1、淮陰工學院畢業設計說明書（論文）第 PAGE 37 頁 共 NUMPAGES 37 頁1 引 言1.1 研究(ynji)背景在中國(zhn u)，城市化水平不斷提高，隨之而來的是眾多的“城市(chngsh)病”，其中交通問題最為嚴重也是必須要解決的一個問題。汽車總量的不斷增長造成了市區內交通的擁堵，并且大量尾氣的排放嚴重影響城市的空氣質量。隨著政府的大力宣傳與實踐，“綠色出行，低碳環保”的出行方式成為了大多數年輕人和少年人的選擇，全國各地自行車公共租借站點也變得越來越多。公共自行車在國外已經發展多年，所以在國內也是有很大的發展前景。隨著企業和學校的搬遷，形成了大學城和工業園，學生和工人的出行不

2、是很方便。建立我們自己的公共自行車租借站點體系，既能使得人們日常上班、外出等變得更加方便，又能騎車鍛煉身體，值得大力提倡宣揚。公共自行車站點的投放由運營商統一規劃布點，主要設立在醫院、工業園區、大學城等大型的公共基礎設施以及人流多的區域，通過設備綜合管理平臺以此實現智能化、無人化統一的管理，深受年青人的青睞。1.2 國內前景近年來，隨著我國經濟的持續高速增長，居民消費水平穩步提高，私家車保有量迅速增長。據統計，截至11年上半年，我國的機動車數量已經突破2億接近2.2億輛。這里面私人用車就有7000萬輛，并且增長的勢頭很快，平均每年要有超過1000萬的增長量快速增長的私家車帶來了城市交通擁堵、交

3、通事故、停車困難、空氣和噪聲污染嚴重等諸多問題。自21世紀以來，國家大力建設公共交通，總投資超過2萬億，其中城市內部的道路改造和建設占據了相當一部分。但仍無法解決城市交通擁堵的問題。因此可知一味單純的投資建設道路是無法解決城市交通擁堵的問題的。在城市內部建立完善的公共交通體系能夠有效的緩解甚至是解決掉城市的交通擁堵問題。如今的城市公交系統的主體構成是：公交車、地鐵、鐵路交通及公共自行車租借點組成。城市內部公交體系的完善已經受到了國內很多城市的關注。比如，首都北京在“十一五”期間，花費超過7 億元用于改善和建設城市公交體系，公共基礎交通設施的投資占總投資的接近一半。公共汽車和地鐵在城市公共交通體

4、系中占據著主導的地位，但是基于現實狀況受到了站點以及線路的影響，并不能完整的覆蓋整個城市的全部地方。這也就是說在整個公共交通體系中沒有一個能夠符合公眾需求的短途的公共交通設施和對應的體系。因此出現了很多出租車和人力拉車黑顧客錢的現象。所以一種能夠滿足大眾短途交通需求的公共自行車管理系統就應運而生，并且擁有了良好的前景和廣闊的市場需求。1.3 國外發展(fzhn)歐洲(u zhu)是公共(gnggng)自行車的發源地。20世紀70年代風車之國荷蘭率先運營了第一代的公共自行車系統，可是沒有能夠達到預期的成效。30年后在丹麥的童話之都哥本哈根運營了第二代的公共自行車系統，并且得到了成功。世紀之交，隨

5、著第四次工業革命的發展，互聯網技術得到了大力發展，無限通訊技術應運而生，數字化的管理平臺得到設計和實現，在這些硬件條件成熟的情況下，第三代公共自行車管理系統產生了。 法國：憑銀行卡可直接租車法國的雷恩市是法國第一個擁有公共自行車管理系統的城市，取得了很好的效果，隨機法國政府在各大城市進行了推廣。在法國租借自行車有兩種方法，一種是消費者憑借銀行卡直接租用自行車，另一種是提前申請，然后再15天之后租借自行車。為了防止產生惡意的損壞自行車，法國的自行車里安裝了許多安全裝置，比如防爆輪胎以及需要專業拆裝的坐墊等。 英國倫敦：用短信可以租車在英國人們十分愿意使用租借來的自行車，因此自行車租憑業十分的發達

6、。在倫敦人們租借一輛自行車只需要發一個短信給中心平臺，然后就會受到一個開啟自行車的密碼，這個密碼可以在倫敦任何一個站點取車，用完之后再發一個短信就會收到一個停放的密碼，鎖上車之后就可以了。美國紐約：管理全面實現數字化山姆大叔租借自行車已經能夠進行網絡化，可以從網戰上提前預訂一輛自行車站點租借的自行車，全面先進的數字化管理得到了很多人的青睞。租借人是需要使用智能手機在網上支付押金然后就得到一個密碼去取車。除此之外游客還可以下載專門的app軟件獲得整個城市的旅游路線圖以及各個自行車站點方便歸還自行車。丹麥(dn mi)哥本哈根：30的人使用(shyng)自行車上班丹麥(dn mi)政府奉行“綠色環

7、保，低碳出行”的理念，所以整個自行車出租業十分發達，并且租車所使用的費用也十分的低廉。在首都大約有200個站點是可以免費租借自行車的。據統計，在哥本哈根每一輛自行車的閑置時間是8分鐘，而且租車十分方便就像國內超市使用購物車一樣，用硬幣插在上面就可以解鎖，所以大多數的年輕人都喜歡使用自行車出行。總結一下國外的先進的經驗大致可以分為以下幾個方面：第一、科學合理的規劃是系統成功的保證要將公共自行車系統吸收進整個交通體系里面，從而對整個城市的交通進行統籌規劃，劃分不同的功能區，對于需求比較大的區域因地制宜的實施方針，爭取讓公共自行車體系徹底的融入人們的生活中去，成為人們生活中不可缺少的一部分。第二、政

8、府的支持是系統成功的關鍵因素政府的大力支持是自行車公交體系持續運轉下去的前提條件，沒有政府的支持那么整個體系的連續性和服務質量就會受到很大的影響。同時，企業也需要和政府通力合作，保證整個系統能夠長期的運行以及定期進行維護保證可靠性。這樣每一個市民才能得到便利的服務，才愿意選擇這種出行方式。第三、穩定可靠的技術支撐是系統成功的必要條件公共自行車的實施必須要有足夠的可靠的技術環節作為支持，這里面包括了所有的環節，從車輛的生產和裝置的設定，整個系統的數字化設計，車輛的定位以及通訊技術的保障等等。自行車是一種沒有污染能夠健身的健康的出行方式，在國外越來越受歡迎。從現有的經驗來看，低成本的租借才會促使公

9、民去使用自行車作為交通方式，這需要政府大量的資金投入，雖然成本很大，但是它帶來的公益趨勢難以計算的這是值得投資的。 2 總體設計基于無線網的公共自行車管理系統由RFID技術作為設計的核心系統，這就要求每一輛自行車都要擁有一個RFID標簽，同時也需要一能夠進行識別的IC 卡。市民在租借自信車時必須進行刷卡，通過對于IC 卡信息的讀取、判別，系統便會判定此次操作的是否合法，再根據IC卡信息識別的結果的做出不同的指示。如果是非法的操作那么就會觸發報警設置，同時對自行車進行上鎖啟動防盜設置，這樣就能夠避免自行車的損失1。2.1 設計(shj)的任務及要求本課題(kt)要求設計一個基于無線網的能夠實現自

10、行車識別的硬件器件。要求(yoqi)當IC卡刷上時能夠識別，如果能夠租憑立即開鎖，若不能便不能開鎖。在這里有兩個需解決的問題，第一個問題是當公民返回自行車時，鎖定裝置未能鎖定及時造成車輛損失。第二個問題是，在某些情況下的信息沒有記錄到系統中，所以一些市民仍然被告知，自行車沒有得到回收不能租另一個自行車。具體要求實現的功能如下：( 1 )可實現非法提取自行車的報警。( 2 ) 高頻率被動RFID技術 - 固定在自行車上用于車輛停放和安全監測。( 3 )自行車鎖住后不可騎行 ( 4 )每個站點安裝多個鎖定裝置，所有鎖定裝置都與基站站點進行通信。( 5 ) 有效的RFID的功率控制( 6 )采用無線

11、數據通信。( 7)可實現異常情況的自動復位。2.2 系統總體網絡結構圖如圖1所示，整個系統分為一個中央服務系統和若干節點，每個節點都代表著一個自行車的租借站點。 各節點通過 RFID 射頻設備收集自行車的信息并通過接觸式天線讀取用戶 IC 卡數據； 最后通過網絡傳遞給服務器。終端服務系統會對所有的自行車租借站點的信息進行一個整體匯總，然后進行具體的數據信息比對以及存儲，并且將信息通過通訊設施反饋給每個監測終端，隨機通過指令節點的控制裝置執行一系列的操作。 圖1系統(xtng)總體結構圖2.3 節點結構(jigu)框圖一個節點(ji din)的結構如圖所示。每一輛租借的自行車都通過RFID 射頻

12、讀卡器來對自行車上的RFID標簽進行檢測，并進行數據的存儲；同時 IC 卡讀卡器通過天線讀取IC 卡信息。節點通過控制的8A054 用無線網將信息發送至服務器并接受反饋數據，執行相關的提示或報警操作。 圖2節點結構框圖2.4 服務器處理信息流程 服務器接收到節點數據隨機將數據與數據庫原有的數據進行比對，然后節點得到反饋的指令執行一系列的操作。具體服務器處理信息流程圖如圖 3 所示。 圖3 服務器流程圖3 硬件模塊(m kui)設計3.1 RFID模塊(m kui)3.1.1 RFID技術(jsh)RFID意思是射頻識別，又叫做無線射頻識別，電子標簽等。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技

13、術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境，可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽， 操作快捷方便。它廣泛應用于物流管理、交通運輸、醫療衛生、商品防偽、安全防護、管理與數據統計等領域，被公認為二十一世紀十大重要技術之一。2從概念上來講，RFID 類似于條碼掃描，對于條碼技術而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器；而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標物的RFID單元，利用RF信號將信息由RFID單元傳送至RFID讀寫器。3.1.2 RFID系統(xtng)組成一個簡

14、單(jindn)的RFID系統有四部分組成:( 1 ) 電子標簽：電子標簽的組成包括芯片、載體(zit)和天線這三個部分。其中芯片用來保存ID以及其他的一些信息，載體則是用來保護芯片以及天線不受損傷，最后天線可以接發信息以及指令。每一個電子標簽都有一個電子編碼，用來安裝在所要標明的物體上。 ( 2 ) 讀寫器:用來對無線射頻系統進行讀操作和寫操作的裝置，有固定式和手持式兩種型號，是整個系統中最為重要的組成部分。( 3 ) 天線: 是RFID標簽和讀寫器之間實現射頻信號空間傳播和建立無線通訊連接的設備。無線射頻識別系統中的天線有兩種一種安裝在標簽上，一種安裝在讀寫器上。 ( 4 ) 應用系統:這

15、是用來處理數據的。讀寫器傳輸數據到系統中，系統通過運行軟件來處理數據，然后在對讀寫器和電子標簽發送指令，從而控制它們的運行。33.1.3 RFID的工作原理 讀寫器通過天線把電磁波發射到空中，鄰近的標簽被電磁波激活；電磁波在標簽上的天線中激勵起高頻電流，轉換后推動標簽的集成電路工作；被激活的標簽會隨即發射出載有標簽資料的無線電波，這些微弱的無線電波最后再由讀寫器接收。讀寫器與電腦連接，對標簽傳回的資料進行處理或啟動回應該資料的相關電腦程序。4根據RFID系統工作機理不同，可以將RFID系統分為電磁耦合和電感耦合。這兩種耦合方式的不同點在于第一種方式中射頻讀寫器里面的射頻能量是以電磁波為載體從而

16、發射出去的；而第二種耦合方式里，射頻讀寫器將能量約束在它周圍的電感線圈里，然后通過交變閉合，以此來連接讀寫器與射頻標簽兩者線圈之間通道，沒有向空間輻射電磁能量。 圖4 讀寫器工作(gngzu)示意圖 3.1.4 RFID與其他自動識別技術(jsh)比較現在(xinzi)市面上得到應用的主流自動識別應用主要是攝像機、條型碼、IC卡、銀行磁卡以及射頻這幾種應用，這些自動識別應用每一個都有著其獨自的優缺點可以運用于不同的公共場合。 下表是幾種自動識別技術之間的區別： 表1 常見(chn jin)自動識別技術的比較信息載體信息量讀/寫性讀取方式保密性智能化抗干擾能力壽命成本條碼金屬表面小只讀CCD或激

17、光束掃描差 無差較 短 最低磁卡磁性物質一般讀/寫電磁轉換一般 無 較差 短 低IC卡EEPROM大讀/寫電擦除寫入最好 有 好 長 較高RFID卡EEPROM大讀/寫無線通信最好 有 很好 最長 較高3.1.5 RFID模塊(m kui)設計射頻識別模塊包含(bohn)射頻卡和射頻讀卡器兩個部分 ，射頻讀卡器采用 NXP 公司的MF RC522 芯片。 MFRC522 是一種高集成度的應用芯片，它擁有 13.56 MHz的非接觸式通信讀寫卡芯片。該讀卡芯片具有低電壓、低成本、體積小等優點，廣泛應用在便攜式手持設備和智能儀表研發和生產中。 MF RC522 的設計采用了先進的調制和解調概念，

18、將 13.56 MHz 下所有類型的被動非接觸式通信方式和協議集成在一起。5MF RC522芯片能夠實現RFID非接觸式IC卡讀寫器的多層應用。這種芯片在沒有任何其他電路的情況下都可以進行通信。它通過自身內部的發送器啟動讀寫器天線來和應答器進行通信。接收器擁有獨立的解調和解碼電路 ,能夠處理RFID非接觸式IC卡讀寫器與之相兼容的應答器信號。6數字部分來進行處理RFID非接觸式IC卡讀寫器錯誤檢測。此外,在安全驗證方面 , 它還可以使用快速利用高級的加密算法來對產品進行驗證 。MF RC522 還能夠進行更高的傳輸速度最高可達424 kb/s ，但是只能通過非接觸式通信。 作為13.56 MH

19、z 里高集成度的芯片， 它使用的是沒有太多連線的串行通信來完成與主機之間的通信，且可根據不同的用戶需求選取 SPI I 2 C 或串行UART模式之一 ，有利于降低電路設計難度 ，縮小PCB板體積 ，降低開發成本。9讀卡模塊包含 有天線模塊，天線 模塊 主要負責發送和接收信號。在發送信號過程中，首先由 MF RC522 芯片判斷其相應寄存器的指令，然后依據指令將等待發送的數據進行調制得到發送的信號，接著信號由13.56MHZ電磁波的形式通過11和13兩個引腳管理的天線發射出去。 在接收信號的過程中，射頻卡要進入射頻 的磁場范圍內使用射頻磁場中的磁場對卡內的電容進行充電，接著啟動卡內的電路對天線

20、模塊進行響應。天線模塊得到響應之后通過模塊里面的通訊電路將得到的信號傳遞給MFRC 522的RX引腳，然后在芯片內部的接收器會對接收到的信號進行譯碼并且根據程序里面的設定進行處理，最終發給單片機讀取。7整個射頻模塊的電源由單片機模塊通過穩壓芯片 ASM1117 提供，ASM1117 是一款穩壓元件，通過電源變換能夠穩定地向射頻讀卡器模塊輸出 3.3 V 電壓。其內部電路原理圖如圖5所示。 圖 5 MFRC522硬件(yn jin)電路原理圖該控制器為32腳的貼片封裝，大小只有5x5mm，體積小、功耗低、性能強大。外部晶振使用(shyng)27.12MHz的無源晶振，該模塊的參考電壓為3.3V，

21、而供電電路使用LC濾波輸入以減少噪聲的干擾。載波信號利用(lyng)TX1和TX2引腳進行發送，除此再加上若干無源器件用來進行匹配和濾波，從而直接控制天線。在芯片內部，通過副載波的雙邊帶對卡的響應信號進行譯碼。在VMID引腳和地極之間我們使用一只電容連接它們用于穩定輸出。3.2 單片機控制模塊 單片機是一個微型的計算機，它將CPU、RAM、ROM、定時計數器以及I/O接口等計算機的五大主要組成部分集成在一塊微小的電路芯片上。目前有很多家公司都在進行單片機的生產，隨著科學技術的日益成熟和強勢發展，越來越多的單片機擁有了超大規模的集成電路，這使得單片機的功能越來越強大和豐富，運算速度也是突飛猛進，

22、也隨之產生了32位單片機和64位單片機，但根據實際系統的需要和產品的性價比，本系統采用W78A054ADG單片機作為系統控制芯片。W78A054ADG是一種功耗低、性能高的CMOS8位CPU，擁有 8K 可編程系統Flash存儲器。W78A054ADG使用傳統的51系列內核作為內核，在此基礎之上又做了很多的改善讓芯片擁有的更多強大的功能這是傳統單片機所不具有的。在這個芯片上面，有著一個8位的CPU 以及一個系統可編程Flash存儲器，這一點讓 W78A054ADG可以供應很多靈活多用的方案給嵌入式系統使用。該芯片使用了密度高、不易失去存儲功能的技術來進行生產，并且與能夠兼容其他指令系統，在這個

23、單片機上有一個通用的 8 位CPU和一個 Flash 存儲單元。8主要特性如下：1. 工作電壓為5.5V3.3V/3.8V2.0V2. 用戶應用程序空間為8K字節3. 片上集成512字節RAM4. 32個通用可編程I/O口，P0加上拉電阻可做I/O口使用， 5. 具有看門狗功能 6. 具有EEPROM功能7.不需要(xyo)有專用(zhunyng)的程序(chngx)編程器，可以直接下載程序8. 3個16位定時器/計數器9. 4路外部中斷10. 通用異步串行口（UART）單片機引腳如圖6所示。圖6 W78A054ADG引腳圖8A054引腳功能VCC：供電電壓。GND：接地。各個端口介紹如表一所

24、示表2端口介紹(jisho) P3口主要使用第二(d r)功能，它的功能介紹如表3所示表3 P3口第二年功能(gngnng) 其次是各個(gg)引腳的介紹： 表4引腳介紹(jisho) 33 晶振電路(dinl)W78A054ADG單片機內含有一個高增益的反向放大器，單片機想要正常工作，必須要外接一個晶振電路。晶振電路包括一個晶體振蕩器和兩個電容，組成一個自激振蕩器。單片機的時鐘具有兩種工作模式，分別是片內時鐘模式和片外時鐘模式，本設計采用的是片外時鐘模式。振蕩器的頻率由晶體決定，兩外接電容對頻率也有微調作用，但由于是時鐘主振電路兩個并聯的電容可以省去所以此晶振電路沒有并聯的電容。9 圖 7

25、晶振電路圖34 復位(f wi)電路單片機復位電路(dinl)是指單片機的初始化操作。當單片機進行(jnxng)運行時，為了讓CPU以及該單片機中所有的其他部件處在一個初始化狀態，所以需要先對單片機進行復位操作。復位電路接+5V直流電壓時，C3電容就會充電，從而在電阻上出現一定電壓，單片機進入復位狀態，幾毫秒以后，電容電量達到最大，而電阻上的電流則降至0A，電壓降至0V，單片機進入工作狀態。復位電路RESET端產生復位信號，通過連接單片機引腳4給單片機進行復位，電路圖如圖7所示。 圖 8 復位電路圖3.5 繼電器模塊(m kui) 本系統決定(judng)采用TQ2-5v 10個引腳的電磁繼電

26、器。TQ2-5V電磁(dinc)繼電器是Panasonic公司設計生產的，它的體積小屬于超薄型，靈敏度高并且功耗低。電磁繼電器是通過電磁線圈通電，繼而產生磁力，這種磁力使得接點吸合或者釋放。在該產品其他型號中還擁有一種能夠進行磁保持的繼電器，這種磁保持繼電器的內部擁有一個磁力離合裝置，啟動時送一個脈沖電壓（達到所需的脈沖寬度）就能夠讓它產生吸合，而不需要像普通的電磁繼電器那樣，要通過維持穩定的電壓才能產生吸合。特點：( 1 ) 高、長和寬分別為5mm、14mm、9mm，屬于超薄型。( 2 ) 額定消耗功率低，整體靈敏度非常高。( 3 ) 等夠自動安裝SDM。( 4 ) 可進行高密度安裝。( 5

27、 ) 擁有包金的雙叉橫桿觸點，可靠性非常高。( 6 ) 可使用IC插座。( 7 ) 低熱電動勢。ATQ206引腳圖如下所示： 圖 9 TQ2-5v繼電器引腳圖3.6 穩壓電路 本系統采用的是12v直流電源，而單片機需要一個5v的直流電源，因此我們需要設計一個穩壓電路，以此得到一個5v的電源。7805系列穩壓器是大家在日常生活中經常用到的穩壓器件，用它來進行穩壓十分的方便，一個非常簡單的電路就可以讓我們得到一個穩定的直流電壓,并且我們得到的電壓剛剛好就是5v，這正是維持8A054單片機在正常運行情況下所要的電壓，7805有很多的衍生產品如KA系列，ADS系列，CW系列等，在它們之間的功能和參數上

28、有一些小的不同。我們選用的是KA7805,下圖是KA7805的 幾個引腳介紹以及用這個穩壓器來組成的穩壓電路。 7805 1 2 3 圖 10 7805引腳圖其中(qzhng)1接的是輸入(shr)的+電壓(diny)，2接地，3則輸出我們所要用的+5V電壓。 圖 11 穩壓引腳圖3.7 無線通信技術3.7.1 無線傳輸模塊選型 無線通信技術已經得到了全面普及像藍牙、3G/4G、WIFI等都是無線通訊技術在人們日上生活中經常用到的應用。由于本設計面向的對象為停車場區域的車輛，自然就不需要太遠的距離，選取中短距離，頻率段為2.4GHz足夠滿足要求。而且這是ISM國際免費的標準頻段。于是這一點成為

29、了2.4G無線技術可發展的重要的條件。并且2.4G無線通信技術差別于之前的其他同類技術，它是通過全雙工模式傳輸來進行數據傳輸工作的，在抗干擾性能上要比其他任何無線技術來的優秀的多。這一極其強大的抗干擾性使得它的理論上的最大傳輸距離可以達到10米之多，如果芯片外設可以增加一些功率放大器件的話，將會到達更加遠的地方。除此之外它的理論上的數據傳輸速度是2M/s，這一速度兩倍于藍牙的理論數據傳輸速度。結合前面的幾點在這三種常見的無線通信技術中，2.4G無線通訊技術有著自己強大的優勢體現。它比藍牙的生產成本低、數據傳輸速度快，比27MHz抗干擾能力強、傳輸距離遠、功耗低。3.7.2 同步(tngb)串行

30、口通信同步(tngb)通訊是指在既定的通訊(tngxn)速度下，數據在接發兩端得到的時鐘信號頻率能夠保持相同，這樣就使得通信雙方在接發數據時能夠擁有一模一樣的時間關系。串行通信是通過一根數據線在計算機的主機與其外設之間進行傳遞和交換數據信息的串行傳送。在使用串口通信時，數據都是一位一位的一次傳輸的不論發送還是接收都是如此，并且每一位均為二進制0或1。SPI接口是由Motorola公司進行研制生產的一種全雙工同步串行總線，這種同步串行總線常用于與慢速外設器件之間的通信，這是一種新的串行同步通訊協議。它的組成部分是一個主設備和若干從設備，其中主設備控制一個從設備并與從設備之間進行同步通訊，從而實現

31、數據交換。同步串行外設接口有四種信號其中包括串行數據的輸入信號、輸出信號、時鐘的位移信號以及從使能信號。其中決定唯一的一個從設備用來和主設備之間進行連接的就是從使能信號。10通訊時,數據由串行數據輸出,串行數據輸入，數據在時鐘的上升或下降由SDO輸出，SDI讀入，這樣經過8/16 次時鐘的發生改變，完成8/16位數據的傳輸。數據傳輸模式如圖12 所示。 圖 12 同步(tngb)串行口數據傳輸方式3.7.3 NRF24L01無線芯片(xn pin)特點本設計(shj)使用的NRF24L01是一款無線收發芯片，它的優點在于成本低、功耗低、速度快。它工作頻段是2.42.5GHz 的國際通用的免費I

32、SM頻段，這就是成本低的最有利的條件。無線收發器包含：頻率發生器、SchockBurst模式控制器、晶體振蕩器調制器、功率放大器以及解調器。輸出功率頻道使用SPI接口來進行設置。這款芯片的電流損耗非常低，如果是在發射狀態下，當芯片的發射功率值為0dBm時產生的電流損耗僅僅只有11.3mA，即便是接收狀態下也只多了2.3mA，要是在掉電模式和待機模式下電流消耗就更加低了。其主要有以下特點： 1、可以進行多通道傳輸，擁有125個通信頻道，還可以進行多點的通訊、跳頻以及分組等其他功能，以到達大眾的需要。2、放射功率可設置為0dBm、-6dBm、-12dBm或者-18dBm，以用于不同的功能需要。3、

33、無償通用頻段，可以使用2.42.5GHz全世界免費申請的ISM頻段。4、SPI數據接口：通過SPI數據接口來和微控制單元進行連接，速度在08Mbps/s之內，支持2M、1M 、250kbps傳輸速度。5、ACK功能，支持自動應答及自動重發，內置地址及CRC數據校驗模功能。6、功耗較低，工作電壓在1.9V3.6V之內，待機模式下電流小于1A。此外(cwi)，它還擁有著自主應答、立即重發以及(yj)對載波監進行聽檢測等其他性能，能夠(nnggu)減少開發的難度。本次設計射頻數據傳輸使用的是NORDIC生產的NRF24L01單片無線收發器芯片，根據所查找的資料并結合本系統的真實情況，無論在數據交換，

34、以及傳輸方式還是數據穩定性上，nRF24L0通過晶振來調節振幅，使得振幅能夠低電流消耗并且擁有較好的無線信噪比，XC2的引腳可以進行懸空（外部的時鐘正在被使用）。為了達到晶體振蕩器低功耗和迅速開啟的目標，我們選擇使用的電容值較小，而且與晶振的并聯效果一樣。經過簡易的網絡配對可以獲得較低的阻抗。采取此種芯片能夠符合設計要求。圖13就是NRF24L01的外部器件電路連接圖。 圖 13 NRF24L01硬件電路圖4 軟件開發4.1 射頻識別控制軟件設計射頻(sh pn)識別設計是本系統的核心(hxn)部分，MFRC522芯片(xn pin)能夠對所有的非接觸卡進行主機接口相連，比如：SPI接口；串行

35、UART，RS232接口11，其軟件工作流程如圖14所示： 圖 14射頻識別讀卡流程圖射頻識卡的過程如下：1、MFRC522復位后，即可對卡操作。2、復位應答，當射頻識別卡進入讀寫器工作的操作范圍內時，然后讀寫器通過雙方簽訂的特殊協議來確定卡型是否正確。3、防沖突閉合機制：如果(rgu)若干張射頻(sh pn)識別卡同時出現在讀寫器的監測和通訊(tngxn)范圍之內時，防沖突閉合電路將從全部的射頻識別卡中挑選其中之一作為下階段工作服務對象，其他沒有挑選上的射頻識別卡則處于不運行的狀況等待著再次進行的挑選。4.2 串口接收程序讀寫器采用串口中斷來完成中心命令的接收，通過相應的命令可以在PC端經過

36、串口助手來觀察讀寫器是否工作正常，驗證卡號的非接觸距離和標準卡的卡號，其中串口接收程序流程如圖： 圖 15 串口中斷接收數據流程圖4.3 無線通信收發軟件設計無線通信收發(shuf)采用的是NRF24L01模塊(m kui)，在芯片啟動(qdng)之前，要寄存器進行相應的操作。本文采用通信模式為ShockBurs 模式，在發射信號時，前導碼以及CRC校驗由模塊主動生成，數據發送完中斷請求后通知微控制單元。這樣做既減少了MCU的查詢時間，也減少了軟件的開發時間，NRF24L01數據發送流程圖如下所示： 圖 16 NRF24L01數據發送流程圖NRF24L0的無線接收部分，必要的配置有數據速率、發

37、射功率、載波頻率、接收的地址和數據寬度等等，其中數據速率、載波頻率、CRC校驗位數、接收的地址寬度和數據寬度必須和發送端一致。NRF24L01就收程序流程圖如下所示： 圖 17數據(shj)接收流程圖5 PCB制板及硬件(yn jin)調試51 PCB板圖的繪制(huzh)在設計PCB前的準備工作有下面幾個方面12：( 1 ) 系統規格( 2 ) 系統功能區塊圖 ( 3 ) 將系統分割成幾個PCB( 4 ) PCB的大小以及封裝的方法( 5 ) 繪制出所有的PCB和它們的電路圖( 6 ) 初步設計的仿真(fn zhn)運作( 7 ) PCB上的布局(bj)、布線( 8 ) 布線(b xin)厚

38、電路測試( 9 ) 建立制作檔案 PCB的設計流程分8個步驟：( 1 ) PCB設計準備( 2 ) 網表輸入 ( 3 ) 規則設置( 4 ) 元器件布局( 5 ) 布線 ( 6 ) 檢查( 7 ) 復查( 8 ) 設計輸出52 元件安裝焊接及系統調試5.2.1 元件安裝元件安裝的基本要求：( 1 ) 保證導通與絕緣的電氣特性。 ( 2 ) 保證機械強度。5.2.2 焊接注意的基本事項每個電子產品的元器件都是要用焊接來進行連接的，所以焊接是一個至關重要的步驟。每一個焊點都需要擁有優秀的電氣性能并且不能輕易的脫落，在這個環節每一個小的失誤都有可能造成產品的不能運轉。想要焊接好每一個焊點要做到下面幾

39、個方面：（1）金屬材料有良好的可焊性：銅擁有良好的導電性以及可焊性因此通常作為電路板上的焊點。（2）金屬表面要保持清潔：金屬表面容易形成氧化物造成的污垢，這些污垢很難清除，并且阻礙了焊接。（3）有理想的助焊劑：2通常助焊劑是一種酸性物質，用來清潔金屬吧版。面上的污垢，此外它的熔點也要較低。（4）焊接(hnji)過程(guchng)中要控制焊接的時間，如果焊接的時間太長就會損傷元件，但是(dnsh)如果時間不夠就會造成虛焊。焊點的檢查主要是通過焊點的來確定的。首先看看光亮度，其次焊接所使用的錫的多少以及焊點有沒有毛刺和氣泡，兩個焊點之間有沒有連起來等等。最后查看焊點的電氣性能和機械強度。5.2.

40、3 系統調試實際情況表明，當IC卡故障或通信線路故障,人們已經歸還自行車，但系統記錄的自行車還是被租。為了使這種情況不發生，我們需要對此進行改善以及時確認返回信息的速度。如果使用有源RFID技術用于信息傳輸可以改善邏輯流，這可以保證不丟失所述返回信息。在返回自行車時，消費者必須首先把自行車上鎖定裝置鎖到指定的位置，并把鎖扣到鎖定裝置中，然后把自行車卡放在鎖定裝置上。系統會的感應區通知RFID系統，以檢測自行車是否停止消費，然后按返回鍵它會鎖定電鎖,自行車停好。但是這個過程并沒有結束，我們必須確認信息已經傳遞到管理系統。完整的過程是直到信息成功返回原管理系統才算完成。因此，我們需要的有源RFID的網絡功能將信息傳輸到所述基站，然后基站的信息傳輸到管理中心的數據庫。由管理中心確認后，將信息回送到鎖定裝置中，以確認該返回動作是成功的。結 論本論文(lnwn)主要以射頻識別為研究對象，文中首先綜述了目前國內外自行車公共(gnggng)管理的發展概況及趨勢，以及射頻識別技術的特點和應用(yngyng)。通過查閱資料以及對生活的觀察，簡單概述了射頻識別技術在國內外的應用情