專利名稱：基于現(xiàn)場(chǎng)總線can的感應(yīng)式ic卡收費(fèi)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種IC卡收費(fèi)機(jī)，尤其是一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線CAN的感應(yīng)式IC卡收費(fèi)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，消費(fèi)管理系統(tǒng)的窗口收費(fèi)機(jī)中有讀卡器，消費(fèi)者卡一般有穿孔卡、磁卡、接觸式IC卡和非接觸IC卡等，而通信部分是采用RS-485串行通信總線?，F(xiàn)有技術(shù)的不足主要表現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)的通信速度與質(zhì)量方面。一是由于RS-485是“一主多從式”的輪詢方式，不支持隨機(jī)介入和沖突檢測(cè)；二是，RS-485的通信速率一般最高為19.2Kbps，距離1200米；三，RS-485每幀信息只有一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)量；四，RS-485系統(tǒng)中的通信節(jié)點(diǎn)數(shù)最多只能為256個(gè)，不易擴(kuò)展。五，在RS-485系統(tǒng)中，若一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)短路，整個(gè)系統(tǒng)都受影響。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型旨在解決現(xiàn)有IC卡收費(fèi)機(jī)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題，以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和擴(kuò)大系統(tǒng)的容量。提供一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線CAN的感應(yīng)式IC卡收費(fèi)機(jī)。
本實(shí)用新型涉及現(xiàn)場(chǎng)總線CAN(Controller Area Net)技術(shù)和感應(yīng)式IC卡技術(shù)，由于CAN總線與感應(yīng)式IC卡技術(shù)卓越的性能，現(xiàn)已在不少領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。將兩種技術(shù)同時(shí)應(yīng)用于收費(fèi)機(jī)中，是解決現(xiàn)有IC卡收費(fèi)系統(tǒng)工作效率低下、維護(hù)困難和使用不便等諸多問(wèn)題的一個(gè)理想設(shè)計(jì)方案。在該收費(fèi)機(jī)中，CAN總線接口模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)收費(fèi)機(jī)與服務(wù)器之間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換；感應(yīng)式IC卡讀寫器負(fù)責(zé)用戶卡片的讀寫，用以取代其它讀寫方式。
收費(fèi)機(jī)同時(shí)具有連網(wǎng)和脫網(wǎng)運(yùn)行兩種工作方式。收費(fèi)機(jī)采用的是CAN總線通信方式，由于CAN總線通信的可靠性和通信速度高，收費(fèi)一般工作方式是連網(wǎng)工作方式，當(dāng)由于網(wǎng)絡(luò)故障或其它原因造成無(wú)法連網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，也可采用脫網(wǎng)運(yùn)行，保證收費(fèi)機(jī)工作的絕對(duì)可靠。對(duì)于連網(wǎng)工作方式，除了在硬件設(shè)計(jì)上作到盡量?jī)?yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能以外，在應(yīng)用層通信協(xié)議上，可以采用收費(fèi)機(jī)與服務(wù)器之間的端端差錯(cuò)控制，用軟件辦法提高通信數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。對(duì)于脫網(wǎng)運(yùn)行而言，采用的是記賬式的辦法。記賬法是指當(dāng)收費(fèi)機(jī)在脫網(wǎng)狀態(tài)下，用戶消費(fèi)金額不是寫入卡中，而是直接將用戶的卡號(hào)與消費(fèi)金額等信息存入收費(fèi)機(jī)的非易失存貯器(EEPROM)中，等系統(tǒng)恢復(fù)連網(wǎng)狀態(tài)以后，服務(wù)器可以從各收費(fèi)機(jī)中回收存貯的數(shù)據(jù)，作相應(yīng)處理。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的新型感應(yīng)式IC卡收費(fèi)機(jī)包括一個(gè)由前蓋和后蓋組成的機(jī)體，在前蓋的面板上嵌有鍵盤和數(shù)碼顯示板，在后蓋面板的上半部分嵌有數(shù)碼顯示板，下半部分貼有感應(yīng)式天線；在機(jī)體中有一個(gè)單片微機(jī)；與單片微機(jī)連接的模塊有感應(yīng)式IC卡讀寫模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、CAN總線通信接口模塊、消費(fèi)記錄存儲(chǔ)模塊、開關(guān)電源模塊。
本實(shí)用新型有以下特點(diǎn)1.“多主對(duì)等”取代“一主多從”通信方式；它支持系統(tǒng)任何節(jié)點(diǎn)隨機(jī)介入訪問(wèn)，有沖突檢測(cè)和仲裁功能。提高通信速度。
2.通信速率較高，主干線上可達(dá)幾百KBbps，最高速率為1Mbps。通信距離較長(zhǎng)；例如當(dāng)距離達(dá)2Km時(shí)，速率可不低于30Kbps。有很強(qiáng)的校驗(yàn)功能，通信質(zhì)量高。
3.該技術(shù)每幀信息的有效數(shù)據(jù)字節(jié)一般最多可以是8個(gè)。
4.該技術(shù)在理論上可以允許接入系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)多達(dá)上百萬(wàn)個(gè)；可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)組成多級(jí)(樹型)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；易于擴(kuò)展和維護(hù)管理。
5.用網(wǎng)關(guān)(中繼器)組成的系統(tǒng)中，個(gè)別節(jié)點(diǎn)或子網(wǎng)的故障會(huì)被隔離，而不影響全局。
本實(shí)用新型采用非接觸IC卡技術(shù)，用戶消費(fèi)過(guò)程方便、快捷，信息安全可靠。


圖1是本實(shí)用新型的主視圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是圖1的后視圖；圖4是圖1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖；圖5是圖4中CAN總線通信接口模塊的電路圖；圖6是圖4中所示的RF卡模塊的電路圖；圖7是圖4中鍵盤模塊的電路圖。
具體實(shí)施方式
圖1至3示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的外形結(jié)構(gòu)，包括有一個(gè)由前蓋1和后蓋2組成的機(jī)體，在后蓋面板上嵌有鍵盤3和數(shù)碼顯示板4，兩個(gè)工作狀態(tài)指示燈5；聯(lián)網(wǎng)和脫網(wǎng)開關(guān)6。在前蓋2的上半部分嵌有第二數(shù)碼顯示板7；下半部分貼有感應(yīng)式天線8；在前后蓋的側(cè)面有電源線引入孔9和CAN總線插座10。圖4示出了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的新型感應(yīng)式IC卡收費(fèi)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成，包括一設(shè)置在機(jī)體中的單片微機(jī)11；與單片微機(jī)11電連接的模塊有感應(yīng)式IC卡讀寫模塊12、鍵盤模塊13、顯示模塊14、CAN，總線通信接口模塊15、消費(fèi)記錄存儲(chǔ)模塊16、開關(guān)電源模塊17；“看門狗”模塊18。
本實(shí)用新型收費(fèi)機(jī)的單片微機(jī)11采用的是MCS-51系統(tǒng)單片微機(jī)P89C54，用于感應(yīng)式IC卡的讀寫及與上述其它功能模塊的數(shù)據(jù)交換。
所述的CAN總線通信接口模塊主要由三部分所構(gòu)成獨(dú)立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電耦合器6N137。SJA1000的AD0、AD1、AD2、AD3、AD4、AD5、AD6、AD7腳分別連接到P89C54的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7腳，CS連接到P89C54的P2.0，SJA1000占用CPU片外存貯器地址0600H～06FFH，CPU通過(guò)這些地址可對(duì)SJA1000執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作。SJA1000的RD、WR、ALE分別與P89C54的RD1、WR1、ALE1對(duì)應(yīng)引腳相連，IRQ接P89C54的INT0，P89C54也可通過(guò)中斷方式訪問(wèn)SJA1000。
SJA1000的TX0和RX0通過(guò)高速光耦6N137后與82C250相連，這樣就很好的實(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源VCC和VDD完全隔離。電源的完全隔離采用小功率電源隔離模塊或帶多5V隔離輸出的開關(guān)電源模塊實(shí)現(xiàn)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
82C250與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。82C250的CANH和CANL引腳各自通過(guò)一個(gè)5Ω的電阻R1、R2與CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過(guò)流的沖擊。CANH和CANL與地之間并聯(lián)了兩個(gè)30P的小電容C1、C2，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。另外在兩根CAN總線接入端與地之間分別反接了一個(gè)保護(hù)二極管D1、D2，當(dāng)CAN總線有較高的負(fù)電壓時(shí)，通過(guò)二極管的短路可起到一定的過(guò)壓保護(hù)作用。82C250的Rs腳上接有一個(gè)斜率電阻R3，電阻大小可根據(jù)總線通訊速度適當(dāng)調(diào)整，一般在16K～140K之間。
RF卡讀寫模塊采用的是一塊Philips公司生產(chǎn)的Mifare卡讀寫模塊MMM，MMM模塊共有32個(gè)引腳，采用DIP32封裝。MMM模塊的AD01、AD11、AD22、AD33、AD44、AD55、AD66、AD77腳分別連接到P89C54的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7腳，CS2連接到P89C54的P2.1，MMM模塊占用CPU片外存貯器地址0500H～05FFH，CPU通過(guò)這些地址可對(duì)MMM塊執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作。MMM模塊的RD2、WR2、ALE2分別與P89C54的P89C54的RD1、WR1、ALE1對(duì)應(yīng)引腳相連，IRQ2接P89C54的INT1，實(shí)際上該中斷在程序中并沒(méi)有用到，所以也可以不接INT1。MMM模塊本身有地址鎖存功能。MMMM模塊的BP引腳接高電平VCC。MMM模塊的NANT、ANT腳接電感L1、L2后與天線的NANT、ANT腳連接，電容C1、C2跨接在電感L1、L2與接地之間。由于天線工作頻率較高(13.56MHZ)，所以制板時(shí)要求天線的分立元件盡量靠近MMM模塊，天線的引線也不能太長(zhǎng)，否則會(huì)影響讀寫距離。由于天線存在一定的電磁輻射，所以天線也不能離顯示和通信部分太近，以免干擾它們的正常工作，最好能有一定的屏蔽措施。
鍵盤模塊包括一個(gè)4×4的行列式鍵盤(16個(gè)按鍵)和一片單片微機(jī)89C2051。圖7中89C2051的P1口的高4位與低4位構(gòu)成一個(gè)4×4行列式鍵盤。89C2051采用反轉(zhuǎn)法對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描得到各鍵的掃描碼，通過(guò)查表，將掃描碼轉(zhuǎn)換為各鍵的鍵碼，然后，89C2051將鍵碼通過(guò)串口發(fā)送給主控制器P89C54作相應(yīng)處理。用這種方式實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描不僅節(jié)省了P89C54的I/O口資源，而且也使P89C54的程序得以簡(jiǎn)化，同時(shí)硬件電路也較簡(jiǎn)單。
顯示模塊采用的是普通的串行靜態(tài)顯示，由P89C54的P1.6、P1.7構(gòu)成模擬串行口，驅(qū)動(dòng)顯示。由于收費(fèi)機(jī)有前后面板各10位LED顯示，為了增大驅(qū)動(dòng)能力，采用了一片74LS244，將P1.6、P1.7的信號(hào)驅(qū)動(dòng)后分別送往前后面板的74LS164。前后面板顯示的數(shù)據(jù)是完全相同的，只是數(shù)碼管的大小不一樣，前面板的數(shù)碼管更大。
收費(fèi)機(jī)消費(fèi)記錄存儲(chǔ)模塊采用的是I2C接口的EEPROM存儲(chǔ)器，EEPROM存儲(chǔ)器主要是為了滿足脫網(wǎng)工作的需要而設(shè)計(jì)的。該類存儲(chǔ)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、存貯容量大、價(jià)格便宜、訪問(wèn)方便，同時(shí)還具有寫保護(hù)功能。非常適合于脫網(wǎng)時(shí)保存消費(fèi)記錄。
權(quán)利要求1.一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線CAN的感應(yīng)式IC卡收費(fèi)機(jī)，包括一個(gè)由前蓋(1)和后蓋(2)組成的機(jī)體，在后蓋面板上嵌有鍵盤(3)和數(shù)碼顯示板(4)，在前蓋(2)的上半部分嵌有第二數(shù)碼顯示板(7)；下半部分貼有感應(yīng)式天線(8)，在前后蓋的側(cè)面有電源線引入孔(9)和CAN總線插座(10)，其特征在于還包括一設(shè)置在機(jī)體中的單片微機(jī)(11)；與單片微機(jī)(11)電連接的感應(yīng)式IC卡讀寫模塊(12)、鍵盤模塊(13)、顯示模塊(14)、CAN總線通信接口模塊(15)、消費(fèi)記錄存儲(chǔ)模塊(16)、開關(guān)電源模塊(17)、看門狗模塊(18)。
2.如權(quán)利要求1所述基于現(xiàn)場(chǎng)總線CAN的感應(yīng)式IC卡收費(fèi)機(jī)，其特征在于單片微機(jī)(11)采用的是單片微機(jī)P89C54，CAN總線通信接口模塊主要由三部分所構(gòu)成獨(dú)立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電耦合器6N137，SJA1000的AD0～AD7腳連接到P89C54的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7腳，CS連接到P89C54的P2.0，SJA1000占用CPU片外存貯器地址0600H～06FFH；SJA1000的RD、WR、ALE分別與P89C54的RD1、WR1、ALE1的對(duì)應(yīng)引腳相連，IRQ接P89C54的INT0，SJA1000的TXO和RXO通過(guò)高速光耦6N137后與82C250相連，光耦部分電路所采用的兩個(gè)電源VCC和VDD完全隔離，電源設(shè)有隔離模塊或帶多5V隔離輸出的開關(guān)電源模塊；82C250的CANH和CANL引腳各自通過(guò)一個(gè)電阻R1、R2與CAN總線相連，CANH和CANL與地之間并聯(lián)了兩個(gè)電容C1、C2，另外在兩根CAN總線接入端與地之間分別反接了一個(gè)保護(hù)二極管D1、D2 ，82C250的Rs腳上接有一個(gè)斜率電阻R3 ，電阻大小在16K～140K之間；RF卡讀寫模塊采用的是讀寫模塊MMM，MMM模塊共有32個(gè)引腳，采用DIP32封裝；MMM模塊的AD01、AD11、AD22、AD33、AD44、AD55、AD66、AD77腳分別連接到P89C54的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7腳，CS2連接到P89C54的P2.1，MMM模塊占用CPU片外存貯器地址0500H～05FFH，MMM模塊的RD2、WR2、ALE2分別與P89C54的RD1、WR1、ALE1的對(duì)應(yīng)引腳相連，IRQ2接P89C54的INT1，MMMM模塊的BP引腳接高電平VCC；MMM模塊的NANT、ANT腳接電感L1、L2后與天線的NANT、ANT腳連接，電容C1、C2跨接在電感L1、L2與接地之間；鍵盤模塊包括一個(gè)4×4的行列式鍵盤和一片單片微機(jī)89C2051，89C2051的P1口的高4位與低4位構(gòu)成一個(gè)4×4行列式鍵盤；顯示模塊采用的是串行靜態(tài)顯示，由P89C54的P1.6、P1.7構(gòu)成模擬串行口，驅(qū)動(dòng)顯示采用了一片74LS244，將P1.6、P1.7的信號(hào)驅(qū)動(dòng)后分別送往前后面板的74LS164；收費(fèi)機(jī)消費(fèi)記錄存儲(chǔ)模塊采用的是I2C接口的EEPROM存儲(chǔ)器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線CAN的感應(yīng)式IC卡收費(fèi)機(jī)，包括一個(gè)由前蓋和后蓋組成的機(jī)體，在后蓋面板上嵌有鍵盤和數(shù)碼顯示板，在前蓋的上半部分嵌有第二數(shù)碼顯示板；下半部分貼有感應(yīng)式天線，在前后蓋的側(cè)面有電源線引入孔和CAN總線插座，以及與單片微機(jī)11電連接的感應(yīng)式IC卡讀寫模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、CAN總線通信接口模塊、消費(fèi)記錄存儲(chǔ)模塊、開關(guān)電源模塊；看門狗模塊。本實(shí)用新型采用非接觸IC卡技術(shù)，用戶消費(fèi)過(guò)程方便、快捷，信息安全可靠。
文檔編號(hào)G07G1/00GK2699381SQ20042001801
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者饒運(yùn)濤, 鄒繼軍, 朱兆優(yōu), 鄭勇蕓 申請(qǐng)人:饒運(yùn)濤