PCD固件版本号
#defineSOFTDOWN0x11//模块软掉电
#defineHALT_CARD0x12//中止卡操作
#defineAUTOSEARCH0x13//自动寻卡
#defineBEEP0x14//蜂鸣器开关
#defineBEEP_TIME0x15//鸣响时间
#defineOUT10x16//OUT1输出
#defineOUT20x17//OUT2输出
#defineCARD_TYPE0x19//读取卡类型
#defineCARD_SN0x20//读卡序列号
#defineREAD_BLOCK0x21//读块数据
#defineWRITE_BLOCK0x22//写块数据
#defineINIT_PURSE0x23//初始化钱包
#defineREAD_PURSE0x24//读钱包
#defineADD_PURSE0x25//钱包充值
#defineDEC_PURSE0x26//钱包扣款
#defineREAD_SECTOR0x2a//读扇区
#defineWRITE_SECTOR0x2b//写扇区
#defineREAD_E20x30//读E2
#defineWRITE_E20x31//写E2
UCHARblocks=0;
UCHARisautomodel=0;
voidCCOMMDLGDlg:
:
OnRadio1（）
UpdateData（TRUE）;
BOOLbWriteStat;
OVERLAPPEDm_osWrite;
memset（&
m_osWrite,0,sizeof（OVERLAPPED））;
m_osWrite.hEvent=CreateEvent（NULL,TRUE,FALSE,NULL）;
DWORDdwWritten=0;
UCHARbufsend[32];
intx;
UCHARAA_TIMES=0;
UCHARy;
bufsend[0]=0xaa;
bufsend[1]=0xbb;
//命令头
switch（m_MODE）
{
case0:
//获得模块序列号，8个字段
bufsend[2]=2;
//包长度
bufsend[3]=PCD_PN;
//命令字
CheckSum（&
bufsend[2]）;
break;
case3:
//自动寻卡
bufsend[2]=3;
bufsend[3]=AUTOSEARCH;
//命令字
bufsend[4]=1;
//命令字1自动，0被动
case7:
//获得卡片类型
bufsend[3]=CARD_TYPE;
case8:
//获得卡序列号,回送8个字节
bufsend[3]=CARD_SN;
case9:
//读块
bufsend[2]=0x0a;
bufsend[3]=READ_BLOCK;
bufsend[4]=0x00;
//密钥A/B分类
bufsend[5]=1;
//块1
for（x=0;
x<
6;
x++）
bufsend[6+x]=0xff;
//0xff
case10:
//写块
bufsend[2]=0x1a;
//包长度
bufsend[3]=WRITE_BLOCK;
bufsend[5]=0x1;
x++）//6个字节密钥
16;
x++）//16字节数据
bufsend[12+x]=x*17;
CheckSum（&
//生成校验码
for（x=0;
x++）//需要对数据中的0xAA进行处理
{
if（bufsend[12+x]==0xAA）
{
for（y=AA_TIMES+17;
y>
x;
y--）//移位
{
bufsend[12+y]=bufsend[12+y-1];
}
bufsend[12+x+1]=0;
//补0
AA_TIMES++;
//多一个数据
}
}
if（hSerial!
=NULL）//串口发送
bWriteStat=Write[2]+3+AA_TIMES,&
dwWritten,&
m_osWrite）;
if（!
bWriteStat）
if（GetLastError（）==ERROR_IO_PENDING）
WaitForSingleObject（m_osWrite.hEvent,1000）;
return;
break;
case11:
//初始化钱包
bufsend[2]=14;
bufsend[3]=INIT_PURSE;
x++）//6字节密钥，默认6个FF
bufsend[12]=10;
//钱包值10，初始化钱包为10，
bufsend[13]=0;
//记住是低位在前
bufsend[14]=0;
bufsend[15]=0;
case12:
//钱包充值
bufsend[3]=ADD_PURSE;
bufsend[12]=2;
//钱包值2，增加2块
case13:
//钱包扣款
bufsend[3]=DEC_PURSE;
bufsend[6+x]=0xff;
bufsend[12]=1;
//钱包值1，扣款1块
default:
if（hSerial!
bWriteStat=Write[2]+3,&
if（!
{
if（GetLastError（）==ERROR_IO_PENDING）
WaitForSingleObject（m_osWrite.hEvent,1000）;
}
UpdateData（false）;
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