基于RFID的停车位车辆检测装置设计

李文敏

摘 要：在城市化发展过程中，汽车数量呈现快速增长趋势，城市停车难成为一个十分突出的问题。因此，设计开发一种智能高效的停车位车辆检测装置显得尤为必要。该装置主要包括独立按键、12864液晶显示、RFID射频模块、红外对管等组件。系统通过红外对管检测车辆是否进入或离开停车位，并通过RFID射频模块识别车辆的身份，判断是否有权限进行停车。当车辆进入或离开停车位时，系统会自动检测和更新停车位状态，并在12864液晶显示屏上显示相关信息。当有未经授权的车辆试图停放时，系统会控制相关设备进行警示和防护。本设计方案具有体积小、成本低、功能强大、操作简单、安装方便等优点，适用于停车场、小区等停车管理场所。

关键词：单片机 RFID 停车位 红外对管

1 引言

在城市化发展过程中，汽车数量呈现快速增长趋势，城市停车难成为一个十分突出的问题。停车场作为车辆停靠的重要场所，其管理和利用效率直接影响城市交通的運行。因此，研究和开发一种高效、智能的停车位车辆检测装置，具有较高的实际意义和市场价值。

目前，停车位车辆检测技术在国内外已经有了广泛的研究和应用实践。首先，国内研究人员对停车位车辆检测技术进行了深入的研究提出了一种基于超声波传感器的车位检测技术，通过多个传感器的组合，可以实现对车位的全方位检测和计算。同时，有学者利用RFID技术和图像处理技术，开发了一种智能停车场管理系统，能够实现车辆的自动识别和计费管理。其次，国内一些停车场运营商和科技公司也开始应用停车位车辆检测技术，并在实践中不断探索创新。例如，某些城市的政府部门已经在城市道路、社区停车场等场所部署了停车位车辆检测设备，以实现智能停车场管理和车位共享等功能，大大提高了停车场的利用效率和管理水平。在欧美地区，停车位车辆检测技术已经得到了广泛的应用和研究。例如，英国的某些停车场采用了一种基于图像处理技术的车位检测系统，通过摄像头对车位进行拍摄，并利用图像处理算法对车位进行检测和计算。此外，德国的某些停车场也采用了一种基于地磁传感器的车位检测系统，该系统可以实现对车位的实时监控和管理。

总的来说，国内外在停车位车辆检测技术方面已经取得了一些重要进展和成果。但是，这些技术还存在一些问题和挑战，例如，技术的成本和可靠性、数据的隐私保护、车辆信息管理的规范等。因此，本文采用RFID的停车位车辆检测新型装置设计方案，具有较高可靠性和实用性，可为城市交通的发展做出较大的贡献。

2 研究内容

停车位车辆检测装置的研究内容主要包括以下几个方面：

（1）系统硬件设计：根据实际应用场景和需求，选用适合的硬件组件，包括单片机、按键、显示屏、RFID射频模块等，设计出稳定、可靠、精度高的系统硬件。

（2）系统软件设计：编写单片机程序，实现车辆检测、身份识别、停车位状态更新、警示和防护等功能。软件设计需要考虑系统的实时性和精度要求。

（3）系统测试与优化：对系统进行整体测试，包括软硬件的测试，测试结果需要与实际的停车场情况进行对比，及时发现和解决问题，优化系统的控制效果和性能。

（4）系统应用与推广：将系统的应用经验和技术推广到其他相关行业和领域，实现技术的转化和推广，提高生产效率和产品质量。

3 研究结果

3.1 系统总体设计

3.1.1 硬件设计概述

为了系统硬件的设计需要满足精度要求、可靠性和稳定性要求，保证系统的正常运行和安全性。停车位车辆检测装置的硬件设计主要包括以下几个方面：

硬件框架见图1。

3.1.2 液晶显示方案选择

在系统的设计过程中，常常需要使用液晶显示元器件。LCD12864和LCD1602都是液晶显示屏，它们之间的主要区别在于显示面积和分辨率。相对于LCD1602而言，LCD12864具有以下优势：

（1）显示面积更大：LCD12864的显示面积是LCD1602的两倍左右，因此在显示信息时可以显示更多的内容。

（2）更高的分辨率：LCD12864的分辨率为128x64，而LCD1602的分辨率只有16x2，因此在显示信息时可以显示更加清晰的图像和文本。

（3）更多的显示功能：LCD12864可以实现更多的显示功能，如显示中文、显示图标等，而LCD1602只能显示基本的英文和数字。

综上所述，相比于LCD1602，LCD12864具有更大的显示面积、更高的分辨率、更多的显示功能以及更加鲜明的显示效果。

3.2 硬件设计

3.2.1 STC89C54主控模块

该系统采用STC89C54单片机作为主控模块。STC89C54是一款高性价比的8位单片机芯片，由中国STC公司生产。它采用了基于哈佛结构的架构，使用了8051内核，并加入了一些特有的外设模块。STC89C54具有诸多优点，如易于使用、可靠性高、低功耗、具备多种接口等，因此被广泛应用于家电、电子仪器仪表、医疗设备、自动化控制等领域。

3.2.2 RFID射频模块

RFID射频模块用于识别车辆进入和离开车库。RC522射频RFID是一种用于近距离无线通信的技术，常用于物联网、门禁系统、防伪、物流管理等领域。RC522是NXP公司推出的一款射频读写模块，采用ISO14443A标准，支持MIFARE 1K、MIFARE 4K、MIFARE Ultralight等多种射频卡。

RC522模块包括一个天线、模拟电路和数字电路，可以通过SPI接口与单片机通信。模块可以将读取到的RFID卡片信息通过SPI接口传输到单片机，同时也能通过SPI接口接收单片机下发的命令，控制天线进行发射和接收信号。

在本系统中，MFRC-522RFID射频模块电路图如图2所示。

3.2.3 红外检测模块

系统采用红外对管检测车辆是否进入或离开停车位。

E18-D80NK是一款漫反射式红外对管，也称为红外传感器。它是一种能够探测红外光线的传感器，具有灵敏度高、体积小、价格低等优点，在工业自动化、智能家居、机器人等领域得到广泛应用。

E18-D80NK的连接方式非常简单，只需将VCC和GND分别连接到电源正负极，OUT引脚连接到处理器的GPIO口即可。在程序中读取GPIO口的高低电平信号，即可实现对物体距离的检测。

在本系统中，红外检测模块电路图如图3所示。

3.2.4 显示模块

系统采用LCD12864液晶液晶显示车牌号、消费金额、余额、车辆状态等信息。LCD12864是一种基于点阵的液晶显示模块，具有128列和64行的像素點阵，可显示大量的文字、图形和符号等信息。

LCD12864的显示屏由LCD控制器和12864点阵驱动器芯片组成，通过SPI或并口通信接口和单片机连接。LCD12864具有高亮度、高对比度、低功耗等优点，广泛应用于各种显示领域，如智能家居、电子仪器、电子测量、医疗器械等。

显示模块电路图如图4所示。

3.3 软件设计

3.3.1 软件主流程

主程序开始时，首先完成对硬件各个模块的初始配置，配置完成后，在将RAM中存储变量赋给固定的初值。以上操作完成后，主程序的初始化过程结束后，软件的执行流程见图5所示。

3.3.2 显示程序流程

显示程序执行时，单片机通过操作P2.7（RS）、P2.6（RW）和P2.4（E）引脚的输出电平可以确定液晶屏执行显示操作，然后只要将显示的数据通过P0口输入到液晶屏的数据线上，液晶屏控制器即可将接收到的信息，自动地在屏幕的指定位置输出。显示程序的执行流程见图6所示。

4 结论

本文介绍了一种基于STC89C54单片机的停车位车辆检测装置设计方案。该装置通过红外对管检测车辆是否进入或离开停车位，并通过RFID射频模块识别车辆的身份，判断是否有权限进行停车。当车辆进入或离开停车位时，系统会自动检测和更新停车位状态，并在12864液晶显示屏上显示相关信息。当有未经授权的车辆试图停放时，系统会触发控制相关设备进行警示和防护，包括打开档杆等措施。本设计方案具有体积小、成本低、功能强大、操作简单、安装方便等优点，适用于停车场、小区等停车管理场所。

在未来，停车位车辆检测装置的设计将继续发展和完善。随着技术的不断进步，将有更多的新材料、新技术和新方法用于停车位车辆检测装置的设计中，以提高其精度和稳定性。同时，随着城市交通拥堵和停车难度的不断增加，停车位车辆检测装置的需求将进一步增加，系统的功能和应用领域将不断拓展，推动其在市场中的广泛应用。

基金：广西大学生创新训练项目

（S202113644055）。

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