基于RFID的天车防碰系统的研究与设计

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1、摘要目前，很多厂矿企业车间使用的天车往往是多台配合使用，起吊大型设备。一直以来，因天车碰撞发生的安全事故给国民生产生活造成了巨大损失。传统的解决方案难以有效解决这一难题，本文将射频识别技术应用于该系统，提出了一种较为可靠的方案。射频识别技术作为近年来快速发展的一种非接触式自动识别技术，以其多目标识别、运动目标识别、数据承载量大、安全性高、识别距离远、速度快、适合恶劣环境等特点，正广泛应用于各个领域。本文介绍了天车防碰系统的控制系统方案。讨论了基于ARM的阅读器的硬件和软件实现，设计了天车防碰系统的主控制器。同时对其一些关键技术做了较为深入的讨论。首先，介绍了RFID的基本理论，以目前较

2、为流行的UHF标准协议EPCGen2为研究对象，然后给出了阅读器实现方案：采用ARM7系列的处理器LPC2132为核心搭建阅读器的控制模块(基带模块)，负责系统的调度，信号的采集处理，并给出相关的外围接口电路。射频收发模块选用Nordic公司的内嵌8051处理器的单芯片nRF9E5作为收发器，完成信号的编解码，调制和解调。软件上根据UHFEPCGen2协议实现阅读器与标签的通信，对其数据帧格式，编码调制方式进行了研究，并通过CRC-16校验保证数据的完整性。系统的设计上，本文以单片机C8051F020为主控器，完成对阅读器数据的采集处理，上下天车的无线通信控制。通过对天车位置的判别，输

3、出报警或刹车信号。最后，对RFID相关的关键技术进行了讨论，包括金属环境下读取距离的讨论，多目标识别算法等。本文设计的天车防碰撞系统技术可靠经济，具有很好的实用价值。设计的UHF阅读器功能完善，接口资源丰富，可以方便的对系统进行二次开发。关键词：天车防碰，射频识别，阅读器，抗金属识别，多目标识别算法ABSTRACTCranesareoftenusedinmanyfactoriesandmines，liftinglargeequipment．Allalong，safetyincidentsoccurredincranescollisioncausedagreat10SSoflivesan

4、dproperty．TraditionalsolutionsCannoteffectivelysolvethisproblem．Inthispaper,radiofrequencyidentificationtechnologyhasbeenusedinthissystem，proposedamorereliableoption．Radiofrequencyidentificationtechnologyisanon—contactautomaticidentificationtechnologywhichhasbeendevelopedinrecentseveralyears．Ith

5、asmanyadvantages，suchasmulti-targetsandfloatingtargetsidentificating，abigdata-carryingcapacity,suitableforharshenvironment．SoithasbeenwidelyusedinvariOUSfields．ThispaperisbasedonresearchofUHFRFIDreader．IdiscussedthedesignofReaderhardwareandsoftware．designedthemaincontrollerofthecranesanti—collis

6、ionsystem，FirstlyitdiscussesthebasiccomposingandbasictheoriesofRFIDsystem，includingdigitalcoding，cartierwavemodulationetc，thengivesoutthecommunicationProtocolofRFIDsystem：EPCGen2．SecondlyitdiscussesthehardwaredesignofcontrolunitbasedonLPC2132，aswellasIextendeditexternalinterfacecircuit．Ifinished

7、thedesignofRFunitbasedonnRF9E5．Inthesoftwaredesign，Imainlyfinishedbasebandsignalencoding，decoding，serialcommunicationparameterstore，throughtheCRC一16calculationtoensuredataintegrity．Atlast，IdiscussedthekeytechnologyofUHFRFID，