專利名稱：不停車收費裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及智能儀器，具體的說是一種機(jī)動車收費裝置，用于汽車經(jīng)過公路、橋梁、渡口收費站或進(jìn)出停車場時自動完成車輛登記和繳納費用。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)交通事業(yè)的發(fā)展，四處林立的收費站由于需要停車?yán)U費，已經(jīng)成為妨礙車輛行駛的一個重要因素。因此，如何實現(xiàn)不停車收費就成了急需要解決的問題。國內(nèi)已有的不停車收費裝置，通常采用國外感應(yīng)卡產(chǎn)品，使用時用戶手持感應(yīng)卡貼近感應(yīng)器天線進(jìn)行讀寫卡操作。這些產(chǎn)品的感應(yīng)作用距離都比較近，一般為十幾厘米，最大的也不到一米遠(yuǎn)。這種技術(shù)的缺陷就在于執(zhí)行收費操作時，車輛必須貼近收費裝置到一米距離以內(nèi)，稍遠(yuǎn)就不能正常工作甚至產(chǎn)生錯誤結(jié)果，因此車輛仍然需要緩行通過，并且安全性很低。此外，在停車場管理方面，目前仍然是以人工收費為主，存在效率低，管理漏洞多等問題。有些地方雖然采用國外成套感應(yīng)卡設(shè)備，但它的收費管理裝置成本很高，對于停車場這樣的小系統(tǒng)來說，往往難以接受。
實用新型的技術(shù)內(nèi)容本實用新型主要解決車輛行駛過程中，由于停車?yán)U費而影響交通或在停車場管理中采用人工收費效率低.易造成漏洞的問題，提供一種機(jī)動車不停車收費裝置。該裝置主要由收費管理器和車載貯值計費器兩部分組成。其中收費管理器包括微機(jī)和收費管理軟件、收費管理主機(jī)、出入口地埋感應(yīng)線圈和線圈驅(qū)動器、閘門欄桿機(jī)等幾個部分。車載貯值計費器包括收發(fā)器和感應(yīng)器。收費管理器安裝在公路，橋梁，渡口的收費站或停車場入口的管理處，感應(yīng)器安裝在車底對車輛進(jìn)行準(zhǔn)確定位。在車輛駛過感應(yīng)線圈時，感應(yīng)器被激活后發(fā)出感應(yīng)信號，車輛據(jù)此信號識別不同的線圈，從而準(zhǔn)確地判斷進(jìn)入或離開的位置，并驅(qū)動收發(fā)器向空中發(fā)出無線電識別信號，主機(jī)收到無線電信號后會給予應(yīng)答，二者經(jīng)過三次相互認(rèn)證，確認(rèn)相互識別并有效接收后，信標(biāo)機(jī)發(fā)出“嘀”的一聲提示，同時指示燈閃亮表示完成收費。而主機(jī)則發(fā)出控制命令打開閘門欄桿準(zhǔn)予通行。數(shù)據(jù)交換的時間很短，在200毫秒內(nèi)完成，并且即使相距100M也能夠進(jìn)行雙方的無線電通訊，因此原則上車輛不必減速。數(shù)據(jù)交換完成后，主機(jī)將有關(guān)信息(包括信標(biāo)識別碼，收費，時間等)保存在內(nèi)存中，等待上位機(jī)調(diào)出存檔。收費管理主機(jī)的CPU和EEPROM存儲器電路與900MHZ無線電收發(fā)電路雙向連接，同時連接有485總線驅(qū)動器和靜態(tài)RAM與備用電池及數(shù)據(jù)保護(hù)電路；CPU和EEPROM存儲器電路的輸出與閘門欄桿機(jī)相連接，并通過線圈驅(qū)動器分別與入口地埋感應(yīng)線圈和出口地埋感應(yīng)線圈相連接。收費管理主機(jī)與上位機(jī)之間用485總線連接，數(shù)據(jù)交換過程不占用上位機(jī)時間。車載儲值計費器包括CPU與EEPROM存儲器、感應(yīng)器、防拆開關(guān)和掉電檢測電路，CPU和EEPROM存儲器電路與900MHZ無線電收發(fā)電路和蜂鳴器、指示燈、按鍵電路雙向連接，感應(yīng)器安裝在車底，與收發(fā)器相連接。收費管理器安裝在公路、橋梁、渡口的收費站或停車場入口的管理處，在車輛經(jīng)過時，通過收費管理主機(jī)與車載貯值計費器之間的無線電數(shù)據(jù)交換來完成對車輛的自動識別和計費過程，并發(fā)出車輛通行信號。由于無線電數(shù)據(jù)交換的距離遠(yuǎn)而時間很短，車輛可以100KM/H高速通過。無線電載波頻率為916MHz，采用PSK調(diào)制，波特率4K，識別距離可達(dá)到100米。在信標(biāo)機(jī)發(fā)出的信號幀中，包含有同步碼，系統(tǒng)碼，識別碼，數(shù)據(jù)碼(費用信息)，校驗碼，相互校驗碼等六部分。在主機(jī)的信號幀中，包含系統(tǒng)、信標(biāo)識別碼、命令字、數(shù)據(jù)字(費用)、校驗碼、相互校驗碼六部分。系統(tǒng)有很大的靈活性，例如是否收費？收費多少？費用是否從車載貯值計費器的內(nèi)存中扣除？這些都可通過管理軟件來更改。
本實用新型具有如下優(yōu)點1.使用900MHz頻段的無線電波進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，作用距離可達(dá)100米；2.可以使用地埋感應(yīng)線圈和裝在車底的感應(yīng)器對車輛進(jìn)行準(zhǔn)確定位；3.感應(yīng)線圈發(fā)出的感應(yīng)信號受脈沖調(diào)制，車輛據(jù)此可以識別不同的線圈，從而準(zhǔn)確地判斷進(jìn)入或離開的位置；4.車載部分電路簡單體積小，整個電路可以做到兩平方厘米以內(nèi)；5.車載無線電信標(biāo)內(nèi)含有可擦除只讀存儲器，可以貯存和向收費管理機(jī)發(fā)送車輛牌號及噸位、等級、性質(zhì)、車型、車況等其它信息，還可以儲存費用和根據(jù)收費管理機(jī)發(fā)來的收費標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行扣費操作；6.收費管理機(jī)自成一體，與上位PC機(jī)用RS485串行總線聯(lián)機(jī)，允許脫機(jī)操作，即關(guān)閉上位機(jī)，收費管理機(jī)可繼續(xù)工作；收費管理機(jī)的所有功能都可以用上位機(jī)的軟件來設(shè)置修改；7.收費管理機(jī)和車載貯值計費器都以單片微機(jī)為核心，可以在不改變硬件的情況下，通過修改單片機(jī)程序更改其功能；8.整個裝置成本低廉，使用效果可靠。


圖1是本實用新型的收費管理器原理圖圖2是本實用新型的車載貯值計費器原理框圖圖3是本實用新型的收費管理器中的靜態(tài)RAM與備用電池及數(shù)據(jù)保護(hù)電路圖圖4是本實用新型的收費管理器中的線圈驅(qū)動器電路圖圖5是本實用新型的車載貯值計費器中的收發(fā)器電路圖圖6是本實用新型的車載貯值計費器中的感應(yīng)器電路圖具體實施方式
圖1、圖2是本實用新型的最佳實施方式。
圖1中的CPU通過900MHz無線電收發(fā)電路與車載貯值計費器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。CPU向線圈驅(qū)動器發(fā)出編碼脈沖以驅(qū)動出口和入口地埋感應(yīng)線圈，供車載貯值計費器確定車輛位置，以避免已收費和未收費車輛的混淆，及避免漏收費或重復(fù)收費的問題。閘門欄桿機(jī)是備選件，也可用信號燈等代替，用以指示允許該車輛通過。實時時鐘日歷電路用于向CPU提供收費的時間日期。RS485總線驅(qū)動器提供總線接口，上位機(jī)使用兩芯屏蔽線與本機(jī)的CPU通訊，通訊線路允許達(dá)到數(shù)百米長。EEPROM存儲器用來存貯有關(guān)本機(jī)的設(shè)置。
圖3是圖1中的靜態(tài)RAM與備用電池及數(shù)據(jù)保護(hù)電路。該電路的U4為靜態(tài)隨機(jī)讀寫存貯器芯片，U11與BG3等構(gòu)成掉電切換電路，掉電時自動將U4關(guān)斷。U4、U11、BG3、D2、D3、D4與備用電池組成非易失性RAM電路，CPU將收費記錄貯存在其中，RAM的容量允許儲存1萬條記錄，在本機(jī)向上位機(jī)傳送記錄后，存貯器被清空。
圖4電路是由地埋感應(yīng)線圈和線圈驅(qū)動器組成。地埋感應(yīng)線圈是一個兩米寬，0.8米長的五匝線圈，線圈驅(qū)動器主要由三極管和外圍元件組成。其中三極管BG5、BG4組成頻率約500KHz的振蕩器輸出載波，經(jīng)三極管BG6、BG8、BG9作電流放大后推動線圈，在線圈旁邊產(chǎn)生感應(yīng)電磁場。收費管理主機(jī)的控制端從X23腳輸入，控制BG3對載波進(jìn)行調(diào)制。在收費區(qū)域內(nèi)通常有兩個線圈，CPU對其發(fā)出的調(diào)制脈沖是不同的，一個用以表示進(jìn)入收費區(qū)域，一個用于表示離開該區(qū)域。該電路可以保證感應(yīng)器在其上方1米以內(nèi)收到感應(yīng)信號。
圖5所示的感應(yīng)器電路主要由感應(yīng)線圈、三極管BG10、BG11、集成芯片U5、二極管D4、D5及外圍阻容元件組成。當(dāng)車輛經(jīng)過地埋感應(yīng)線圈L時，感應(yīng)線圈L1上產(chǎn)生高頻感應(yīng)信號。三極管BG11、BG10組成的兩級放大電路將其放大后由D4、D5檢波，在E3正端得到調(diào)制脈沖，該脈沖經(jīng)過U5整形，從U5的輸出端輸出至收發(fā)器U218腳，U2據(jù)此判斷出車輛正在進(jìn)入或離開收費區(qū)域。
圖6所示的車載收發(fā)器電路中，集成芯片U1是900MHz超高頻無線電發(fā)射接收電路，集成芯片U2是CPU片內(nèi)自帶看門狗電路，三極管BG2與電阻R8、R9、R10組成電壓檢測復(fù)位電路。車內(nèi)12V電源從X1輸入經(jīng)IC1、IC2得到穩(wěn)定電壓供電路工作。集成芯片U3是EEPROM存儲器，用于存儲費用信息等。S2是防拆卸開關(guān)，在將收發(fā)器拆下時難免使其斷開，CPU會將此記憶在EEPROM中。電阻R6與U2的9腳同時組成電源掉電檢測電路。如果電源掉電，由于C6上的余電會維持幾十毫秒，在此期間CPU也會將掉電情況記憶在EEPROM中。有些情況下管理部門需要利用此功能防止他人擅自拆卸。
本實用新型電路中所采用的集成芯片型號分別為，U1TR1000L、U2PIC16C54U393C46、U462256、U5LM358、U1174LS00、IC17805、IC2LM317上述電路圖僅是本實用新型舉證的一個具體實例，并不構(gòu)成對本實用新型的任何限制。對本領(lǐng)域的普通專業(yè)人員來說，必然可在不脫離所屬權(quán)利要求限定范圍的情況下，實現(xiàn)各種電路形式的變更。
權(quán)利要求1.一種不停車收費裝置，包括收費管理器和車載貯值計費器，其特征在于收費管理器主要由收費管理主機(jī)、出入口地埋感應(yīng)線圈、線圈驅(qū)動器、閘門欄桿機(jī)組成，收費管理主機(jī)中固化有收費管理軟件；車載貯值計費器主要由收發(fā)器、CPU與EEPROM存儲器、感應(yīng)器、防拆開關(guān)和掉電檢測電路組成；收費管理器安裝在公路，橋梁，渡口的收費站或停車場入口的管理處，感應(yīng)器裝在車底與地埋感應(yīng)線圈一起對車輛進(jìn)行準(zhǔn)確定位，車輛駛過感應(yīng)線圈時，驅(qū)動收發(fā)器向主機(jī)發(fā)出無線電識別信號，收費管理主機(jī)通過與車載貯值計費器之間的無線電數(shù)據(jù)交換來完成對車輛的自動識別和計費過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不停車收費裝置，其特征在于收費管理主機(jī)的CPU與EEPROM存儲器電路部分雙向連接有900MHZ無線電收發(fā)電路，485總線驅(qū)動器和靜態(tài)RAM與備用電池及數(shù)據(jù)保護(hù)電路；CPU和EEPROM存儲器電路部分的輸出與閘門欄桿機(jī)相連接，并通過線圈驅(qū)動器分別與出、入口地埋感應(yīng)線圈相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不停車收費裝置，其特征在于收費管理主機(jī)與上位機(jī)之間用485總線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不停車收費裝置，其特征在于車載儲值計費器中的CPU和EEPROM存儲器電路與900MHZ無線電收發(fā)電路和蜂鳴器、指示燈、按鍵電路雙向連接，安裝在車底的感應(yīng)器與收發(fā)器相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不停車收費裝置，其特征在于靜態(tài)RAM與備用電池及數(shù)據(jù)保護(hù)電路由集成塊U11與三極管BG3構(gòu)成掉電切換電路，掉電時自動將靜態(tài)隨機(jī)讀寫存貯器芯片U4關(guān)斷，U4、U11、BG3、D2、D3、D4與備用電池組成非易失性RAM電路，CPU將收費記錄貯存在該電路中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的不停車收費裝置，其特征在于線圈驅(qū)動器中的三極管BG5、BG4組成頻率為500KHz的振蕩器輸出載波，經(jīng)三極管BG6、BG8、BG9電流放大后推動地埋感應(yīng)線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不停車收費裝置，其特征在于感應(yīng)器主要由感應(yīng)線圈L1、三極管BG10、BG11、集成芯片U5、二極管D4、D5及外圍阻容元件組成，三極管BG11、BG10組成的兩級放大電路將感應(yīng)線圈L1上產(chǎn)生的高頻感應(yīng)信號放大后，由二極管D4、D5檢波，在E3正端得到調(diào)制脈沖，經(jīng)過U5整形后，輸出至收發(fā)器的U2，U2據(jù)此判斷出車輛正在進(jìn)入或離開收費區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不停車收費裝置，其特征在于車載收發(fā)器電路中的集成芯片U1采用TRI000型號，構(gòu)成900MHz超高頻無線電發(fā)射接收電路；三極管BG2與電阻R8、R9、R10組成電壓檢測復(fù)位電路，車內(nèi)12V電源從X1輸入，經(jīng)集成塊IC1，IC2得到穩(wěn)定電壓供電路工作，集成芯片U3用作EEPROM存儲器，S2是防拆卸開關(guān)，用作在收發(fā)器拆下斷開時，CPU會將此記憶在EEPROM中，電阻R6與集成芯片U2同時組成電源掉電檢測電路。
專利摘要本實用新型涉及一種機(jī)動車收費裝置。該裝置主要解決現(xiàn)有公路收費站需要停車?yán)U費,影響車輛行駛的問題。該裝置主要由收費管理器和車載貯值計費器組成。其中收費管理器主要包括收費管理主機(jī)與軟件、出入口地埋感應(yīng)線圈、線圈驅(qū)動器、閘門欄桿機(jī);車載貯值計費器主要包括收發(fā)器、CPU與EEPROM存儲器、感應(yīng)器、防拆開關(guān)和掉電檢測電路。收費管理器安裝在公路,橋梁,渡口的收費站或停車場入口的管理處,感應(yīng)器安裝在車底,當(dāng)車輛駛過感應(yīng)線圈時,驅(qū)動收發(fā)器向收費管理主機(jī)發(fā)出信號,管理主機(jī)通過與車載貯值計費器之間的無線電數(shù)據(jù)交換,完成對車輛的自動識別和計費過程。該裝置具有成本低廉,判斷車輛進(jìn)出口位置準(zhǔn)確之優(yōu)點,可廣泛在各種車輛收費場合使用。
文檔編號G07B15/06GK2492892SQ0124700
公開日2002年5月22日 申請日期2001年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月5日
發(fā)明者鄒帆 申請人:鄒帆