王聰，夏青

（河北大學(xué) 研究生學(xué)院，河北 保定 071000）

隨著社會的快速發(fā)展，擁有汽車的家庭越來越多，汽車也成為了人們出行的主要工具之一，尤其是在寒冷的冬天和炎熱的夏天，可以讓人們享受到更好的服務(wù)[1]。然而隨著汽車數(shù)量的增加，在人們下班回家的時(shí)候就會出現(xiàn)道路擁堵和進(jìn)入小區(qū)排隊(duì)的現(xiàn)象。為了更好地解決人們的這些困難，智能小區(qū)管理系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生了[2]。

現(xiàn)有的智能小區(qū)管理系統(tǒng)主要是針對小區(qū)內(nèi)長期用戶，而當(dāng)有臨時(shí)用戶進(jìn)入小區(qū)的時(shí)候，就需要管理人員手動處理，增加他們的工作量。因此針對這些問題，提出一種可以對臨時(shí)用戶同樣適用的讀卡器設(shè)計(jì)方案，使臨時(shí)用戶享受到自主進(jìn)出小區(qū)的服務(wù)，不僅不會增加管理人員的勞動量，還會減少他們的工作量。

1 RFID技術(shù)的基本原理

RFID是從20世紀(jì)90年代興起的一種自動識別技術(shù).RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標(biāo)簽。它利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到識別目的，且識別工作無須人工干預(yù)[3]。它與同期或者早期的接觸式識別技術(shù)相比，具有可非接觸識別（識別距離可以從十厘米至幾十米）、可識別高速運(yùn)動物體、抗惡劣環(huán)境、保密性強(qiáng)、可同時(shí)識別多個(gè)對象等突出特點(diǎn)[4]。

一個(gè)典型的RFID系統(tǒng)由3部分組成，如圖1所示。

圖1 典型RFID系統(tǒng)組成Fig.1 A typical RFID system

2 GSM模塊

隨著GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)的迅速普及和競爭的日益激烈，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用已提到十分重要的位置。GSM模塊作為一種主要的GSM網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，已得到越來越多的系統(tǒng)制造商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于它的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來。

通過GSM模塊發(fā)送短信主要是依靠TC35模塊，TC35模塊是Siemens最新推出的新一代GSM模塊，它與GSM phase 2／2+ 兼容、雙頻（GSM900／GSM1800 ）、RS232 數(shù)據(jù)口、符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705且易于升級為GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口[5]。

通過對存儲在手機(jī)中待發(fā)消息的分析，分析短消息的PDU數(shù)據(jù)格式。首先，用手機(jī)寫一條短信息，發(fā)送手機(jī)號碼為13916610512，信息內(nèi)容為 “發(fā)送短信息”。通過執(zhí)行AT+CMGL指令可以讀出此條信息。下面是發(fā)送短消息的十六進(jìn)制編碼:

08①91683108100005F0②11000D91③683119660115F2④0008 A9⑤A53D1900177ED4FE1606F

1）08-短信中心地址長度[按字節(jié)計(jì)]；

2）91-地址類型；683108100005F0-短信中心地址[不是偶數(shù)個(gè)補(bǔ)F，實(shí)際短信中心地址的數(shù)字兩兩交換]；

3）1-頭字節(jié)與 [TP–RP|TP–UDHI|TP–SRR|TPVPF3|TP-RD|TP-MTI]對應(yīng)；00 對應(yīng) TP-MR ；0D-短消息目標(biāo)用戶號碼長度 [按阿拉伯?dāng)?shù)字計(jì)，不計(jì)F]；91-TON/NPI[手機(jī)號碼地址類型]；

4）683119660115F2-目標(biāo)用戶號碼[不是偶數(shù)個(gè)補(bǔ)，F(xiàn)實(shí)際用戶號碼數(shù)字兩兩交換]；

5）00-協(xié)議標(biāo)識[PI D]；08-編碼方式[DCS]；A9-短消息有效期[VP]；

6）0 A-用戶數(shù)據(jù)長度 [根據(jù)字節(jié)計(jì)算]

53D1900177ED4FE1606F-用戶數(shù)據(jù)[中文“發(fā)送短消息”的UnicOde編碼]

3 智能小區(qū)管理系統(tǒng)讀卡器的硬件設(shè)計(jì)方案

為了解決管理人員工作量大的問題，采用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的讀卡器是將兩種技術(shù)RFID和GSM結(jié)合起來，特別加入鍵盤操作，液晶屏顯示可以使臨時(shí)用戶享受到和長期用戶一樣的方便服務(wù)。并且加入了GSM模塊可以使業(yè)主方便快捷的知道車輛的進(jìn)出情況，預(yù)防車輛防盜。整體設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

圖2 智能小區(qū)管理系統(tǒng)讀卡器整體設(shè)計(jì)方案Fig.2 Overall design scheme

MCU:AT89S51單片機(jī)

單片機(jī)與射頻卡通訊中介:RI-R6C-001A

人機(jī)交互設(shè)備:液晶顯示屏，LED屏和鍵盤

單片機(jī)與PC機(jī)通信部分:MAX232

3.1 主控制器（MCU）

AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4 k Bytes ISP（In-system programmable）的可反復(fù)擦寫1 000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

3.2 射頻芯片

本系統(tǒng)采用的射頻讀卡芯片是RI-R6C-001A，該芯片是TI公司最新開發(fā)的針對電子標(biāo)簽讀寫的多協(xié)議收發(fā)器，給用戶提供數(shù)字接口，采用13.56 MHz震蕩。它支持的協(xié)議包括：Tag-it協(xié)議、ISO/IEC15693-2 和 ISO/IEC14443-2（TYPE A）。

3.3 液晶顯示屏

在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，液晶顯示模塊（LCM）是一個(gè)整體，單片機(jī)通過液晶模塊的接口訪問、管理內(nèi)/外顯示RAM、控制驅(qū)動器；液晶顯示模塊的驅(qū)動有比較特殊的要求，包括電源驅(qū)動、背光驅(qū)動等，主要是根據(jù)模塊內(nèi)部控制器的要求，驅(qū)動液晶進(jìn)行顯示。

3.4 GSM模塊

TC35模塊從功能上看主要由4部分組成：GSM基帶處理器、GSM射頻部分、電源ASIC（ApplicatiOn Specific I ntegrated Circuit）、Flash 。

3.5 設(shè)計(jì)中兩個(gè)創(chuàng)新部分：

其一，將長期用戶的手機(jī)號碼存入系統(tǒng)之中，通過GSM模塊將車輛進(jìn)出小區(qū)的信息發(fā)至用戶手機(jī)，預(yù)防車輛被盜，起到一定的安全保護(hù)功能。

其二，鍵盤部分針對臨時(shí)用戶，實(shí)現(xiàn)的功能就是臨時(shí)用戶通過鍵盤輸入來作為出入小區(qū)的密碼，自由出入小區(qū)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)整體流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)整體流程圖Fig.3 Overall system flow chart

系統(tǒng)流程分為兩個(gè)部分：

長期用戶：在長期用戶車輛上裝有射頻卡，卡內(nèi)存有車主車牌號碼，車顏色，型號，車主手機(jī)號碼[6]。當(dāng)車輛進(jìn)入到地感線圈范圍內(nèi)[7]，提示讀卡器有卡進(jìn)入，讀取長期用戶卡內(nèi)信息，與系統(tǒng)內(nèi)信息核對，正確則抬桿放行[8]，并將車輛進(jìn)出小區(qū)具體時(shí)間發(fā)至車主手機(jī)，這樣的話可以在一定程度上預(yù)防車輛被盜。

臨時(shí)用戶：當(dāng)臨時(shí)用戶車輛進(jìn)入地感線圈范圍的時(shí)候，讀卡器讀取不到卡，則需要臨時(shí)用戶在鍵盤上進(jìn)行操作，輸入需要訪問的單元，比如B1-1-101，B1棟1單元101戶，如果小區(qū)內(nèi)存在這個(gè)用戶，則放行進(jìn)入小區(qū)，當(dāng)駛出小區(qū)的時(shí)候需要輸入相同的信息，當(dāng)系統(tǒng)核對正確則放行，這樣就大大減少了管理人員的勞動量，也便于小區(qū)智能系統(tǒng)的記錄管理。

5 結(jié) 論

經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)具有一定的使用價(jià)值?；赗FID[9]和GSM的智能小區(qū)門禁系統(tǒng)滿足了小區(qū)管理現(xiàn)代化，智能化的需求，具有出入車通行速度快、管理方便、自動化識別，高保密性、高效的安全性等特點(diǎn)。對于管理人員來說，可以大大減輕他們的勞動量，更易于形成科學(xué)高效的小區(qū)管理模式，簡化車輛進(jìn)出管理手續(xù)。

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