專利名稱：一種高速公路專用的自動收卡機的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種采用計算機技術(shù)實現(xiàn)高速公路收費站的自動收費之裝置，具體是一種設置在高速公路出口處用于收回非接觸IC卡的專用設備。
目前在很多高速公路收費站的收費尚采用在入口處發(fā)給票據(jù)、在出口處交回票據(jù)并收取現(xiàn)金的方式，效率低，使來往車輛的司機和收費站都不方便，在公路出口的收費站要根據(jù)票據(jù)判斷車輛在何處進入高速公路并確定收費；紙質(zhì)票據(jù)只能是一次性使用；此外，這種方式也不易對收費實現(xiàn)嚴格的統(tǒng)一管理，甚至可能導致發(fā)生貪污所收現(xiàn)金的現(xiàn)象。
本實用新型的目的在于為高速公路收費站實現(xiàn)IC卡收費系統(tǒng)提供一種可與計算機相聯(lián)以完成對IC卡的相關信息讀寫、實現(xiàn)統(tǒng)一的收費管理、并收回車輛司機持有的含有相關信息之非接觸IC卡的收卡機。
本實用新型的技術(shù)方案如下本實用新型包括放置非接觸IC卡的卡箱、非接觸IC卡讀寫器及天線、用以將IC卡收回卡箱的收卡傳動機構(gòu)、用以使卡箱內(nèi)之IC卡下降的升降傳動機構(gòu)、用以控制IC卡讀寫與收卡的電氣控制盒和外殼，升降傳動機構(gòu)、收卡傳動機構(gòu)分別與卡箱相聯(lián)，在收卡傳動機構(gòu)出口處設有一導軌，在該導軌下設置IC卡讀寫器天線；含有微處理器和通訊接口的電氣控制盒分別連接IC卡讀寫器、收卡傳動機構(gòu)之電機和升降傳動機構(gòu)之電機，實現(xiàn)對IC卡的讀寫控制、以及對收卡傳動機構(gòu)和升降傳動機構(gòu)開關控制。電氣控制盒中包括與計算機相聯(lián)的通訊接口。非接觸IC卡是一種集成度很高的卡式存儲器，在公路入口處發(fā)給司機，IC卡中已寫入來往機動車輛類型、車型、入口日期和時間、入口車道標識號等信息，本實用新型之IC卡讀寫器通過其天線實現(xiàn)對非接觸IC卡的讀寫操作，并通過微處理器、通訊接口，輸入至計算機。
本實用新型的收卡傳動機構(gòu)包括電機、皮帶傳動裝置和用于向內(nèi)部卡箱傳送IC卡的單向橡膠收卡輪，皮帶傳動裝置與電機、收卡輪相聯(lián)，皮帶傳動裝置位于卡箱之IC卡入口處，收卡輪設置在導軌附近的入口處。由電機帶動皮帶傳動裝置將IC卡由入口的導軌之上輸入，傳送至卡箱內(nèi)。
本實用新型的升降傳動機構(gòu)包括電機、絲桿螺母傳動裝置和升降桿，該升降桿通過一設置在卡箱底部的升降板與卡箱相聯(lián)。電機通過絲桿螺母傳動裝置將卡箱中IC卡下降，為收回新的IC卡做準備。
本實用新型的電氣控制盒中包括微處理器、電機驅(qū)動電路、數(shù)字顯示電路及其驅(qū)動電路、過流保護電路、電源、輸入電路接口和標準通訊接口，其中，微處理器分別與電機驅(qū)動電路、顯示驅(qū)動電路、過流保護電路、電源、輸入電路接口和通訊接口相聯(lián)并實現(xiàn)統(tǒng)一的控制，IC卡讀寫器聯(lián)接在通訊接口上。
本實用新型在收卡傳動機構(gòu)入口處設有一光電計數(shù)器，用于對所收回的IC卡計數(shù)。每次完成收回一張IC卡，光電計數(shù)器會自動進行累加計數(shù)。
本實用新型必須由結(jié)算中心的授權(quán)卡進行授權(quán)后方能正常工作。本實用新型安裝在高速公路之出口車道處的收費控制臺內(nèi)，收費員在出口車道使用本實用新型進行收卡操作，將IC卡內(nèi)所含來往機動車輛類型、車型、入口日期和時間、入口車道標識(ID)號等信息讀出，并覆蓋IC卡入口內(nèi)容，完成對非接觸IC卡快速讀寫、收卡操作，完整地記錄每一次的操作過程。這些操作是由本實用新型配合收費專用鍵盤、車道工控機來完成。讀畢后的IC卡被收回至卡箱；由于整個系統(tǒng)的計算機，包括入口處的計算機與出口處的計算機均聯(lián)成網(wǎng)絡，每一進入高速公路的車輛信息均被系統(tǒng)計算機保存；車輛到達公路出口處時，司機將IC卡交給出口處收費站，收費員將IC卡插入本實用新型收回并讀出IC卡的信息，確定收費金額，車輛司機交費后即可從出口出去。
本實用新型設置在高速公路出口車道收費操作臺內(nèi)，作為高速公路收費站實現(xiàn)IC卡收費系統(tǒng)的一部分，與計算機相聯(lián)以完成對IC卡的相關信息讀寫，將車輛司機交還的IC卡收回并讀出卡中所含之機動車車類、車型、入口日期與時間、入口車道等相關信息，實現(xiàn)統(tǒng)一的收費管理。本實用新型能最大限度地減少了非接觸IC卡的磨損程度，延長了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系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型。


圖1是本實用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型之電氣控制盒的結(jié)構(gòu)方框圖；圖3是電氣控制盒之實施例的電路圖。
圖1反映了本實用新型的基本結(jié)構(gòu)。本實用新型是一種科技含量較高的機電一體化設備。如圖1，收卡傳動機構(gòu)包括電機19、齒形皮帶傳動裝置、單向橡膠收卡輪8、光電計數(shù)器5，并可設置過渡輪，安裝在下部機殼10內(nèi)，每次操作將一張非接觸IC卡從入口傳入卡箱11。齒形皮帶傳動裝置包括皮帶輪22、張緊輪24、皮帶輪25、皮帶輪9、主傳動皮帶27、鉸鏈21和23等；升降傳動機構(gòu)包括電機36、絲桿螺母傳動裝置、升降桿14和升降板13，絲桿螺母傳動裝置包括行程開關15、絲桿螺母16、軸承17、絲桿28、六角螺母29、滑動軸承30、調(diào)整墊塊31、聯(lián)軸節(jié)32和內(nèi)六角螺釘33；升降電機36每次下降0.8mm，直至收卡傳動機構(gòu)底部，為IC卡的接收做準備。IC卡讀寫器之天線7安裝在導軌6下方，當導軌6上(處于讀寫器天線區(qū)內(nèi))出現(xiàn)有效IC卡時，IC卡讀寫器根據(jù)工控機發(fā)出的指令對IC卡進行讀寫。電氣控制盒中的數(shù)字顯示電路采用LED顯示屏2，可自動顯示卡箱11內(nèi)現(xiàn)有IC卡12之數(shù)量。卡箱容量為550至600張IC卡，如果卡箱中的卡太多而將裝滿時，車道控制機會收到本實用新型發(fā)出的告警信息提示收費員，卡箱裝滿后，本實用新型停止工作，收費員打開上部機殼，抽出裝滿IC卡的卡箱，換上空的卡箱，本實用新型繼續(xù)工作。當卡箱裝滿IC卡或是收費員交接班時，根據(jù)工控機指令或按手動復位按鈕3，啟動復位功能，自動將升降傳動機構(gòu)復位到本實用新型之底部。
本實用新型外殼之上蓋殼4上設有手動收卡按鈕1、LED顯示屏2、手動復位按鈕3，便于操作。電機座34固定升降電機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殼內(nèi)，它有兩個RS-232通訊接口，其中一個與工控機相聯(lián)，用于本實用新型與工控機之間的通訊，另一個用于工控機與非接觸IC卡讀寫器之間的通訊。電氣控制盒內(nèi)置的控制軟件提供DOS、Windows95/98、WindowsNT、Unix系統(tǒng)下的接口函數(shù)及驅(qū)動程序。為加強系統(tǒng)可靠性，本實用新型上設有手動收卡按鈕1和手動復位按鈕3，當工控機出現(xiàn)故障時，按一次手動收卡按鈕1，本實用新型自動接收一張IC卡。
電源轉(zhuǎn)換電路之輸入為交流AC220V，經(jīng)其開關電源電路轉(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卡讀寫器的工作電源，24V為電機的工作電源。RS232/TTL轉(zhuǎn)換電路由一片MAX232串行接口芯片IC1和四個電容組成，其功能是將工控機發(fā)送的RS232標準信號轉(zhuǎn)換成TTL信號并送至微處理器，或?qū)⑽⑻幚砥飨蚬た貦C返回的TTL信號轉(zhuǎn)換成標準的RS232信號，并送至工控機，實現(xiàn)微處理器與工控機的雙向通信；另一路RS232/TTL轉(zhuǎn)換電路則實現(xiàn)工控機與IC卡讀寫器的雙向數(shù)據(jù)傳輸。工控機與微處理器的通信速率可達9600bps，微處理器受工控機指令控制，完成對兩電機的工作控制和顯示電路的數(shù)據(jù)設置，并將各部位的微動開關、手動按鈕與開關、光電開關過流保護電路的狀態(tài)及時送至工控機。
過流保護電路，是自電機工作電流中取一微電壓信號與一基準微電壓經(jīng)比較器進行比較，在正常工作狀態(tài)下取樣電壓信號電平低于基準電壓，該保護電路不工作。當電機工作電流由于某種原因造成電流過大時，取樣微電壓信號電平高于基準電壓，該保護電路輸出高電平送至微處理器以切斷各路輸出，此時微處理器不接受工控機指令，直到故障排除，以達到保護的目的。過流保護電路由一電壓比較器將電機電流采樣、比較、放大、轉(zhuǎn)換電平后送至IC6，當由于機械、電路等原因?qū)е码姍C負載加重，工作電流過大時，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大。AT89C51芯片IC6、4060芯片IC7及外圍電路構(gòu)成電機驅(qū)動及繼電器驅(qū)動電路。
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)送的并行信號指令轉(zhuǎn)換成電平輸出，用于驅(qū)動各繼電器的吸合與斷開，以控制收卡電機和升降電機的啟動和停轉(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經(jīng)其緩沖反向放大后，驅(qū)動繼電器動作，光電開關IC12和行程開關的即時狀態(tài)，經(jīng)耦合器4N25耦合、反向，將標準TTL信號送入微處理器。電機驅(qū)動電路及繼電器輸出電路，是由繼電器常開觸頭控制接通直流24V，以驅(qū)動收卡電機19、升降電機36運轉(zhuǎn)，收回IC卡后，收卡電機19停轉(zhuǎn)，升降電機36使升降板13下降一張IC卡厚度后也停轉(zhuǎn)。
4060芯片IC3及外圍電路組成自動復位電路；IC2正常工作時，軟件程序保證定時輸出方波作為IC3復位信號，如出現(xiàn)干擾等意外情況，程序不能正常輸出方波復位信號時，IC3在延時后輸出高電平，強行使IC2復位，使程序重新運轉(zhuǎn)，從而保證系統(tǒng)運行的抗干擾性。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，D8～D10輸出高電位片選信號，依據(jù)指令點亮3位LED七段數(shù)碼管。
AN1～AN4是微動開關，其中AN1是下限位開關，AN2是上限開關，AN3是機頭卡片頂緊限位開關。IC12是一個隔光開關，作用是檢測IC卡接收狀態(tài)；當有卡收回通過時，向IC6輸出高電平，平時輸出低電平，利用IC12實現(xiàn)收卡計數(shù)，系統(tǒng)故障送卡超時等現(xiàn)象和AN1～AN3的狀態(tài)一并通過IC6轉(zhuǎn)換成串行信號送至IC1饋至PC機，由PC機軟件分析后發(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收卡機，其特征在于包括放置非接觸IC卡的卡箱、非接觸IC卡讀寫器及天線、用以將IC卡收回的收卡傳動機構(gòu)、用以使卡箱內(nèi)之IC卡下降的升降傳動機構(gòu)、用以控制IC卡讀寫與收卡的電氣控制盒和外殼，升降傳動機構(gòu)、收卡傳動機構(gòu)分別與卡箱相聯(lián)，在收卡傳動機構(gòu)出口處設有一導軌，在該導軌下設置IC卡讀寫器天線；含有微處理器和通訊接口的電氣控制盒分別連接IC卡讀寫器、收卡傳動機構(gòu)之電機和升降傳動機構(gòu)之電機，電氣控制盒中包括與計算機相聯(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收卡機，其特征在于收卡傳動機構(gòu)包括電機、皮帶傳動裝置和用于向內(nèi)部卡箱傳送IC卡的單向橡膠收卡輪，皮帶傳動裝置與電機、收卡輪相聯(lián)，皮帶傳動裝置位于卡箱之IC卡入口處，收卡輪設置在導軌附近的入口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路專用的自動收卡機，其特征在于升降傳動機構(gòu)包括電機、絲桿螺母傳動裝置和升降桿，該升降桿通過一設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收卡機，其特征在于電氣控制盒中包括微處理器、電機驅(qū)動電路、數(shù)字顯示電路及其驅(qū)動電路、過流保護電路、電源轉(zhuǎn)換電路、輸入電路接口和標準通訊接口，其中，微處理器分別與電機驅(qū)動電路、顯示驅(qū)動電路、過流保護電路、電源、輸入電路接口和通訊接口相聯(lián)，IC卡讀寫器聯(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收卡機，其特征在于在收卡傳動機構(gòu)入口處設有一光電計數(shù)器。
專利摘要一種高速公路專用的自動收回非接觸IC卡的收卡機,包括卡箱、IC卡讀寫器及天線、收卡傳動機構(gòu)、升降傳動機構(gòu)、電氣控制盒和外殼,升降傳動機構(gòu)、收卡傳動機構(gòu)分別與卡箱相聯(lián),在收卡傳動機構(gòu)入口處設有一導軌,在該導軌下設置IC卡讀寫器天線;電氣控制盒分別連接IC卡讀寫器、收卡傳動機構(gòu)、升降傳動機構(gòu)之電機。本實用新型與計算機相聯(lián)以完成對IC卡的相關信息讀寫并收回IC卡,為高速公路收費站實現(xiàn)IC卡收費系統(tǒng)的統(tǒng)一管理。
文檔編號G06K17/00GK2441183SQ0022576
公開日2001年8月1日 申請日期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, 周會平, 蘇長漢 申請人:湖南長沙曙湘網(wǎng)絡技術(shù)開發(fā)有限公司