基于有源RFID的自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)研究

摘要：根據(jù)RFID技術(shù)的通信原理，結(jié)合當(dāng)前我國大多數(shù)城市公交報(bào)站方式的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一種基于有源RFID技術(shù)的公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)。系統(tǒng)中使用了專用射頻發(fā)射與接收芯片CC1100、語音播放芯片VS1003和單片機(jī)控制，使用單片機(jī)對每一個(gè)車站進(jìn)行ID編碼，并利用身份識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)了公交車自動(dòng)報(bào)站功能。
關(guān)鍵詞：RFID；公共交通；自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)；CC1100；VS1003

O 引言
近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，城市公交車的管理方式也有了很大的改觀，逐漸由原來的人工售票、人工報(bào)站的方式向無人售票和語音報(bào)站的方向發(fā)展。雖然使用手動(dòng)報(bào)站器替代人工報(bào)站有了很大的進(jìn)步，但是需要駕駛員在行車中人工操作，所以經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)的現(xiàn)象。而且這種駕駛員邊駕駛邊操作的行為，也給安全駕駛埋下隱患。自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的出現(xiàn)大大減輕駕駛員的工作量，加快了公交系統(tǒng)的現(xiàn)代化進(jìn)程。目前少數(shù)發(fā)達(dá)國家(如美國、日本等)的部分城市公交系統(tǒng)已逐步使用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行定位報(bào)站，雖然這種系統(tǒng)功能強(qiáng)大，定位準(zhǔn)確度高，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，但其投資運(yùn)行成本相對較為昂貴，公交企業(yè)難以承擔(dān)其費(fèi)用，尤其是一些中小城市更是無法承受，大大制約了其使用范圍。
本文設(shè)計(jì)了一種利用RFID技術(shù)、MP3語音播放和單片機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)公交車站的自動(dòng)識(shí)別與自動(dòng)報(bào)站的方案。射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)是近年迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，是利用感應(yīng)、電磁場或電磁波為傳輸手段，完成非接觸式通信，由此獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，即利用無線射頻方式來進(jìn)行非接觸式的物體自動(dòng)識(shí)別。相對于無源RFID，有源RFID具有作用距離遠(yuǎn)、發(fā)射功率可控制、發(fā)射頻率可調(diào)、接收靈敏度高等特點(diǎn)，本系統(tǒng)的有源RFID部分由CC1100模塊完成。在非特別需要的情況下，本系統(tǒng)無需駕駛員參與，避免因?yàn)轳{駛員的疏忽而造成漏報(bào)、誤報(bào)的現(xiàn)象發(fā)生，有利于提高行車的安全性。

1 系統(tǒng)的組成與主要實(shí)現(xiàn)功能
本系統(tǒng)由車載設(shè)備和站臺(tái)設(shè)備兩個(gè)部分組成，其中車載部分主要包括單片機(jī)控制單元、RF無線射頻接收單元、語音播放單元、顯示單元、鍵盤輸入單元和電源供應(yīng)單元等，站臺(tái)設(shè)備包括單片機(jī)編碼單元和RF發(fā)射單元。每一個(gè)公交站臺(tái)設(shè)置一個(gè)具有唯一ID的RF發(fā)射器，采用間歇工作方式發(fā)射RFID信號(hào)，當(dāng)公交車即將到達(dá)車站時(shí)，車載系統(tǒng)接收到站臺(tái)信號(hào)并解碼出該站臺(tái)的ID號(hào)，由單片機(jī)控制自動(dòng)播放對應(yīng)本站臺(tái)編號(hào)的報(bào)站語音；報(bào)站語音為MP3格式，并用SD存儲(chǔ)卡作為存儲(chǔ)載體，方便更新和修改。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
為簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，方便系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和擴(kuò)展其他功能，本系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)方式。站臺(tái)發(fā)射端的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，主要包括RF發(fā)射模塊(CC1100)、車站ID編碼生成模塊(STC89C58)。車載接收端的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，主要包括RF接收模塊(CC1100)、車站ID解碼與控制模塊(STC89C52)、語音播放模塊(VS1003)、語音功率放大模塊(TDA7297)、顯示模塊、電源模塊等。主要模塊與功能介紹如下。