秦安碧

【摘要】為了提高高速路收費(fèi)站的管理系統(tǒng)效率，實(shí)現(xiàn)智能通過收費(fèi)站。我們制作了基于RFSIM技術(shù)的高速路智能管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以盛群單片機(jī)HT32為核心，外接RFSIM射頻讀卡器、LED點(diǎn)陣顯示屏、步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器、壓力傳感器等。其主要功能包括在高速路收費(fèi)站用LED點(diǎn)陣顯示車型、費(fèi)用和重量;步進(jìn)電機(jī)抬道閘桿;光電傳感器檢測車的到來;RFSIM射頻讀卡器遠(yuǎn)距離通過手機(jī)錢包扣取費(fèi)用。實(shí)現(xiàn)了高速路收費(fèi)站不停車智能收費(fèi)功能，大大的提高了通行效率，有效的解決了現(xiàn)當(dāng)前高速路收費(fèi)站存在的問題。該系統(tǒng)不僅方便收費(fèi)站，同時也方便車主的使用，而且成本較低、操作簡便、功能多樣、易于實(shí)現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】RFSIM;智能收費(fèi);不停車

一、系統(tǒng)介紹

1.創(chuàng)作動機(jī)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，車是我們在出行中必備的交通工具，且高速路也是四通八達(dá)了，加上節(jié)假日7座以下小車免收過路費(fèi)。導(dǎo)致高速路收費(fèi)站收費(fèi)速度慢容易造成堵車、人力、物力的損耗矛盾現(xiàn)象普遍存在，影響了人們的出行及高速路的通行效率。所以急需一套高速路智能收費(fèi)系統(tǒng)解決此現(xiàn)象。

2.創(chuàng)作目的

為了解決堵車、人力、物力的損耗矛盾現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)具有能夠遠(yuǎn)距離的身份識別，自動測重和手機(jī)付費(fèi)功能，基本替代了傳統(tǒng)的人工收費(fèi)。

3.作品創(chuàng)新點(diǎn)

通過利用RFSIM技術(shù)，采用單片機(jī)HT46F49E等多個功能模塊搭建的高速智能收費(fèi)系統(tǒng)。提高了車輛的通行效率和停車場的工作效率，在一定程度上替代了人工操作。為收費(fèi)站的暢通運(yùn)行帶來了方便、降低了人力資源成本。

二、系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)的工作原理是在入口處當(dāng)一號傳感器檢測到有車到來時，RFSIM射頻讀卡器讀取到手機(jī)信號，將讀取的信息傳送給盛群單片機(jī)處理。由單片機(jī)驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)抬桿，小車進(jìn)入重力感應(yīng)區(qū)，同時LED上顯示重量、過路費(fèi)、車型。當(dāng)小車通過道閘桿下的二號傳感器時此時道閘桿下降，LED顯示屏自動清零。如果用戶手機(jī)沒有錢或費(fèi)用不夠時，通過獨(dú)立鍵盤的一號按鈕提醒工作人員或通過自己手工付費(fèi)，離開收費(fèi)站，方便輕松的解決了停車場的管理和通行問題。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型圖如圖3-1所示：

圖3-1 高速路收費(fèi)站智能收費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型圖

三、系統(tǒng)功能

1.功能

DC-DC穩(wěn)壓電源功能：電源采用LM2576電路分別為本系統(tǒng)的整個模塊供電，采用兩片LM2576的輸出電壓分別為5V和12V。

RFSIM射頻讀卡器：此功能采用2.4G RFSIM讀卡器，該讀卡器供電電源為12V，利用485轉(zhuǎn)TTL模塊實(shí)現(xiàn)RFSIM讀卡器與單片機(jī)通信，將讀取到的手機(jī)信號傳給單片機(jī)處理。

智能傳感器功能：本功能采用的核心元件是E3F-DS30C4，該傳感器工作電壓為5V，輸出信號類型為數(shù)字量。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)沒有檢測到車輛時輸出高電平，當(dāng)檢測到物體時輸出低電平。J9為入口傳感器，用于檢測停車場入口是否有車輛;J10為出口傳感器，用于檢測停車場出口是否有車輛;J11、J8為防砸傳感器，用于檢測車輛是否通過道閘。

點(diǎn)陣LED顯示功能：該功能在本系統(tǒng)主要顯示車型、過路費(fèi)、重量。主要采用64*64LED點(diǎn)陣進(jìn)行顯示，供電電源為5V，通過8片74HC595串并轉(zhuǎn)換芯片控制列，兩片74LS138譯碼器級聯(lián)控制行。

步進(jìn)電機(jī)智能開關(guān)閘功能：本模功能采用兩相步進(jìn)電機(jī)，外加電機(jī)驅(qū)動器。電機(jī)的供電電壓為12V。本模塊運(yùn)用了兩個步進(jìn)電機(jī)分別控制出入口道閘，由于盛群單片機(jī)的PFD引腳只有一個，為了同時控制兩個電機(jī)，我們采用了用繼電器來切換兩個電機(jī)的工作，單片機(jī)的PC0引腳用于控制繼電器，PC4和PA7腳分別接入口和出口電機(jī)的方向控制端。

2.特色

（1）將最新的RFSIM技術(shù)應(yīng)用在高速路收費(fèi)系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了智能收費(fèi)及付費(fèi)，實(shí)現(xiàn)無人值守，收費(fèi)站自動收費(fèi)提高收費(fèi)工作的效率。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，手機(jī)支付的用戶將會迅速更加，這也給三大運(yùn)營商移動、聯(lián)通、電信帶來了經(jīng)濟(jì)效益，由此可見本作品具有廣闊的市場前景。

（2）采用射頻識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛不停車通過道閘，即方便業(yè)主又可有效減輕收費(fèi)人員工作強(qiáng)度，還有提升收費(fèi)站形象。

（3）收費(fèi)系統(tǒng)道閘采用智能控制與手動控制相結(jié)合，到智能控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，仍可通過手動控制方式實(shí)現(xiàn)車輛的正常通過。

（4）射頻識別模塊與光電傳感器結(jié)合，可有效判斷車輛進(jìn)出，實(shí)現(xiàn)道閘自動無誤控制。

（5）采用光電傳感器能夠精確檢測車輛通過全過程，可精確計(jì)算出道閘應(yīng)該關(guān)閉的時間，對不同車速的車輛均不會出現(xiàn)因閘門開啟時間短而誤傷車輛。

四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.硬件部分

系統(tǒng)采用可重復(fù)燒錄的盛群單片機(jī)HT32為主控芯片，共分為5大核心模塊，電源模塊、64*64LED點(diǎn)陣顯示模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路模塊、傳感器電路、RFSIM射頻讀卡器模塊。電源模塊為系統(tǒng)提供電源，LED點(diǎn)陣模塊用于顯示過路費(fèi)，步進(jìn)電機(jī)模塊用于抬道閘桿，先進(jìn)地RFSIM射頻讀卡器用于讀取手機(jī)信息和扣取費(fèi)用，傳感器用于檢測車輛到來以及提醒單片機(jī)驅(qū)動電機(jī)降桿功能。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)框圖

2.軟件流程圖

軟件流程圖見圖2所示。