您当前位置:设计在线网 >> 仪器仪表 >> 浏览文章

基于信息钮扣的智能公交投币箱的设计分析

分享到:
本文章讲述了基于信息钮扣的智能公交投币箱的设计分析.

1 引 言

在我国,公交系统实行投币箱代替售票员以来,大幅提高了公交公司的运营效率。但司机盗窃投币箱内的票款和乘客使用假硬币乘车的事情时有发生,使公司蒙受巨大的经济损失。

除个人素质因素外,主要的原因是投币箱的安全性能差、功能单一。针对此问题,这里设计了一款智能公交投币箱:系统以AT89S52单片机为控制核心,采用Dallas公司的信息纽扣DS1991构成密码锁控制电路,用DS1991的密钥开启投币箱的密码锁。每个分区都具有64位密码和识别区、安全性能非常高、可以避免因密码锁安全性能差而导致车票失窃的事件发生。信息钮扣DS1991与单片机之间的数据传递采用单总线协议,数据传递只需将DS1991的数据线与单片机的I/O口短暂接触即可完成。根据真、假硬币使用的合金材料不相同,系统采用电涡流传感器检测硬币的真假,可有效地防止乘客使用假硬币乘坐公交车。

2 系统结构框图和组成原理

基于DS1991的智能公交投币箱的结构框图如图1所示:

系统的工作原理:若使用合法授权的DS1991与单片机的I/O口短暂接触,单片机将存储器的数据和时钟数据写入DS1991密钥子存储区,然后单片机开启投币箱的电子密码锁。若使用非授权的DS1991或其他的单总线器件,单片机拒绝开启投币箱的电子密码锁。当系统检测到有假硬币投入,启动假硬币剔除电路,使假硬币从假硬币通道流出投币箱,与此同时蜂鸣器发声。

2.1 DS1991接口电路

本系统采用信息纽扣DS1991,每个DS1991工厂刻入检测过的64位注册码,没有任何两个器件的注册码相同。前8位是1-Wire产品的家族码,接下来的48位是每个器件惟一的序列号,最后8位是前面56位码的CRC校验码。它内部有安全可靠的1152位的密码保护存储器和512位的非密码保护存储器。1152位的密码保护存储器被分成3个分区,每分区包含384位,每个密钥子区都具有64位密码和识别区,对密钥子存储区的读/写操作均需进行密码验证。512位的非密码保护存储器主要用于加密数据的拷贝,以保证数据的完整性。DS1991存储器图如图2所示:

DS1991封装于直径为16 mm、厚约6 mm的不锈钢外壳中。它具有双向通讯功能,数据传输使用单总线协议,按照单总线协议,仅用1根数据线和地线即可与外界进行信息交换。DS1991属于漏极开路的单总线器件,DS1991的连接I/O必须是双向的,而且必须在I/O口外接一个4.7 kΩ的上拉电阻。单片机与DS1991的传输速率可达16.3 kb/s,所以信息钮扣DS1991与单片机之间的信息传递,只需将DS1991的数据线和单片机的I/O口短暂接触(轻轻一碰)即可完成。DS1991接口电路如图3所示:

信息钮扣DS1991充当投币箱系统、公交公司后台管理系统之间数据传递的桥梁。信息钮扣DS1991与单片机进行信息交换,必须先进行初始化和ROM操作,之后才能进行存储器的读写操作。

初始化:DS1991初始化时序如如图4所示:

单总线上所有的传输操作均从初始化过程开始。初始化过程由单片机发出的复位脉冲和单片机收应答脉冲组成。若DS1991在I/O线上,则在TPDL时将数据线拉低,产生应答负脉冲。

ROM功能命令:如果单片机检测到应答负脉冲,就可以发出4条DS1991支持的ROM功能命令。本系统I/O线只有1个信息钮扣,初始化之后,可跳过64位ROM系列码的匹配,而直接进行存储器的读写操作。

存储器的读写操作:这里只分析数据写入密钥子存储区的操作。首先单片机发写密钥子存储区命令,发密钥子存储区区号和数据目标地址,然后收密钥子存储区识别码,验证64位识别码。若64位的识别码是非授权的识别码,系统存储该信息钮扣的识别码及接入系统的时间,之后单总线器件复位;若64位识别码是公交公司合法授权的识别码,单片机将E2PROM存储器的64位密码发送给DS1991的密钥子存储区。若单片机发送的64位密码和DS1991密钥子存储区的64位密码不相同,DS1991的密钥子存储区拒绝写入数据,单片机P1.3口拒绝输出开锁电压,从而不能开启投币箱的电子密码锁;若单片机发送的64位密码和DS1991密钥子存储区的64位密码相同,单片机将存储器的数据和时钟数据写入DS1991的密钥子存储区,单片机P1.3口输出开锁电压,从而开启投币箱的电子密码锁。

从分析可知:只有使用有合法授权的DS1991(DS1991的识别码合法,DS1991密钥子存储区的64位密码和投币箱E2PROM存储器中的密码相同)接触I/O口,才能开启投币箱的电子密码锁;DS1991不仅具有开启电子密码锁的功能,还具备数据采集功能。DS991采集公交车全部数据包括投币箱合法开启记录和非法试开记录。公司后台管理系统读取DS1991获取的数据,结合公交车辆信息对公交车辆投币箱开启情况进行统计分析,并可作为公交管理的重要依据。

信息钮扣DS1991配发一般采用多级配发,各级信息钮扣DS1991具有不同的开锁权限。最高级为总公司级,可以打开公司所有的公交投币箱门锁,最高级的DS1991权限最大,应当非常安全地保管和使用。第低级为车辆级,只能打开某台公交投币箱门锁。中间级信息钮扣则根据总公司的管理模式灵活分配信息钮扣DS1991的开锁权限。

推荐阅读:
基于DSP的VCM低频主动隔振控制系统设计
什么是交流接触器
探究RFID车牌识别派车管理系统方案
推荐文章  
赞助商链接  
热门排行  
主题推广  
中国设计在线网 All Rights Reserved. 互联网违法和不良信息举报
信息产业部备案号:湘ICP备09001063号