基于单片机处理与ZigBee无线传输的不停车收费系统研究与设计.pdf

本文研究的不停车收费系统（ETC）是一种智能交通系统（ITS）的重要组成部分，目的是解决高速公路收费站人工收费或半自动收费模式带来的效率低下和交通阻塞等问题。该系统能够实现车辆的自动识别和不停车收费功能，采用ZigBee无线传输技术与单片机（MCU）处理技术相结合的方式构建。 ZigBee是一种新兴的短距离无线通信技术，基于IEEE802.15.4标准，并具有低功耗、近距离和自组织网络的特点。相较于传统的射频识别技术（RFID）或专用短程通信技术，ZigBee具有更好的自组网能力、较高的性价比和较长的通信距离等优势。通过ZigBee技术，ETC系统可以实现更高效的车辆自动识别和不停车收费功能，并为实现全国联网收费奠定了技术基础。 不停车收费系统的工作原理是当车辆通过收费站时，车载单元自动识别入口信息和出口信息，并根据相应的收费业务计算应缴费用。ETC系统的通信模块通常采用ZigBee技术，而控制模块则以单片机为核心。在本研究中，通信模块基于TI公司提供的Z-Stack1.4.3进行设计，控制模块则采用宏晶公司的89C54单片机，通过按键、LCD显示和ISD1700语音提示等功能，提供了一个友好交互的车载系统。 在系统设计中，车载单元与车道ZigBee通信模块的实验验证了系统的可行性和可靠性。除了基于ZigBee的ETC系统外，国外的ETC技术主要分为三个分支。以E-Zpass系统为代表的美国技术，采用异频雷达发射器、天线、通道控制器和主机系统组成的开放式收费网络；欧洲技术，如瑞典的AUTOPASS系统和葡萄牙的ViaVarde系统，都遵循欧洲CEN标准，支持多达65000个设备节点，且组网方式灵活，包括星形网络、树形网络和网状网络；以及一些基于5.8GHz电子标签的ETC系统，这些系统通过减少对车辆识别的阻碍，允许车辆以较高速度通行，提高了通行效率。 国内ETC技术的发展起始于1995年，目前已有多个省市相继开通了200多条ETC车道。然而，由于缺乏统一的标准，各地引进的ETC系统互不兼容，影响了全国联网收费的效益发挥。国内有关ETC的研究包括高岩完成了CC2430节点硬件电路设计，伏德雨利用CC2431定位引擎解决车辆阻塞问题，王瑛则关注于能源浪费和环境污染问题。 不停车收费系统的未来发展将是基于ZigBee技术和单片机处理技术的应用，这不仅将实现车辆自动识别和不停车收费功能，而且还能提供友好的信息查询和语音提示等交互功能。这将使得ETC系统在全国范围内的联网收费更加高效、便捷，同时，ZigBee技术的特点也使得其成为未来ETC系统发展的重要趋势。