摘 要： 提出了一種基于射頻識別" title="射頻識別">射頻識別技術獲取交通信息的新方法，完成了射頻識別讀卡器的設計方案，整個系統以MSP430微處理器為核心，包括發射、接收模塊，通過串口" title="串口">串口與交通控制機通信。
關鍵詞： 射頻識別 交通信息采集? 單片機? 讀卡器
?
射頻識別RFID（Radio Frequency Identification）是一種利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息的技術。射頻識別起源于20世紀80年代，近年來射頻識別技術" title="射頻識別技術">射頻識別技術及其應用得到了迅速發展，射頻識別技術的典型應用領域包括物流領域、生產線自動化、交通運輸領域、農牧漁業、醫療行業、制造業等。超高頻射頻識別具有讀寫速度快、識別距離遠、能識別高速移動物體、數據存儲量大、非接觸識別以及可同時識別多個芯片等特點。
交通系統是一個復雜的綜合性系統，單獨從道路或車輛的角度考慮，很難解決交通問題,必須把車輛和道路綜合起來全盤考慮。交通信息的采集尤為重要，采用超高頻射頻識別技術實現交通數據的采集可以對交通情況進行實時、準確、高效的監管。
1 射頻識別交通數據采集原理
交通數據采集是指利用各種技術手段對整個交通領域所需要的動態和靜態交通信息進行獲取的過程。由于靜態信息是相對固定的，在一定的時期具有一定的穩定性，因此，全面、可靠地采集動態交通信息成為交通管理與決策的關鍵。
射頻識別交通數據采集系統主要是由閱讀器（reader）和應答器（Transponder，也稱為電子標簽）等組成。交通數據采集的工作原理如下：閱讀器與應答器通過電磁波進行能量傳遞和數據通訊，在系統工作過程中，讀卡器首先通過天線發送加密數據載波信號到RFID汽車標簽，標簽的發射天線工作區域被激活，同時將加密的載有目標識別碼的高頻加密載波信號采用某種調制方式經卡內高頻發射模塊發射出去，接收天線接收到射頻卡發來的載波信號，經讀卡器接收處理后，提取出目標識別碼送至計算機，完成預設的系統功能和自動識別，從而實現交通的自動化管理。
2 射頻識別系統硬件設計
2.1 系統硬件構成
本系統選用MSP430單片機作為主控模塊，與發射模塊、接收模塊和串口通信模塊共同構成射頻標簽的讀寫系統。MSP430負責對RFID標簽的讀寫控制，并與上位機" title="上位機">上位機通信，通過使用反碰撞技術可以識別感應多個標簽，并且能夠自動識別RFID標簽是否被重復處理。系統工作原理如圖1所示。
2.2 主控模塊
主控模塊選擇TI公司的MSP430，它是一款超低功耗高性能單片機，片內組合了不同功能模塊，可以適應不同層次需求，開發時可減少開發者的大量工作。MSP430內置FLASH存儲器、RAM，采用16位的精簡指令集，集成16個通用寄存器和常數發生器，極大提高了代碼執行效率。本設計選用MSP430F2013，它內部有2KB的程序空間和128B的數據存儲空間，采用模擬串口方式與上位機通信。
2.3 發射模塊
發射模塊由射頻調制/發射芯片以及功率放大芯片組成，原理如圖2所示。調制/發射芯片選用Motorola公司的MC33493，它是鎖相環調諧的UHF頻段調制/發射芯片，具有集成的VCO、環路濾波器，輸出功率可調。此外還采用了前端功率放大芯片對輸出的射頻信號進行放大，提高系統的發射功率。工作頻率采用915MHz。
2.4接收模塊
接收部分原理如圖3所示，射頻接收/解調芯片選用Motorola公司的MC33593，它是一種由鎖相環調諧的UHF頻段射頻接收/解調芯片。天線接收的反向調制信號經過定向耦合器到接收通路，檢波后的信號經過差動放大、低通濾波、運算放大，進行A/D轉換送至主控模塊進行解碼。讀寫器" title="讀寫器">讀寫器進行讀寫時，它與應答器的距離不是固定不變的，如果讀寫器與應答器的距離較遠，則接收到的信號較弱。為提高系統的接收靈敏度，在天線與射頻接收/解調器之間增加了由RF2173組成的放大電路，對接收到的信號進行放大。
2.5 串口通信模塊
讀寫器采用RS232接口與交通控制器進行通信，傳送采集到的交通信息，交通控制器根據采集到的車流信息隨時調整交通信號，同時將采集到的交通信息上傳到信息中心作進一步處理，電平轉換芯片采用MAX232。
3 系統軟件設計
射頻識別讀卡器部分的工作流程如圖4所示。系統上電初始化后，等待上位機的允許讀卡命令。當接收到上位機的指令后，進入到循環讀卡處理，開始采集交通車輛數據信息。首先，讀寫器發送命令給標簽，接收到命令的標簽產生應答，如果有多個標簽應答產生沖突，則進行防沖突處理。正確識別標簽后，將采集到的數據傳給上位機，進入下一次采集，直到接到上位機的停止命令，停止采集數據。
與傳統的交通數據采集方式相比較，RFID能夠獲得持續不斷的數據，并且能直接反映實際交通流，利用RFID可以實現車輛的實時跟蹤，將采集的交通數據通過網絡傳輸到交通控制中心，通過控制中心匯總分析后，在各個路段向司機報告交通情況，并利用電子地圖實時顯示交通情況從而緩解交通。通過實時跟蹤，還可以自動查處違章車輛，記錄違章等情況。這項技術的應用使得在不影響交通流的情況下實時采集交通數據成為可能，將極大促進交通狀況的改善。無線射頻識別交通監管技術將成為實時交通信息采集的發展趨勢。
參考文獻
[1] 陳大才. 射頻識別技術[M].北京：電子工業出版社，2001.
[2] Motorola Semiconductor Technical MC33493 Technical Data[S].USA: Motorola,inc. 2002.
[3] Motorola Semiconductor Technical MC33593 Technical Data[S].USA: Motorola,inc. 2002.
[4] 儲浩,楊曉光. 交通移動采集技術及其使用性分析.ITS通訊,2006,(3).
[5] 張益強,鄭銘,張其善. 遠距離無源射頻識別技術.遙測遙控，2004,(7).
[6] 張曉鵬,朱云龍. 超高頻射頻識別系統讀寫器設計.電子器件，2005，28(3).
[7] 陳邦媛.射頻通信電路[M].北京：清華大學出版社，2003.