基于有源RFID的自动报站系统研究

摘要：根据RFID技术的通信原理，结合当前我国大多数城市公交报站方式的实际情况，设计了一种基于有源RFID技术的公交自动报站系统。系统中使用了专用射频发射与接收芯片CC1100、语音播放芯片VS1003和单片机控制，使用单片机对每一个车站进行ID编码，并利用身份识别技术实现了公交车自动报站功能。
关键词：RFID；公共交通；自动报站系统；CC1100；VS1003

O 引言
近年来，随着科学技术的快速发展，城市公交车的管理方式也有了很大的改观，逐渐由原来的人工售票、人工报站的方式向无人售票和语音报站的方向发展。虽然使用手动报站器替代人工报站有了很大的进步，但是需要驾驶员在行车中人工操作，所以经常出现错报、漏报的现象。而且这种驾驶员边驾驶边操作的行为，也给安全驾驶埋下隐患。自动报站系统的出现大大减轻驾驶员的工作量，加快了公交系统的现代化进程。目前少数发达国家(如美国、日本等)的部分城市公交系统已逐步使用GPS卫星定位系统进行定位报站，虽然这种系统功能强大，定位准确度高，系统稳定可靠，但其投资运行成本相对较为昂贵，公交企业难以承担其费用，尤其是一些中小城市更是无法承受，大大制约了其使用范围。
本文设计了一种利用RFID技术、MP3语音播放和单片机控制技术相结合，实现公交车站的自动识别与自动报站的方案。射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是近年迅速发展起来的一项新技术，是利用感应、电磁场或电磁波为传输手段，完成非接触式通信，由此获取相关数据的一种自动识别技术，即利用无线射频方式来进行非接触式的物体自动识别。相对于无源RFID，有源RFID具有作用距离远、发射功率可控制、发射频率可调、接收灵敏度高等特点，本系统的有源RFID部分由CC1100模块完成。在非特别需要的情况下，本系统无需驾驶员参与，避免因为驾驶员的疏忽而造成漏报、误报的现象发生，有利于提高行车的安全性。

1 系统的组成与主要实现功能
本系统由车载设备和站台设备两个部分组成，其中车载部分主要包括单片机控制单元、RF无线射频接收单元、语音播放单元、显示单元、键盘输入单元和电源供应单元等，站台设备包括单片机编码单元和RF发射单元。每一个公交站台设置一个具有唯一ID的RF发射器，采用间歇工作方式发射RFID信号，当公交车即将到达车站时，车载系统接收到站台信号并解码出该站台的ID号，由单片机控制自动播放对应本站台编号的报站语音；报站语音为MP3格式，并用SD存储卡作为存储载体，方便更新和修改。

2 系统硬件结构
为简化系统结构，方便系统的设计、调试和扩展其他功能，本系统采用模块化的设计方式。站台发射端的硬件结构框图如图1所示，主要包括RF发射模块(CC1100)、车站ID编码生成模块(STC89C58)。车载接收端的硬件结构框图如图2所示，主要包括RF接收模块(CC1100)、车站ID解码与控制模块(STC89C52)、语音播放模块(VS1003)、语音功率放大模块(TDA7297)、显示模块、电源模块等。主要模块与功能介绍如下。