【正文】 ,這在我國(guó)自然環(huán)境條件較差 ,車輛異常擁擠的情況下 ,更具有實(shí)際意義 ,不僅可使公共汽車公司完善管理機(jī)制 ,提高經(jīng)濟(jì)效益 ,還可以大大方便乘客。世界各國(guó)一直在尋找一種能較好地完成公共汽車自動(dòng)售票的技術(shù)系統(tǒng) ,通常接觸卡收費(fèi)系統(tǒng)的缺點(diǎn)為 :(1)收費(fèi)速度太慢且因不能并行收費(fèi)而導(dǎo)致上下車堵塞 ,這不僅使公共汽車公司因減少運(yùn)營(yíng)次數(shù)而蒙受不必要的損失 ,更使乘客怨聲載道 。為今后的智能公路車輛管理系統(tǒng)打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。工作安全可靠 。該系統(tǒng)在公路收費(fèi)站設(shè)有尋呼器、自動(dòng)跟蹤攝像機(jī)及信息綜合處理 系統(tǒng) ,汽車上裝有非接觸式 IC 卡作為公路付費(fèi)卡 ,付費(fèi)卡中存儲(chǔ)著駕駛員信息、車輛信息、有關(guān)帳戶或金額 ,該系統(tǒng)具體的工作過程為 :(1)汽車以一定速度駛?cè)雽ず羝鞴ぷ鲄^(qū) ,付費(fèi)卡接收到尋呼器的無線號(hào)； (2)付費(fèi)卡根據(jù)收到信號(hào)處理通行費(fèi)用 ,將反饋信息發(fā)射給尋呼器； (3)尋呼器檢查接收到的反饋信息進(jìn)行判斷 ,如果收費(fèi)正常則放行 ,否則啟動(dòng)自動(dòng)跟蹤攝像機(jī)拍下該車牌照并將與其有關(guān)的信息一起傳輸?shù)叫畔⒕C合處理系統(tǒng)。以下就簡(jiǎn)要介紹幾種典型應(yīng)用。由于其完全封閉的封裝形式 ,不僅可以防止由于粗暴插卡 ,非卡外物插入 ,灰塵和油污等導(dǎo)致接觸不良 ,而且具有防水汽、防靜電、防震動(dòng)和防電磁干擾的優(yōu)良特性。非接觸式 IC 卡與讀寫器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制和三次相互確認(rèn) ,卡中各個(gè)扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問條件 ,而且具有傳遞數(shù)據(jù)加密 ,傳輸密碼和訪問密碼保護(hù)。非接觸式 IC 卡中有防沖突機(jī)制 ,能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾 ,可以“同時(shí) ”處理多張非接觸式 IC 卡 ,提高了應(yīng)用的并行性 ,無形中提高了系統(tǒng)工作速度； (4)可以適應(yīng)于多種應(yīng)用。非接觸式 IC 卡與讀寫器之間無機(jī)械接觸 ,避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障 ,既便于卡片的印刷 ,又提高了卡片的使用可靠性； (2)操作方便、快捷。 非接觸 IC 卡。多次讀寫時(shí)會(huì)造成觸點(diǎn)磨損損壞，卡本身壽命較低。相對(duì)磁卡安全可靠（數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)，加密讀寫），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大，可以一卡多用，可靠性及壽命比磁卡高，讀寫機(jī)構(gòu)比磁卡讀寫機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 5 維護(hù)較方便。讀寫器則一般由單片機(jī)，專用智能模塊和天線組成，并配有與 PC 的通訊接口，打印口， I/O 口等，以便應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。非接觸性 IC 卡本身是無源卡，當(dāng)讀寫器對(duì)卡進(jìn)行讀寫操作時(shí)，讀寫器發(fā)出的信號(hào)由兩部分疊加組成 :一部分是電源信號(hào)，該信號(hào)由卡接收后，與本身的 L/C產(chǎn)生一個(gè)瞬間能量來供給芯片工作。 發(fā)射原理 非接觸性 IC 卡與讀卡器之間通過無線電波來完成讀寫操作。 RFID 技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn)，使其在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用 [1]。 概述 RFID 技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合 (電感或電磁耦合 )傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。 (4)高速公路自動(dòng)發(fā)卡系統(tǒng)軟件編程、調(diào)試。 (2)文獻(xiàn)查閱，閱讀國(guó)關(guān)于自動(dòng)發(fā)卡技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)， IC 卡讀寫技術(shù)資料，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)等書籍。 以非接觸 IC 卡讀寫技術(shù)為核心，構(gòu)建一種性能可靠，具有較高性價(jià)比的高速公路自動(dòng)發(fā)卡系統(tǒng)，從而更好的提高高速公路運(yùn)行的流暢性。在這樣的框架結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，本文的主要研究?jī)?nèi)容是： (1)針對(duì)現(xiàn)有大部分高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的不足之處，闡述 一種以非接觸 IC 卡為收費(fèi)介質(zhì)的新型自動(dòng)發(fā)卡系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提出設(shè)計(jì)方法。 本文的主要研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)流程 針對(duì)目前大部分高速公路收費(fèi)系統(tǒng)存在的系統(tǒng)收費(fèi)介質(zhì)落后或依靠人力導(dǎo)致高速公路運(yùn)行欠流暢而且浪費(fèi)人力資源的問題，本文提出了一種以非接觸 IC卡為收費(fèi)介質(zhì)，通過自動(dòng)發(fā)卡機(jī)自動(dòng)發(fā)卡的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法?？蓪?dǎo)出發(fā)卡記錄 可使用通訊控制發(fā)卡器發(fā)卡； 內(nèi)置時(shí)鐘芯片； 采用非接觸式 IC 卡作為識(shí)別介質(zhì)； 高速公路自動(dòng)發(fā)卡系統(tǒng)的方案探究和硬件 設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)基本思路構(gòu)架如下：車輛駛?cè)肴肟谲嚨?，車道的到達(dá)線圈檢測(cè)到車輛的駛?cè)?，同時(shí)語(yǔ)音提示司機(jī)按鍵取卡，發(fā)卡機(jī)把信息錄入卡片，司機(jī)按自動(dòng)發(fā)卡機(jī)上的發(fā)卡鍵后取卡，自動(dòng)欄桿抬起，車輛駛過離開線圈后自動(dòng)欄桿落下，車道控制機(jī)生成入口相關(guān)數(shù)據(jù)，完成發(fā)卡過程。從收費(fèi)管理工作本身來說，自動(dòng)發(fā)卡裝置對(duì)外起到一定的堵漏功能，對(duì)內(nèi)節(jié)約開支也有其增收作用。 高速公路自動(dòng)發(fā)卡技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 自動(dòng)發(fā)卡裝置是在高速公路快速發(fā)展需要的情況下應(yīng)運(yùn)而生，也是國(guó)家大力倡導(dǎo)的高速公路不停車收費(fèi)發(fā)展過程中的一段和以后全自動(dòng)收費(fèi)的一個(gè)重要組成部分 。 (7)取消收費(fèi)亭、收費(fèi)島，可以綠化、美化環(huán)境。 (5)服務(wù)質(zhì)量客觀，不受人為因素影響，卡機(jī)全天運(yùn)轉(zhuǎn)，不休息，不換班。 (4)實(shí)現(xiàn)車道間卡 的直接周轉(zhuǎn)，大量減少系統(tǒng)用卡量。 (3)降低管理成本，改善運(yùn)營(yíng)環(huán)境，提高管理水平。每個(gè)入口車道可減少幾名收費(fèi)員，從而減少直接費(fèi)用。 相對(duì)于傳統(tǒng)手工收費(fèi)模式，采用 IC 無人值守自動(dòng)發(fā)卡 機(jī)在運(yùn)營(yíng)管理上的優(yōu)勢(shì)十分明顯。這不僅增加了收費(fèi)站車輛的延誤時(shí)間，而且增大了車輛的運(yùn)行成本，還增加了汽車尾氣的排放。系統(tǒng)可以在很大程度上緩解交通壓力，給高速公路工作人員收費(fèi)帶來很大的方便。軟件規(guī)劃了系統(tǒng)主流程圖，實(shí)現(xiàn)了各自程序的功能設(shè)計(jì)。硬件部分以 89C51 單片機(jī)為核心，控制 TCD720M/800M 發(fā)卡器實(shí)現(xiàn)射頻卡片吞吐，配以 RC500 作為射頻接口芯片和合適的天線設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)卡片的讀寫操作。 40 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 III 摘 要 隨著車輛數(shù)的不斷增加，高速公路人力收費(fèi)效率低的問題日益凸現(xiàn)，并影響到道路的暢通和正常運(yùn)行。 38 參考文獻(xiàn) 24 單片機(jī)與發(fā)卡機(jī)的通信設(shè)計(jì) 24 PC 機(jī)與單片機(jī)之間的通信設(shè)計(jì) 20 語(yǔ)音 設(shè)計(jì) 13 RS232 控制接口設(shè)計(jì) 12 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì) 10 存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 8 讀寫模塊設(shè)計(jì) 7 單片機(jī)模塊設(shè)計(jì) 7 單片機(jī)的選擇 4 非接觸式 IC 卡的應(yīng)用 4 收費(fèi)介質(zhì)的選擇－非接觸 IC 卡的優(yōu)勢(shì) 4 非接觸式 IC 卡的技術(shù)原理 2 本文的主要研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)流程 1 高速公路自動(dòng)發(fā)卡技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 本科畢業(yè)論文 題 目： 高速公路自動(dòng)發(fā)卡控制器 設(shè)計(jì) 院 （部）： 信息與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程與自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 I 目 錄 摘 要 Ⅲ ABSTRACT Ⅳ 1 前 言 高速公路自動(dòng)發(fā)卡機(jī)的背景和意義 1 高速公路自動(dòng)發(fā)卡系統(tǒng)的方案探究和硬件設(shè)計(jì)要求 2 2 非接觸式 IC 卡的介紹 概述 5 3 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)模塊設(shè)計(jì) 9 芯片選擇 9 電路設(shè)計(jì) 14 電平控制接口設(shè)計(jì) 17 電源模塊設(shè)計(jì) 19 其他外圍硬件設(shè)計(jì) 20 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 II 指示燈設(shè)計(jì) 20 自動(dòng)發(fā)卡機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)介 21 4 軟件設(shè)計(jì) 自動(dòng)發(fā)卡機(jī)整體模塊設(shè)計(jì) 22 RS232 通訊模塊設(shè)計(jì) 28 讀寫模塊設(shè)計(jì) 30 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì) 32 存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì) 34 5 系統(tǒng)調(diào)試 37 謝 辭 39 附 錄 本文設(shè)計(jì)了一種高速公路自動(dòng)發(fā)卡設(shè)備，論文內(nèi)容主要包括硬件和軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)還擴(kuò)展了DS130 MAX232 等芯片實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘、系 統(tǒng)通訊等功能。 本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)按鍵自動(dòng)發(fā)卡，同時(shí)將實(shí)時(shí)信息寫入卡片并計(jì)入系統(tǒng)非易失性存儲(chǔ)器。 關(guān)鍵詞 ： 89C51 單片機(jī)；射頻卡片；天線設(shè)計(jì)；非易失性存儲(chǔ)器 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 IV Design of Automatic Card Controller Expressway ABSTRACT With the increase of the number of cars, efficiency of Highway toll is being more low, and it affects the smooth flow of road . This paper introduces a design of Highway automatic card equipment, the main contents include the design of hardware and software. The hardware part takes 89C51 microcontroller as the core,which can achieve throughput of RF card by control card system uses RC500 as RF chip which can realize read and write process. This paper also extends the DS1302， MAX232 chip to realize the realtime clock， system munication software design of the main flow chart which can realize each function . The system automatically sends the card when the button is pressed, while information will be written to the card . The system can ease the traffic pressure in the very great degree, which brings great convenience to the staff charge. Keyword： 89C51microcontroller； RF card； Antenna design； nonvolatile memorizer 山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 1 1 前 言 高速公路自動(dòng)發(fā)卡機(jī)的背景和意義 近些年來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展和車輛數(shù)量的不斷增加，高速公路收費(fèi)站在車流量較大的情況下時(shí)常出現(xiàn)擁堵。如何利用先進(jìn)技術(shù)解決大車流量下高速公路出入口車輛堵塞，提高高速公路的通行效率，減少人力成本，降低收費(fèi)員的勞動(dòng)強(qiáng)度，已成為高速公路收費(fèi)管理系統(tǒng)建設(shè)工作和社會(huì)各方面密切關(guān)注的焦點(diǎn)，國(guó)內(nèi)福建、江西、四川、山東等省部分高速公路運(yùn)營(yíng)單位均先后嘗試采用了 IC 通行卡自動(dòng)發(fā)卡機(jī)收費(fèi)技術(shù)，并收到了良好的效果。主要體現(xiàn)在： (1)入口人員取消，節(jié)約人員費(fèi)用。 (2)自動(dòng)完成發(fā)卡全部工作，發(fā)卡機(jī)完成讀寫、計(jì)數(shù)、發(fā)出動(dòng)作，大幅度提高了效率，在減少相關(guān)配置人員的同時(shí)，也減少了卡的污損和丟失。 IC 卡在車道間直接周轉(zhuǎn)，避免收費(fèi)員與管理員之間的人工交接，減少了工作量，縮短了交班時(shí)間，系統(tǒng)通過設(shè)備管卡，避免了各種人為因素的影響，進(jìn)而消除了丟卡、作弊的可能。 IC 卡在車道間直接周轉(zhuǎn)使用，當(dāng)班可多次循環(huán)，加快卡的周轉(zhuǎn)，提高利用率，節(jié)省大筆購(gòu)卡費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 (6)成為現(xiàn)代化高速公路的靚麗風(fēng)景，整潔規(guī)范，具有良好的窗口形象。 (8)在加快高速公路入口通行能力的同時(shí)，可以將原入口的人員補(bǔ)充到新增出口，或者把主要精力放到閑置外場(chǎng)車流引導(dǎo)上，緩解通行壓力。 目前我省及全國(guó)都處于高速公路建設(shè)高峰時(shí)期，自動(dòng)發(fā)卡裝置在省內(nèi)市場(chǎng)廣闊，在省外山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文 2 及全國(guó)推廣，前景可觀。高速公路收費(fèi)站自動(dòng)發(fā)卡裝置的開發(fā)應(yīng)用，是社會(huì)發(fā)展的需要，是高速公路收費(fèi)站必不可少的設(shè)備，也是符合科學(xué)發(fā)展觀要求而應(yīng)運(yùn)而生的新產(chǎn)品。 這次設(shè)計(jì)對(duì)硬件設(shè)計(jì)的基本要求： 內(nèi)置 232 或 485 總線接口； 手動(dòng)按鈕發(fā)卡并完成卡片初始化；