專利名稱：一種基于單片機(jī)的不停車收費(fèi)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于交通管理領(lǐng)域，涉及一種收費(fèi)裝置，具體涉及一種基于單片機(jī)的不停車收費(fèi)裝置。
背景技術(shù)：
射頻識別RFID (Radio Frequency Identif ication)技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。由于具有高速移動物體識別、多目標(biāo)識別和非接觸識別等特點(diǎn)，RFID技術(shù)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用空間。目前，我國已經(jīng)將RFID技術(shù)應(yīng)用于鐵路車號識別、身份證和票證管理、動物標(biāo)識、特種設(shè)備與危險(xiǎn)品管理、公共交通以及生產(chǎn)過程管理等多個領(lǐng)域。典型的射頻識別系統(tǒng)由標(biāo)簽、讀寫器兩部分組成。其中射頻標(biāo)簽由RFID電路和天線組成，按供電方式可以分為無源和有源兩種。無源射頻標(biāo)簽不需要電池供電，具有成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。有源射頻標(biāo)簽需要電池供電，平時處于低功耗節(jié)能狀態(tài)，當(dāng)被閱讀器觸發(fā)時，進(jìn)入通信狀態(tài)。按照工作頻率的不同，RFID射頻標(biāo)簽分為低頻(LF，135kHz以下)、高頻(HF，13.56MHz)、超高頻(UHF，860MHz 960MHz)和微波頻段(MW，2.4GHz 以上)。目前國際上RFID應(yīng)用在能量供給方面以無源射頻標(biāo)簽為主，在工作頻率上以LF和HF射頻標(biāo)簽產(chǎn)品為主。但是，研究發(fā)現(xiàn)，有源超高頻、微波頻段的射頻標(biāo)簽具有射頻標(biāo)簽信號強(qiáng)、定位精確、可被讀取距離遠(yuǎn)、通訊速度快、可儲存信息多等優(yōu)點(diǎn)。隨著集成電路尺寸的減小以及成本的進(jìn)一步降低，更適合未來應(yīng)用，因此，有源超高頻、微波頻段的射頻標(biāo)簽是當(dāng)前電子射頻標(biāo)簽研究的重點(diǎn)。近年來，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，短距離無線通信系統(tǒng)的大部分功能都可以集成到一塊芯片內(nèi)部，一般使用單片數(shù)字信號射頻收發(fā)芯片，加上少量外圍器件構(gòu)成專用或通用無線通信模塊。通信模塊一般包含簡單透明的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議或使用簡單的加密協(xié)議，發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過軟件設(shè)置完成，依據(jù)命令字進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)無線傳輸功能操作。采用GFSK調(diào)制方式，工作于ISM頻段，例如在微波頻段范圍內(nèi)，2.4GHz是一個全球的ISM頻段，使用時無需申請。本文以NORDIC公司射頻芯片nRF24L01為核心，設(shè)計(jì)有源RFID射頻標(biāo)簽。該芯片功耗低，使用1.9疒3.6V工作電源，可采用電池供電，極少的外圍電路，所有高頻元件包括電感、振蕩器等已經(jīng)全部集成在芯片內(nèi)部，采用4mmX4mm QFN封裝，體積很小，發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過軟件設(shè)置完成，配置簡單、一致性好、性能穩(wěn)定且不受外界影響，非常適合用于有源標(biāo)簽應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種基于單片機(jī)的不停車收費(fèi)裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種基于單片機(jī)的不停車收費(fèi)裝置，包括車載射頻前端、車載微處理器、收費(fèi)站微處理器、收費(fèi)站射頻前端和PC機(jī)，車載微處理器與車載射頻前端相連，收費(fèi)站射頻前端與收費(fèi)站微處理器相連，收費(fèi)站微處理器還與PC機(jī)相連，車載射頻前端與收費(fèi)站射頻前端通過無線信號相連接。本實(shí)用新型還具有如下技術(shù)特點(diǎn):所述的車載射頻前端和收費(fèi)站射頻前端均采用nRF24L01射頻芯片。所述的車載微處理器和收費(fèi)站微處理器均采用Atmel89C51單片機(jī)。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r的檢測是否有車輛經(jīng)過，并通過射頻識別技術(shù)判斷車輛的信息，是否有費(fèi)，決定是否讓車輛通行，如果有費(fèi)用就讓車輛通過，沒有費(fèi)用就不讓車輛通過。該裝置能提高車輛檢測和識別的實(shí)時性，減少因汽車在收費(fèi)站停留造成的時間耽誤和通行能力降低，提高交通管理效率。

圖1是本實(shí)用新型連接關(guān)系不意圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的具體內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
具體實(shí)施方式
以下給出本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，需要說明的是本實(shí)用新型并不局限于以下具體實(shí)施例，凡在本申請技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。遵從上述技術(shù)方案，如圖1所示，一種基于單片機(jī)的不停車收費(fèi)裝置，包括車載射頻前端、車載微處理器、收費(fèi)站微處理器、收費(fèi)站射頻前端和PC機(jī)，車載微處理器與車載射頻前端相連，收費(fèi)站射頻前端與收費(fèi)站微處理器相連，收費(fèi)站微處理器還與PC機(jī)相連，車載射頻前端與收費(fèi)站射頻前端通過無線信號相連接。車載射頻前端和車載微處理器安裝在被檢測車輛上；收費(fèi)站射頻前端、收費(fèi)站微處理器和PC機(jī)安裝在收費(fèi)站上。車載部分和收費(fèi)站部分通過射頻技術(shù)通訊，收費(fèi)站側(cè)微處理器和PC機(jī)通過串口通訊，把信息上傳到互聯(lián)網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制，提高交通管理部門的工作效率。所述的車載射頻前端和收費(fèi)站射頻前端均采用nRF24L01射頻芯片，設(shè)計(jì)有源RFID射頻標(biāo)簽。該芯片功耗低，使用1.9V 3.6V工作電源，可采用電池供電，極少的外圍電路，所有高頻元件包括電感、振蕩器等已經(jīng)全部集成在芯片內(nèi)部，采用4_X4_ QFN封裝，體積很小，發(fā)射功率、工作頻率等所有工作參數(shù)全部通過軟件設(shè)置完成，配置簡單、一致性好、性能穩(wěn)定且不受外界影響，非常適合用于有源。nRF24L01具有突發(fā)傳遞(ShockBurst)的收發(fā)工作模式。該模式允許用戶使用較低速經(jīng)微控制器把數(shù)據(jù)傳入HRF24L01芯片，芯片內(nèi)部開辟有FIFO緩存區(qū)，在緩沖區(qū)內(nèi)將數(shù)據(jù)組幀，以高速將數(shù)據(jù)發(fā)射出去。這樣縮短了發(fā)射模塊的發(fā)射時間，減少了發(fā)射模塊的切換次數(shù)，降低了發(fā)射電流損耗，使射頻芯片間歇工作，降低功耗。同時突發(fā)模式使得像89LV51這種低成本和速度相對較慢的微控制器可處理2Mb/s的無線傳輸。在增強(qiáng)型突發(fā)傳遞(Enhanced ShockBurst)模式中，鏈路層以固件形式集成在芯片中，可以在接收到數(shù)據(jù)包后自動回傳應(yīng)答信號ACK，如果發(fā)送端沒有收到應(yīng)答信號，說明檢測到有數(shù)據(jù)丟失，則自動重傳丟失的數(shù)據(jù)包。HRF24L01用增強(qiáng)型突發(fā)傳遞模式處理了所有鏈路層的高速操作，使雙向鏈路的通信更易于控制和實(shí)現(xiàn)，由于系統(tǒng)微控制器不需要具備硬件SPI接口，使系統(tǒng)成本進(jìn)一步降低。微控制器無需參與整個雙向鏈路的通信，降低了微控制器的功耗。芯片提供掉電模式(Power Down mode),在此工作模式下,器件的所有功能除SPI接口外全部關(guān)閉，使得芯片的消耗電流最低。寄存器的值全部保留，可以在芯片處于掉電模式下與微處理器通信。芯片還提供待機(jī)模式(Standby mode)。為減小電流損耗，部分內(nèi)部振蕩器停振，RF收發(fā)單元停止工作，系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)模式I。待機(jī)模式II在待機(jī)模式I的基礎(chǔ)上激活了部分必須的時鐘緩存器。這兩種模式都是為了減小功耗而設(shè)計(jì)的，具有最小化平均消耗電流以及較短的喚醒時間。射頻芯片nRF24L01的供電采用LMl 117 3.3供電，射頻芯片nRF24L01工作在電壓范圍1.9V 3.6V，LMl117 3.3是一個低壓差電壓調(diào)節(jié)器，提供電流限制和熱保護(hù)，確保輸出電壓的精度在±1%以內(nèi)，工作比較穩(wěn)定，這樣可以延長射頻芯片的工作壽命，延長檢修或者更換周期，有利于設(shè)備的維護(hù)。所述的車載微處理器和收費(fèi)站微處理器均米用Atmel89C51單片機(jī)。Atmel89C51單片機(jī)的特點(diǎn)是8位CPU，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；32根I/O線；外部存貯器尋址范圍ROM、RAM64K ；2個16位的定時器/計(jì)數(shù)器；5個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級；全雙工串行口 ；布爾處理器。Atmel89C51能實(shí)時控制射頻芯片的收發(fā)信息，并通過串口傳遞給PC機(jī)信息，達(dá)到聯(lián)網(wǎng)控制目的。本實(shí)用新型的電子元器件之間的端口連接本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)電子元器件的說明書按照常規(guī)連接方式進(jìn)行連接。本實(shí)用新型的工作流程如下:車輛的點(diǎn)火開關(guān)啟動，車載微處理器開始上電初始化，收費(fèi)站微處理器、車載射頻前端和收費(fèi)站射頻前端上電初始化。當(dāng)車輛沒到收費(fèi)站時，車載微處理器進(jìn)入掉電節(jié)能模式，一旦進(jìn)入收費(fèi)站檢測區(qū)，車載射頻前端被喚醒，收費(fèi)站射頻前端會發(fā)射信號給車載射頻前端，進(jìn)行匹配，然后車載微處理器控制車載射頻前端向收費(fèi)站射頻前端發(fā)送信息，收費(fèi)站射頻前端收到信息后，收費(fèi)站射頻前端進(jìn)入待機(jī)模式，收費(fèi)站微處理器通過SPI接口讀取收費(fèi)站射頻前端收到的數(shù)據(jù)，然后收費(fèi)站微處理器把收到的信息通過串口傳給PC機(jī)，PC機(jī)在聯(lián)網(wǎng)查詢該車輛是否有充足的費(fèi)用和該車輛是否合法，如果合法且費(fèi)用充足則不停車通行，如果沒有費(fèi)用或者車輛不合法就禁止車輛通行。
權(quán)利要求1.一種基于單片機(jī)的不停車收費(fèi)裝置，其特征在于，包括車載射頻前端、車載微處理器、收費(fèi)站微處理器、收費(fèi)站射頻前端和PC機(jī)，車載微處理器與車載射頻前端相連，收費(fèi)站射頻前端與收費(fèi)站微處理器相連，收費(fèi)站微處理器還與PC機(jī)相連，車載射頻前端與收費(fèi)站射頻前端通過無線信號相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的不停車收費(fèi)裝置，其特征在于，所述的車載射頻前端和收費(fèi)站射頻前端均采用nRF24L01射頻芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的基于單片機(jī)的不停車收費(fèi)裝置，其特征在于，所述的車載微處理器和收費(fèi)站微處理器均采用Atmel89C51單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于單片機(jī)的不停車收費(fèi)裝置，包括車載射頻前端、車載微處理器、收費(fèi)站微處理器、收費(fèi)站射頻前端和PC機(jī)，車載微處理器與車載射頻前端相連，收費(fèi)站射頻前端與收費(fèi)站微處理器相連，收費(fèi)站微處理器還與PC機(jī)相連，車載射頻前端與收費(fèi)站射頻前端通過無線信號相連接。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r的檢測是否有車輛經(jīng)過，并通過射頻識別技術(shù)判斷車輛的信息，是否有費(fèi)，決定是否讓車輛通行，如果有費(fèi)用就讓車輛通過，沒有費(fèi)用就不讓車輛通過。該裝置能提高車輛檢測和識別的實(shí)時性，減少因汽車在收費(fèi)站停留造成的時間耽誤和通行能力降低，提高交通管理效率。
文檔編號G07B15/06GK202976218SQ20122058747
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者孫恩民, 趙玉河, 王少勇, 郭建亭, 呂魁超, 梁景雨, 馬強(qiáng), 孫益民 申請人:長安大學(xué)