專利名稱：一種高速公路專用的自動(dòng)發(fā)卡機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速公路收費(fèi)站的自動(dòng)收費(fèi)之裝置，具體是一種設(shè)置在高速公路入口處用于發(fā)放非接觸IC卡的專用設(shè)備。
目前在很多高速公路收費(fèi)站的收費(fèi)尚采用發(fā)給票據(jù)、交回票據(jù)并收取現(xiàn)金的方式，效率低，使來(lái)往車輛的司機(jī)和收費(fèi)站都不方便，在公路出口的收費(fèi)站要根據(jù)票據(jù)判斷車輛在何處進(jìn)入高速公路并確定收費(fèi)；紙質(zhì)票據(jù)只能是一次性使用；此外，這種方式也不易對(duì)收費(fèi)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的統(tǒng)一管理，甚至可能導(dǎo)致發(fā)生貪污所收現(xiàn)金的現(xiàn)象。
本實(shí)用新型的目的在于為高速公路收費(fèi)站實(shí)現(xiàn)IC卡收費(fèi)系統(tǒng)提供一種可與計(jì)算機(jī)相聯(lián)以完成對(duì)IC卡的相關(guān)信息讀寫(xiě)、實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的收費(fèi)管理、并自動(dòng)向車輛司機(jī)發(fā)出含有相關(guān)信息之非接觸IC卡的發(fā)卡機(jī)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型包括放置非接觸IC卡的卡箱、非接觸IC卡讀寫(xiě)器及天線、用以將IC卡發(fā)出的發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、用以將卡箱內(nèi)之IC卡傳至發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、用以控制IC卡讀寫(xiě)與發(fā)卡的電氣控制盒和外殼，升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與卡箱相聯(lián)，在發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出口處設(shè)有一導(dǎo)軌，在該導(dǎo)軌下設(shè)置IC卡讀寫(xiě)器天線；含有微處理器和通訊接口的電氣控制盒分別連接IC卡讀寫(xiě)器、發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之電機(jī)和升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)IC卡的讀寫(xiě)控制、以及對(duì)發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)開(kāi)關(guān)控制。電氣控制盒中包括與計(jì)算機(jī)相聯(lián)的通訊接口，計(jì)算機(jī)將來(lái)往機(jī)動(dòng)車輛類型、車型、入口日期和時(shí)間、入口車道標(biāo)識(shí)號(hào)等信息通過(guò)該通訊接口、微處理器、IC卡讀寫(xiě)器寫(xiě)入IC卡。非接觸IC卡是一種集成度很高的卡式存儲(chǔ)器，IC卡讀寫(xiě)器通過(guò)其天線實(shí)現(xiàn)對(duì)非接觸IC卡的讀寫(xiě)操作。
本實(shí)用新型的發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、皮帶傳動(dòng)裝置和用于向外傳送IC卡的單向橡膠發(fā)卡輪，皮帶傳動(dòng)裝置與電機(jī)、發(fā)卡輪相聯(lián)，皮帶傳動(dòng)裝置位于卡箱之IC卡出口處，發(fā)卡輪設(shè)置在導(dǎo)軌附近的出口處。由電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)裝置將IC卡由卡箱內(nèi)送出，傳送至出口的導(dǎo)軌之上。
本實(shí)用新型的升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)裝置和升降桿，該升降桿通過(guò)一設(shè)置在卡箱底部的升降板與卡箱相聯(lián)。電機(jī)通過(guò)絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)裝置將卡箱中IC卡頂升至頂部的發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)處，為IC卡的發(fā)送做準(zhǔn)備。
本實(shí)用新型的電氣控制盒中包括微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)字顯示電路及其驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)流保護(hù)電路、電源、輸入電路接口和標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，其中，微處理器分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)流保護(hù)電路、電源、輸入電路接口和通訊接口相聯(lián)并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制，IC卡讀寫(xiě)器聯(lián)接在通訊接口上。
本實(shí)用新型在發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出口處設(shè)有一光電計(jì)數(shù)器，用于對(duì)所發(fā)出的IC卡計(jì)數(shù)。每次完成傳送出一張IC卡，光電計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行遞減計(jì)數(shù)。
本實(shí)用新型安裝在高速公路之入口車道處的收費(fèi)控制臺(tái)內(nèi)，收費(fèi)員在入口車道使用本實(shí)用新型進(jìn)行發(fā)卡操作，將機(jī)動(dòng)車輛類型、車型、入口日期和時(shí)間、入口車道標(biāo)識(shí)(ID)號(hào)等信息寫(xiě)入IC卡，完成對(duì)非接觸IC卡快速讀寫(xiě)、發(fā)放操作。這些操作是由本實(shí)用新型配合收費(fèi)專用鍵盤(pán)、車道工控機(jī)來(lái)完成。寫(xiě)好的IC卡由收費(fèi)員交給車輛司機(jī)；由于整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，包括入口處的計(jì)算機(jī)與出口處的計(jì)算機(jī)均聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，每一進(jìn)入高速公路的車輛信息均被系統(tǒng)計(jì)算機(jī)保存；車輛到達(dá)公路出口處時(shí)，將IC卡交給出口處收費(fèi)站，收費(fèi)員將IC卡收回并讀出IC卡的信息，確定收費(fèi)金額，車輛司機(jī)交費(fèi)后即可從出口出去。
本實(shí)用新型設(shè)置在高速公路入口處，作為高速公路收費(fèi)站實(shí)現(xiàn)IC卡收費(fèi)系統(tǒng)的一部分，與計(jì)算機(jī)相聯(lián)以完成對(duì)IC卡的相關(guān)信息讀寫(xiě)，并自動(dòng)向車輛司機(jī)發(fā)出含有機(jī)動(dòng)車車類、車型、入口日期與時(shí)間、入口車道等相關(guān)信息之IC卡，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的收費(fèi)管理。本實(shí)用新型能最大限度地減少了非接觸IC卡的磨損程度，延長(zhǎng)了IC卡的使用壽命，操作方便，性能可靠，廣泛適用于高速公路的收費(fèi)系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。


圖1是本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型之電氣控制盒的結(jié)構(gòu)方框圖；圖3是電氣控制盒之實(shí)施例的電路圖。
圖1反映了本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型是一種科技含量較高的機(jī)電一體化設(shè)備。如圖1，發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)19、齒形皮帶傳動(dòng)裝置、單向橡膠發(fā)卡輪8、光電計(jì)數(shù)器5，并可設(shè)置過(guò)渡輪，安裝在下部機(jī)殼10內(nèi)，每次操作將一張非接觸IC卡從卡箱內(nèi)送出。齒形皮帶傳動(dòng)裝置包括皮帶輪22、張緊輪24、皮帶輪25、皮帶輪9、主傳動(dòng)皮帶27、鉸鏈21和23等；升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)36、絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)裝置、升降桿14和升降板13，絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)裝置包括行程開(kāi)關(guān)15、絲桿螺母16、軸承17、絲桿28、六角螺母29、滑動(dòng)軸承30、調(diào)整墊塊31、聯(lián)軸節(jié)32和內(nèi)六角螺釘33。IC卡讀寫(xiě)器之天線7安裝在導(dǎo)軌6下方，當(dāng)導(dǎo)軌6上(處于讀寫(xiě)器天線區(qū)內(nèi))出現(xiàn)有效IC卡時(shí)，IC卡讀寫(xiě)器根據(jù)工控機(jī)發(fā)出的指令對(duì)IC卡進(jìn)行讀寫(xiě)。電氣控制盒中的數(shù)字顯示電路采用LED顯示屏2，可自動(dòng)顯示卡箱11內(nèi)現(xiàn)有IC卡12之?dāng)?shù)量?？ㄏ淙萘繛?50至600張IC卡，如果卡箱中的卡太少，車道控制機(jī)會(huì)收到本實(shí)用新型發(fā)出的告警信息提示收費(fèi)員，IC卡發(fā)完后，本實(shí)用新型停止工作，收費(fèi)員打開(kāi)上部機(jī)殼，抽出空的卡箱，換上裝滿IC卡的新卡箱，本實(shí)用新型繼續(xù)工作。
本實(shí)用新型外殼之上蓋殼4上設(shè)有手動(dòng)發(fā)卡按鈕1、LED顯示屏2、手動(dòng)復(fù)位按鈕3，便于操作。電機(jī)座34固定升降電機(jī)36，下部外殼10底部有底座18。圖1中的20為螺釘，35為軸銷。
圖2和圖3反映了電氣控制盒的線路結(jié)構(gòu)。電氣控制盒安裝在下部機(jī)殼內(nèi)，它有兩個(gè)RS-232通訊接口，其中一個(gè)與工控機(jī)相聯(lián)，用于本實(shí)用新型與工控機(jī)之間的通訊，另一個(gè)用于工控機(jī)與非接觸IC卡讀寫(xiě)器之間的通訊。電氣控制盒內(nèi)置的控制軟件提供DOS、Windows95/98、Windows NT、Unix系統(tǒng)下的接口函數(shù)及驅(qū)動(dòng)程序。為加強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，本實(shí)用新型上設(shè)有手動(dòng)發(fā)卡按鈕1和手動(dòng)復(fù)位按鈕3，當(dāng)工控機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，按一次手動(dòng)發(fā)卡按鈕1，本實(shí)用新型自動(dòng)發(fā)出一張IC卡。
電源轉(zhuǎn)換電路之輸入為交流AC220V，經(jīng)其開(kāi)關(guān)電源電路轉(zhuǎn)換成直流電壓5V、12V和24V作為工作電源，其中5V供電氣控制盒的微處理器及外圍電路工作，12V為IC卡讀寫(xiě)器的工作電源，24V為電機(jī)的工作電源。RS232/TTL轉(zhuǎn)換電路由一片MAX232串行接口芯片IC1和四個(gè)電容組成，其功能是將工控機(jī)發(fā)送的RS232標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL信號(hào)并送至微處理器，或?qū)⑽⑻幚砥飨蚬た貦C(jī)返回的TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的RS232信號(hào)，并送至工控機(jī)，實(shí)現(xiàn)微處理器與工控機(jī)的雙向通信；另一路RS232/TTL轉(zhuǎn)換電路則實(shí)現(xiàn)工控機(jī)與IC卡讀寫(xiě)器的雙向數(shù)據(jù)傳輸。工控機(jī)與微處理器的通信速率可達(dá)9600bps，微處理器受工控機(jī)指令控制，完成對(duì)兩電機(jī)的工作控制和顯示電路的數(shù)據(jù)設(shè)置，并將各部位的微動(dòng)開(kāi)關(guān)、手動(dòng)按鈕與開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)電路的狀態(tài)及時(shí)送至工控機(jī)。
過(guò)流保護(hù)電路，是自電機(jī)工作電流中取一微電壓信號(hào)與一基準(zhǔn)微電壓經(jīng)比較器進(jìn)行比較，在正常工作狀態(tài)下取樣電壓信號(hào)電平低于基準(zhǔn)電壓，該保護(hù)電路不工作。當(dāng)電機(jī)工作電流由于某種原因造成電流過(guò)大時(shí)，取樣微電壓信號(hào)電平高于基準(zhǔn)電壓，該保護(hù)電路輸出高電平送至微處理器以切斷各路輸出，此時(shí)微處理器不接受工控機(jī)指令，直到故障排除，以達(dá)到保護(hù)的目的。過(guò)流保護(hù)電路由一電壓比較器將電機(jī)電流采樣、比較、放大、轉(zhuǎn)換電平后送至IC6，當(dāng)由于機(jī)械、電路等原因?qū)е码姍C(jī)負(fù)載加重，工作電流過(guò)大時(shí)，該電路向IC6提供低電平，IC6處理后，繼電器系統(tǒng)斷電，從而防止故障范圍擴(kuò)大。AT89C51芯片IC6、4060芯片IC7及外圍電路構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)及繼電器驅(qū)動(dòng)電路。
AT89C51芯片IC2、4060芯片IC3組成串行一并行轉(zhuǎn)換電路，IC6接收IC2發(fā)送的并行信號(hào)指令轉(zhuǎn)換成電平輸出，用于驅(qū)動(dòng)各繼電器的吸合與斷開(kāi)，以控制發(fā)卡電機(jī)和升降電機(jī)的啟動(dòng)和停轉(zhuǎn)。
輸入接口電路是微處理器的接口，微處理器輸出的電平信號(hào)經(jīng)其緩沖反向放大后，驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，光電開(kāi)關(guān)IC12和行程開(kāi)關(guān)的即時(shí)狀態(tài)，經(jīng)耦合器4N25耦合、反向，將標(biāo)準(zhǔn)TTL信號(hào)送入微處理器。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及繼電器輸出電路，是由繼電器常開(kāi)觸頭控制接通直流24V，以驅(qū)動(dòng)發(fā)卡電機(jī)19、升降電機(jī)36運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)出IC卡后，發(fā)卡電機(jī)19停轉(zhuǎn)，升降電機(jī)36使升降板13提升一張IC卡厚度后也停轉(zhuǎn)。
4060芯片IC3及外圍電路組成自動(dòng)復(fù)位電路；IC2正常工作時(shí)，軟件程序保證定時(shí)輸出方波作為IC3復(fù)位信號(hào)，如出現(xiàn)干擾等意外情況，程序不能正常輸出方波復(fù)位信號(hào)時(shí)，IC3在延時(shí)后輸出高電平，強(qiáng)行使IC2復(fù)位，使程序重新運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證系統(tǒng)運(yùn)行的抗干擾性。AT98C51芯片IC4、4060芯片IC5及外圍電路構(gòu)成數(shù)字顯示電路，由D1～D7輸出低電位段選信號(hào)，D8～D10輸出高電位片選信號(hào)，依據(jù)指令點(diǎn)亮3位LED七段數(shù)碼管。
AN1～AN4是微動(dòng)開(kāi)關(guān)，其中AN1是下限位開(kāi)關(guān)，AN2是上限開(kāi)關(guān)，AN3是機(jī)頭卡片頂緊限位開(kāi)關(guān)。IC12是一個(gè)隔光開(kāi)關(guān)，作用是檢測(cè)IC卡發(fā)送狀態(tài)；當(dāng)有卡發(fā)出通過(guò)時(shí)，向IC6輸出高電平，平時(shí)輸出低電平，利用IC12實(shí)現(xiàn)發(fā)卡計(jì)數(shù)，系統(tǒng)故障送卡超時(shí)等現(xiàn)象和AN1～AN3的狀態(tài)一并通過(guò)IC6轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)送至IC1饋至PC機(jī)，由PC機(jī)軟件分析后發(fā)送指令控制系統(tǒng)工作。
權(quán)利要求1.一種高速公路專用的自動(dòng)發(fā)卡機(jī)，其特征在于包括放置非接觸IC卡的卡箱、非接觸IC卡讀寫(xiě)器及天線、用以將IC卡發(fā)出的發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、用以將卡箱內(nèi)之IC卡傳至發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、用以控制IC卡讀寫(xiě)與發(fā)卡的電氣控制盒和外殼，升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與卡箱相聯(lián)，在發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出口處設(shè)有一導(dǎo)軌，在該導(dǎo)軌下設(shè)置IC卡讀寫(xiě)器天線；含有微處理器和通訊接口的電氣控制盒分別連接IC卡讀寫(xiě)器、發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之電機(jī)和升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之電機(jī)，電氣控制盒中包括與計(jì)算機(jī)相聯(lián)的通訊接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路專用的自動(dòng)發(fā)卡機(jī)，其特征在于發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、皮帶傳動(dòng)裝置和用于向外傳送IC卡的單向橡膠發(fā)卡輪，皮帶傳動(dòng)裝置與電機(jī)、發(fā)卡輪相聯(lián)，皮帶傳動(dòng)裝置位于卡箱之IC卡出口處，發(fā)卡輪設(shè)置在導(dǎo)軌附近的出口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路專用的自動(dòng)發(fā)卡機(jī)，其特征在于升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)裝置和升降桿，該升降桿通過(guò)一設(shè)置在卡箱底部的升降板與卡箱相聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路專用的自動(dòng)發(fā)卡機(jī)，其特征在于電氣控制盒中包括微處理器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)字顯示電路及其驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)流保護(hù)電路、電源轉(zhuǎn)換電路、輸入電路接口和標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，其中，微處理器分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、顯示驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)流保護(hù)電路、電源、輸入電路接口和通訊接口相聯(lián)，IC卡讀寫(xiě)器聯(lián)接在通訊接口上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路專用的自動(dòng)發(fā)卡機(jī)，其特征在于在發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出口處設(shè)有一光電計(jì)數(shù)器。
專利摘要一種高速公路專用的自動(dòng)發(fā)送非接觸IC卡的發(fā)卡機(jī),包括卡箱、IC卡讀寫(xiě)器及天線、發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電氣控制盒和外殼,升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與卡箱相聯(lián),在發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出口處設(shè)有一導(dǎo)軌,在該導(dǎo)軌下設(shè)置IC卡讀寫(xiě)器天線;電氣控制盒分別連接IC卡讀寫(xiě)器、發(fā)卡傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之電機(jī)。本實(shí)用新型與計(jì)算機(jī)相聯(lián)以完成對(duì)IC卡的相關(guān)信息讀寫(xiě)并發(fā)出IC卡,為高速公路收費(fèi)站實(shí)現(xiàn)IC卡收費(fèi)系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。
文檔編號(hào)G06K17/00GK2450718SQ0022576
公開(kāi)日2001年9月26日 申請(qǐng)日期2000年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月12日
發(fā)明者劉海明, 黃造林, 溫英明, 周會(huì)平, 蘇長(zhǎng)漢 申請(qǐng)人:湖南長(zhǎng)沙曙湘網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司