基于stm32的智能RFID车位锁-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-148-LW
设计摘要：
本论文基于STM32单片机设计了一种智能RFID车位锁系统，旨在解决校园车位管理的问题。该系统采用了STM32单片机作为核心控制器，并结合RFID模块、4*4矩阵键盘、OLED显示模块、继电器、舵机和GSM模块等多个模块，实现了对车位锁的智能控制和管理。在系统中，用户可以通过RFID卡或密码进行车位锁的开关控制，同时系统提供了相关的显示和提示功能，如OLED显示输入密码和密码错误信息，蜂鸣器发出开锁提示音等。此外，系统还具备远程管理功能，当车位锁状态改变时，GSM模块会发送短信提醒用户。通过对系统的设计和实现，本论文验证了该智能RFID车位锁系统在校园生活中的可行性和实用性。它能够提高校园车位管理的智能化水平，增加管理效率和便利性。未来的研究可以进一步优化系统性能和加强安全控制，以满足更广泛的应用需求。
关键词：单片机；GSM模块；RFID自动识别模块
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 GSM通信方案选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 SIM900A通信模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4设置密码流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2打开门禁实物测试
5.3 修改密码实物测试
5.4添加授权卡实物测试
5.3 删除授权卡实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
近几年，随着城市现代化进程的不断加快和汽车工业的迅猛发展，汽车的大量增加导致车位的急剧短缺。使得车位的价位上升的同时，在一些免费泊车的小区或者停车场就会出现抢车位的情况；越来越多的车主开始花钱住车位，保证属于自己的车位不至于没地方停车，可是被占车位叫车主们叫苦不迭，所以车位锁进入了有车一族的视线，对车位锁的简单、方便控制成为了车主使用车位锁的核心。
目前，现有车位锁控制具有以下两种方式:
第一、手动车位锁，手动车位锁是人们最先使用的车位锁，发展至今已经非常的成熟。其具有制作简单、成本低的优势；但是汽车进出停车位时，需要车主下车把车位锁的撑杆撑起或放下，然后再上锁，使用及其的不便，如果车位属于露天车位恰巧又碰到下雨天，那就更加麻烦了。并且手动车位锁是没有防撞功能的，如果汽车在进出停车位时不小心撞到车位锁，车子很容易受伤，车位锁也很容易损坏。
第二、遥控车位锁，遥控车位锁是一些厂家在手动车位锁的基础上，经过多年研究开发出了遥控器加电动升降的车位锁。车主不需要下车，坐在车内即可用遥控器控制车位锁的升降，基本解决了上下车的麻烦。遥控车位锁是一种通过遥控器控制、可以实现升降的全自动化机械装置。但是我们还是需要使用遥控器来控制，如果视线被挡住时，我们还是需要下车或者移动车辆，使得红外信号的传播。
无论是采用手动车位锁或者还是遥控车位锁都不能实现车位锁很好的、及时的落杆，从而不能够满足车主的使用需求，因此有必要对现有的车位锁技术作出改进。基于此，本设计是基于stm32的智能RFID车位锁系统，主要实现以下功能：我们可以通过RFID刷卡和按键输入密码两种模式开锁；在开锁时，如果开锁成功则蜂鸣器短响，舵机旋转，错误的话，蜂鸣器会长响报警；同时液晶显示屏也实时显示门锁打开与否和密码刷卡是否正确；最后我们通过gsm模块实时发送车位锁开关状态。该设计对于车位管理具有重要的意义。
1.2 国内外研究现状
随着我国机动车数量的急速增加,停车位的发展越来越不能满足人们的需要.这不仅仅体现在停车位数量的不足,还表现为现有停车位管理效率和智能化水平的低下,同时,停车场中部分专有车位被占用的情况也时有发生.虽然市场上的智能车位锁可用于解决个人车主遇到的此类问题,但是仍然存在续航能力不足,和不便于集中管理等问题.因而,为了解决上述存在的问题,2016年曾瑞韬开发了基于RFID智能停车位管理系统.本文首先介绍了停车位管理系统和车辆识别技术的研究现状,明确车位锁的设计目标是在正常使用条件下电池的使用时间长达1年以上.其次,完成了停车位管理系统整体解决方案设计,主要包括将RFID技术用于车辆识别系统,选择RFID工作频率,确定车位锁使用的车位检测技术以及其结构设计方案等.然后,分别叙述了系统各组成部分硬件电路和软件设计.其中,硬件设计包括基于nRF24LE1芯片外围电路设计,电子标签PCB天线设计,直流电机控制电路和基于地磁传感器的车位检测电路设计等.软件设计包括电子标签防碰撞算法,阅读器车位动态分配算法和车位锁车位检测算法等.最后,对停车位管理系统进行了实际测试,并在实验所得数据的基础上对车位锁和电子标签的电池使用时间进行了计算.实验表明,本文设计达到了预期的效果,满足实际使用要求[1]。
车辆牌照识别是指能够检测到监控路面上的车辆并自动提取车辆牌照信息(包括中文字符,英文字母,阿拉伯数字和车牌)进行处理的技术.车牌识别是现代智能交通系统的重要组成部分之一,被广泛使用.2019年张杨和健，方颢，何燕思基于STM32,对智能车位锁的车牌识别装置进行设计.基于数字图像处理,模式识别,计算机视觉和其他技术,对照相机拍摄的车辆图像或视频序列进行分析,并得到各车辆的独特车牌号,以完成识别处理.通过一些后续处理方法,可实现停车场收费管理,流量控制指标的测量,车辆定位,汽车防盗公路超速自动监控,红灯电子警察和高速公路收费站等功能[2] .对保持交通和城市安全,防止交通拥堵,实现自动交通管理具有现实意义。
物联网技术结合基于ARM架构的芯片嵌入式开发的设备功能性愈发智能化,以单片机为硬件依托,2020年朱景昊，苏小康，刘发学，关翔利用GPS共享模块,可以提供车位资源信息上传云端系统的窗口;结合检测技术与自动化装置,实现对车位锁预定信息的动作实施与对非目标车辆的探测与预警;利用物联网技术,实现对停车位的实时数据云端共享;从而为实现车位高效管理,提升车位的使用效率和解决停车难的问题提供一条新的解决方案.从汽车服务工程的角度出发,利用太阳能供电式智能共享车位锁的智能化汽车服务设备来改善目前城市汽车服务领域中的车位供需矛盾这一突出问题[3]。
2020年Karaburun S公开了一种停车位锁，以及一种提供停车服务的车辆的系统和方法。停车位锁包括固定在停车位中的固定部分;一个可移动部分，其结构是相对于固定部分在第一位置和第二位置之间移动，以使停车位锁在锁定状态和开放状态之间变化，其中当停车位锁处于锁定状态时，不允许车辆进入停车位， 当车位锁处于打开状态时，允许车辆进入车位;第一通信部分被配置成与服务设备通信;控制部分被配置成，当通过第一通信部分从服务设备接收第一信号时，控制可移动部分移动到/待在第一位置并保持停车位锁处于锁定状态[9]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计的智能RFID车位锁系统具有以下主要功能：1. 车位锁控制：用户可以使用RFID卡或密码来控制车位锁的开关状态。通过RFID模块读取卡片信息或通过4*4矩阵键盘输入密码，系统能够实时响应用户的指令，控制继电器和舵机模块来实现车位锁的开关。2. 显示和提示功能：系统通过OLED显示模块可以显示输入的密码、密码错误等相关信息，方便用户了解当前操作状态。同时，蜂鸣器模块能够发出开锁提示音或持续报警，提供音频提示。3. 远程管理功能：系统配备了GSM模块，当车位锁的状态发生变化时，系统可以通过GSM模块向用户手机发送提醒短信，实现远程管理和实时监控。用户可以及时了解车位锁的状态，方便管理和使用。4. 安全性控制：系统通过密码输入和RFID卡验证的方式进行身份认证，确保只有授权用户才能操作车位锁。当密码错误时，蜂鸣器会发出持续报警以提醒用户。通过以上主要功能，该智能RFID车位锁系统实现了智能化的车位管理，提高了管理效率和便利性。同时，远程管理功能和安全性控制增加了系统的安全性和可靠性。
