基于非接觸式IC卡的移動式車輛感應(yīng)讀卡器的設(shè)計

1、基于非接觸式IC卡的移動式車輛感應(yīng)讀卡器的設(shè)計    關(guān)鍵詞:移動式車輛感應(yīng)讀卡器;非接觸式IC卡;超聲波測距;紅外定位 1 引言 現(xiàn)有的車輛在進入小區(qū)或停車場時,需取用住宅區(qū)車輛管理IC卡或停車場用IC卡,出入需要將該IC卡放置讀卡器前進行感應(yīng)刷卡?，F(xiàn)有的讀卡器,其設(shè)置于閘道邊,所以車輛過閘時慢速靠近暫停,待感應(yīng)完畢后離開。但是,往往有些駕駛?cè)藛T在靠近時為了避免擦碰,導(dǎo)致停車較遠,伸手后也無法持卡感應(yīng),只能開車門下車感應(yīng)刷卡。這樣給駕駛?cè)藛T帶來了不便,同時也影響過閘速度,導(dǎo)致車輛過閘擁擠。 本文在綜合分析上述存在問題之后,綜合運用地感,紅外定位,超聲波

2、測距,單片機控制等技術(shù),設(shè)計了一種基于非接觸式IC卡的移動式車輛感應(yīng)讀卡器,其采用傳動部帶動讀卡盒移動,從而自動調(diào)節(jié)讀卡盒與駕駛?cè)藛T的距離,避免停車較遠而無法車內(nèi)手持感應(yīng)刷卡,具有識別度高、智能、人性化、使用方便、可擴展性好等特點,有很好的開發(fā)應(yīng)用價值。 隨著對企事業(yè)單位,住宅小區(qū)、公共停車場的車輛管理水平要求的提高,為使車輛進出方便、快捷、安全,采用高科技產(chǎn)品實現(xiàn)車輛智能管理是發(fā)展的必然趨勢。 2 讀卡器整體設(shè)計 2.1 讀卡器結(jié)構(gòu)框圖及功能描述 該新型移動式車輛感應(yīng)讀卡器包括主體及設(shè)置于該主體上的讀卡盒;所述主體包括承載部、控制部及傳動部;所述傳動部與所述讀卡盒相連,并帶動所述讀卡盒移動;

3、本讀卡裝置還包括與所述控制部相連的地感機構(gòu)和測距機構(gòu),讀卡器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。工作原理為:地感機構(gòu)采集信號,得知是否有車輛要求進入停車場;超聲波感測車輛的位置信號;紅外感測車輛內(nèi)的人體信號,以上信號均傳輸至控制部,經(jīng)過運算確定車輛與所述讀卡盒之間的距離、人體與所述讀卡盒之間的距離,進而產(chǎn)生相應(yīng)的信號控制傳動部進行讀卡器的靈活移動,完成駕駛?cè)藛T無需下車,輕松刷卡出入的便捷。 相較于現(xiàn)有技術(shù),本實用新型的有益效果是:采用傳動部調(diào)節(jié)讀卡盒與駕駛?cè)藛T的距離,從而方便車內(nèi)伸手持卡感應(yīng)。另外,利用紅外感測機構(gòu)確定駕駛?cè)藛T離讀卡盒的距離、超聲波感測機構(gòu)確定車輛與讀卡盒的距離,從而合理改變駕駛?cè)藛T與讀卡盒的距

4、離,不會太近易擦碰,亦不會太遠需費勁伸手操作,很好的實現(xiàn)了車輛的進出方便、快捷、安全。 2.2 控制部分介紹 單片機系統(tǒng)是控制部12的核心,它完成地感信號、測距信號的讀入及分析、射頻卡號的讀入及分析、傳動部13的控制等功能,根據(jù)本系統(tǒng)的功能要求和性價比的綜合考慮,我們采用ATMEL公司AVR系列單片機的Atmega16L作為主控芯片,它是基于RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器,具有以下特點: 可見,該款單片機便于新產(chǎn)品開發(fā),高速度、高保密性,低功耗,抗干擾能力強,是一款符合本設(shè)計的性價較高的單片機。 2.3 非接觸式IC卡 非接觸式IC卡又稱射頻卡,在卡片靠近讀寫器表面時即可完成卡中數(shù)據(jù)

5、的讀寫操作,從而達到自動識別物體的目的。它成功地將射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來,解決了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題,是電子器件領(lǐng)域的一大突破,與接觸式IC卡相比較,非接觸式IC卡具有以下優(yōu)點:可靠性高,非接觸式IC卡與讀寫器之間無機械接觸,避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障;操作方便、快捷,由于使用射頻通訊技術(shù),讀寫器在10cm范圍內(nèi)就可以對卡片進行讀寫,沒有插拔卡的動作;全防沖突,非接觸式IC卡的序列號是唯一的,制造廠家在產(chǎn)品出廠前己將此序列號固化,不可更改。世界上沒有任何兩張卡的序列號會相同。非接觸式IC卡讀寫器之間采用雙向驗證機制,即讀寫器驗證IC卡的合法性,同時IC卡也驗證讀

6、寫器的合法性。IC卡具有方便、實用、經(jīng)濟等特點,適合用于車輛識別。 3 實例分析 傳動部為該移動式車輛感應(yīng)讀卡器的關(guān)鍵部分,在實際應(yīng)用中,傳動部可設(shè)計為僅含線性移動機構(gòu),或轉(zhuǎn)動機構(gòu)加線性移動機構(gòu)的結(jié)構(gòu),分別如圖2,3所示。兩種結(jié)構(gòu)原理類似,下面結(jié)合圖例,以含轉(zhuǎn)動機構(gòu)讀卡器為例,說明具體實現(xiàn)方式及工作原理。 如圖3所示,是傳動部13包括所述傳動部包括轉(zhuǎn)動機構(gòu)和線性移動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述線性移動機構(gòu)包括轉(zhuǎn)動設(shè)置于所述主體上的第二導(dǎo)軌120、與所述第二導(dǎo)軌120相配合的第二導(dǎo)桿121,所述讀卡盒2固定于所述第二導(dǎo)桿121的外端;順著所述第二導(dǎo)桿121的延伸方向設(shè)置有第二齒條122,固定于所述第二

7、導(dǎo)軌120上的第二移動電機123經(jīng)傳動齒輪與所述第二齒條122相嚙合,固定于所述主體1上的轉(zhuǎn)動電機124驅(qū)動經(jīng)傳送機構(gòu)與所述第二導(dǎo)軌120相連,并帶動該第二導(dǎo)軌120轉(zhuǎn)動。        其工作原理是:讀卡盒2根據(jù)其前方停車情況,自動不定向伸縮移動。當(dāng)?shù)馗袡C構(gòu)3感測出有車輛進入閘道口,超聲波感測機構(gòu)42檢測車輛與讀卡盒之間的距離,紅外感測機構(gòu)41檢測最近人員離讀卡盒的距離,若檢測距離與控制部內(nèi)預(yù)存儲的有效距離相符,即在一定范圍內(nèi),人員伸手能夠刷卡操作,則讀卡盒保護不動,待人員自已伸手刷卡;若檢測距離為控制部內(nèi)預(yù)存儲

8、的無效距離,即人員位于車內(nèi)伸手無法操作的處境,此時讀卡盒向前方移動,縮小讀卡盒與人員兩者之間的距離,從而使讀卡盒位于人手可操作的范圍內(nèi)。 當(dāng)控制部判斷讀卡盒需移動時,首先確定其移動的方向,即車輛人員與讀卡盒正前方之間的夾角,這樣控制部向轉(zhuǎn)向電機發(fā)出信號,由轉(zhuǎn)向電機輸出帶動第二導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度,使讀卡盒正對著車內(nèi)人員;控制部向第二移動電機輸出信號,由其經(jīng)第二齒條帶動第二導(dǎo)桿移動,即實現(xiàn)位于第二導(dǎo)桿外端的讀卡盒正對車內(nèi)人員移動。 本實用新型采用傳動部調(diào)節(jié)讀卡盒與駕駛?cè)藛T的距離,從而方便車內(nèi)伸手持卡感應(yīng)。另外,利用紅外感測機構(gòu)確定駕駛?cè)藛T離讀卡盒的距離、超聲波感測機構(gòu)確定車輛與讀卡盒的距離,從而合

9、理改變駕駛?cè)藛T與讀卡盒的距離,不會太近易擦碰,亦不會太遠需費勁伸手操作。 4 結(jié)束語 隨著對企事業(yè)單位,住宅小區(qū)、公共停車場的車輛管理水平要求的提高,為使車輛進出方便、快捷、安全,采用高科技產(chǎn)品實現(xiàn)車輛智能管理是發(fā)展的必然趨勢,本文本系統(tǒng)是射頻識別和自控技術(shù)對傳統(tǒng)停車場管理系統(tǒng)讀卡器的拓展,在實際試用中起到了很好的智能管理效果,使車輛進出方便、快捷、安全,同時系統(tǒng)有很好的擴展性和移植性,只須進行簡單的電路增改,即可對現(xiàn)有的停車場系統(tǒng)進行優(yōu)化應(yīng)用,該設(shè)計的原理和思想可用于其他讀卡器系統(tǒng),具有較高的應(yīng)用價值。 參考文獻 1董加敏. 停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化J. 河南師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版, 2

10、007, 35(1): 190-193. 2蔣興加. 分布式智能停車場系統(tǒng)設(shè)計 J. 電工技術(shù), 2005(5): 21-22. 3Atmel Electronics. 8-bit AVR Microcontroller with 16K Bytes In-System Programmable Flah ATmega16L R 2466e-10/02, 2001: 1-21. 4蔡紀鶴, 趙德安, 孫鑫. 智能小區(qū)停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計J. 電氣應(yīng)用, 2008, 27(15): 59-62. 5高潔. 基于非接觸式IC卡的大型停車場管理系統(tǒng)的研究 D. 山東: 山東科技大學(xué), 2006: 9-13. 6羅小賓, 殷國富, 智能停車場管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及實現(xiàn)J. 計算機工程, 2003, 29(4):