CN107729785B - 高速公路通行卡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高速公路通行卡，该高速公路通行卡包括电池模块、工作系统、检波模块和供电控制模块，该工作系统包括控制电路以及用于与高速公路入口读卡器和高速公路出口读卡器通信的第一无线通信模块；该检波模块用于对高速公路入口读卡器的信号进行检波，并根据高速公路入口读卡器的信号向该供电控制模块输出开启信号；该控制电路用于当通过该第一无线通信模块识别到该高速公路出口读卡器发送的出口标识信号后向该供电控制模块输出关闭信号；该供电控制模块用于当接收到该开启信号后控制该电池模块与该工作系统之间导通，以及当接收到该关闭信号后控制该电池模块与该工作系统之间断开。本发明提供的高速公路通行卡能够减少电量损耗。

Description

高速公路通行卡
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，具体涉及一种高速公路通行卡。
背景技术
目前高速公路出入口收费采用的CPC复合通行卡都集成路径标识的功能，而实现这些功能都需要通过有限容量的电池对硬件系统提供电源。复合通行卡在刷完出口之后处于一种深度休眠状态，而这种深度休眠状态仍会持续消耗电量，增加电池损耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高速公路通行卡，能够减少电量损耗。
为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种高速公路通行卡，包括电池模块、工作系统、检波模块和供电控制模块，所述工作系统包括控制电路以及用于与高速公路入口读卡器和高速公路出口读卡器通信的第一无线通信模块；
所述检波模块用于对高速公路入口读卡器的信号进行检波，并根据高速公路入口读卡器的信号向所述供电控制模块输出开启信号；
所述控制电路用于当通过所述第一无线通信模块识别到所述高速公路出口读卡器发送的出口标识信号后向所述供电控制模块输出关闭信号；
所述供电控制模块用于当接收到所述开启信号后控制所述电池模块与所述工作系统之间导通，使所述电池模块对所述工作系统进行供电，以及当接收到所述关闭信号后控制所述电池模块与所述工作系统之间断开，以使所述电池模块停止对所述工作系统供电。
优选地，所述供电控制模块包括第一信号接收单元、第二信号接收单元以及开关单元；
所述第一信号接收单元与所述检波模块相连，所述第二信号接收单元与所述控制电路相连；
所述开关单元与所述第一信号接收单元、所述第二信号接收单元、所述电池模块的电源输出端、所述工作系统的电源输入端相连。
优选地，所述开关单元包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第一电阻、第二电阻、第一电容；
其中，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的漏极连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一PMOS管的漏极、所述工作系统的电源输入端以及所述第一电容的第一端，所述第一PMOS管的源极连接所述电池模块的电源输出端，所述第一NMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极以及所述第一信号接收单元，所述第一电容的第二端接地；
所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的漏极连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第二PMOS管的漏极，所述第二PMOS管的源极连接所述电池模块的电源输出端，所述第二NMOS管的栅极连接所述第二信号接收单元、所述第二PMOS管的栅极、所述第一NMOS管的漏极，所述第二电阻的第一端还连接所述第一NMOS管的栅极、所述第一PMOS管的栅极。
优选地，所述第一信号接收单元包括第一NPN三极管、第二电容和第三电阻；
所述第一NPN三极管的基极连接所述第三电阻的第一端，所述第一NPN三极管的发射极接地，所述第一NPN三极管的集电极连接所述第一NMOS管的栅极以及所述第一PMOS管的栅极；
所述第三电阻的第二端连接所述检波模块、所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端接地。
优选地，所述第二信号接收单元包括第二NPN三极管、第三电容和第四电阻；
所述第二NPN三极管的基极连接所述第四电阻的第一端，所述第二NPN三极管的发射极接地，所述第二NPN三极管的集电极连接所述第二NMOS管的栅极、所述第二PMOS管的栅极以及所述第一NMOS管的漏极；
所述第四电阻的第二端连接所述控制电路、所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端接地。
优选地，所述第一无线通信模块为13.56MHz无线通信模块；
所述13.56MHz无线通信模块包括13.56MHz唤醒电路以及13.56MHz读写电路。
优选地，所述检波模块为所述13.56MHz唤醒电路中的检波电路。
优选地，所述工作系统还包括用于与路径识别基站通信的第二无线通信模块。
优选地，所述第二无线通信模块为5.8GHz无线通信模块。
优选地，所述控制电路包括MCU。
本发明提供的高速公路通行卡，通过供电控制模块对高速公路通行卡的工作系统进行供电控制，可以实现在高速公路入口控制电池模块对工作系统供电，在高速公路出口控制电池模块停止对工作系统供电，从而能够减少电量损耗。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种高速公路通行卡的示意图；
图2是本发明实施方式提供的另一种高速公路通行卡的示意图；
图3是本发明实施方式提供的一种供电控制模块的示意图；
图4是本发明实施方式提供的一种检波电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1，图1是本发明实施方式提供的一种高速公路通行卡的示意图，该高速公路通行卡包括电池模块1、工作系统2、检波模块3和供电控制模块4，所述工作系统包括控制电路21以及用于与高速公路入口读卡器和高速公路出口读卡器通信的第一无线通信模块22；
所述检波模块用于对高速公路入口读卡器的信号进行检波，并根据高速公路入口读卡器的信号向所述供电控制模块输出开启信号；
所述控制电路用于当通过所述第一无线通信模块识别到所述高速公路出口读卡器发送的出口标识信号后向所述供电控制模块输出关闭信号；
所述供电控制模块用于当接收到所述开启信号后控制所述电池模块与所述工作系统之间导通，使所述电池模块对所述工作系统进行供电，以及当接收到所述关闭信号后控制所述电池模块与所述工作系统之间断开，以使所述电池模块停止对所述工作系统供电。
本发明实施方式提供的高速公路通行卡，通过供电控制模块对高速公路通行卡的工作系统进行供电控制，可以实现在高速公路入口控制电池模块对工作系统供电，在高速公路出口控制电池模块停止对工作系统供电，从而能够减少电量损耗。
其中，在本发明实施方式中，所述第一无线通信模块可以为13.56MHz无线通信模块，其可以包括13.56MHz唤醒电路以及13.56MHz读写电路。当13.56MHz唤醒电路接收到高速公路入口读卡器或者高速公路出口读卡器的射频信号后产生唤醒信号，并将该唤醒信号发送至控制电路，将控制电路唤醒，使控制电路读取13.56MHz读写电路与高速公路入口读卡器或者高速公路出口读卡器之间的射频无线通信交互内容；
优选地，所述检波模块为所述13.56MHz唤醒电路中的检波电路，由于目前高速公路通行卡中的13.56MHz唤醒电路通常包括检波电路，因此，可以利用13.56MHz唤醒电路的检波电路作为上述的检波模块，当本发明实施方式中的高速公路通过卡在刷入口时，13.56MHz唤醒电路中的检波电路受高速公路入口读卡器的13.56Mhz场强作用并将该信号进行检波，之后向供电控制模块输出开启信号，需要说明的是，13.56MHz唤醒号在离开读卡器的13.56Mhz场强时产生，可以保证控制电路在被唤醒信号唤醒时电池模块已对工作系统供电。
参见图2，图2是本发明实施方式提供的另一种高速公路通行卡的示意图，该高速公路通行卡包括电池模块100、工作系统200以及供电控制模块300；
其中，工作系统200包括控制电路210、第一无线通信模块220以及第二无线通信模块230；
第一无线通信模块220用于与高速公路入口读卡器和高速公路出口读卡器通信，以获取高速公路入口/出口信息，其包括13.56MHz唤醒电路221以及13.56MHz读写电路222，13.56MHz唤醒电路221包括检波电路，该检波电路用于向控制电路发送唤醒信号，还用于向供电控制模块300输出开启信号；
第二无线通信模块230用于与路径识别基站通信，以接收路径识别基站发送的路径标识信息，例如，所述第二无线通信模块230可以为5.8GHz无线通信模块；
控制电路210用于控制第一无线通信模块220以及第二无线通信模块230，并通过第一无线通信模块220获取高速公路入口/出口信息，通过第二无线通信模块230接收路径识别基站发送的路径标识信息，以记录车辆行驶经过的路径识别基站，进而判断车辆在高速公路出、入口之间行驶的路径，从而实现精确计费，此外，控制电路210还用于当通过第一无线通信模块识别到高速公路出口读卡器发送的出口标识信号后向供电控制模块输出关闭信号；
供电控制模块300用于当接收到开启信号后控制所述电池模块100与所述工作系统200之间导通，使所述电池模块100对所述工作系统200进行供电，以及当接收到所述关闭信号后控制所述电池模块100与所述工作系统200之间断开，以使所述电池模块100停止对所述工作系统200供电；
其中，所述供电控制模块300可以包括第一信号接收单元、第二信号接收单元以及开关单元；
所述第一信号接收单元与所述检波模块相连，所述第二信号接收单元与所述控制电路相连；
所述开关单元与所述第一信号接收单元、所述第二信号接收单元、所述电池模块的电源输出端、所述工作系统的电源输入端相连；
例如，参见图3，图3是本发明实施方式提供的一种供电控制模块的示意图，所述开关单元包括第一NMOS管Q2、第二NMOS管Q5、第一PMOS管Q3、第二PMOS管Q6、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1；
其中，所述第一NMOS管Q2的源极接地，所述第一NMOS管Q2的漏极连接所述第一电阻R1的第一端，所述第一电阻R1的第二端连接所述第一PMOS管Q3的漏极、所述工作系统的电源输入端SYS-VCC(正极)以及所述第一电容C1的第一端，所述第一PMOS管Q3的源极连接所述电池模块的电源输出端BAT-VCC(电池模块的正极)，所述第一NMOS管Q2的栅极连接所述第一PMOS管Q3的栅极以及所述第一信号接收单元，所述第一电容C1的第二端接地；
所述第二NMOS管Q5的源极接地，所述第二NMOS管Q5的漏极连接所述第二电阻R2的第一端，所述第二电阻R2的第二端连接所述第二PMOS管Q6的漏极，所述第二PMOS管Q6的源极连接所述电池模块的电源输出端BAT-VCC(电池模块的正极)，所述第二NMOS管Q5的栅极连接所述第二信号接收单元、所述第二PMOS管Q6的栅极、所述第一NMOS管Q2的漏极，所述第二电阻R2的第一端还连接所述第一NMOS管Q2的栅极、所述第一PMOS管Q3的栅极。
所述第一信号接收单元包括第一NPN三极管Q1、第二电容C2和第三电阻R3；
所述第一NPN三极管Q1的基极连接所述第三电阻R3的第一端，所述第一NPN三极管Q1的发射极接地，所述第一NPN三极管Q1的集电极连接所述第一NMOS管Q2的栅极以及所述第一PMOS管Q3的栅极；
所述第三电阻R3的第二端连接检波模块(即13.56MHz唤醒电路221的检波电路，以接收开启信号POWER-ON)、所述第二电容C2的第一端，所述第二电容C2的第二端接地。
所述第二信号接收单元包括第二NPN三极管Q4、第三电容C3和第四电阻R4；
所述第二NPN三极管Q4的基极连接所述第四电阻R4的第一端，所述第二NPN三极管Q4的发射极接地，所述第二NPN三极管Q4的集电极连接所述第二NMOS管Q5的栅极、所述第二PMOS管Q6的栅极以及所述第一NMOS管Q2的漏极；
所述第四电阻R4的第二端连接所述控制电路(以接收关闭信号POWER-OFF)、所述第三电容C3的第一端，所述第三电容C3的第二端接地。
通过上述的供电控制模块可以实现高速公路通行卡刷入口时实现系统上电，刷出口时实现系统掉电；
其中，入口上电控制过程如下：
通行卡在刷入口时，13.56MHz唤醒电路221的检波电路受高速公路入口读卡器的13.56Mhz场强作用并将该信号进行检波，得到一个高电平信号输出到第一NPN三级管Q1，Q1的基极受高电平控制随即导通；导通的Q1将第一NMOS管Q2的栅极拉低，使Q2截止；同时拉低第一PMOS管Q3的栅极使其导通；Q3的源极连接电池模块的正极，漏极输出到工作系统的电源输入端SYS-VCC(正极)，同时经过第一电阻R1(起限流作用)连接Q2的漏极、Q4的集电极、Q5和Q6的栅极；Q3的导通电池模块与工作系统之间导通，进而使工作系统上电工作；Q3的导通以及Q2的截止拉高了Q5以及Q6的栅极，使得Q5导通，Q6截止；Q5的源极接地，漏极通过第二电阻R2(起限流作用)与Q6的漏极相连，Q6的源极接入电池模块的电源输出端BAT-VCC(电池模块的正极)；Q5的导通以及Q6的截止进一步拉低Q2以及Q3的栅极，这正好促使Q2截止且Q3导通，从而Q2，Q3，Q5，Q6四个MOS管形成一个电平状态互锁的桥，从而保证通行卡离开了13.56Mhz场强后依然能够保持上电的状态；
出口掉电过程如下：
通行卡在完成刷出口后，MCU(控制电路210)通过判断出入口状态并识别到是出口标识信息时，随即通过连接第二NPN三极管Q4基极的IO口输出一个高电平，促使Q4导通；Q4的发射极接地，集电极与Q5、Q6的栅极连接；导通的Q4将第二NMOS管Q5栅极拉低，使Q5截止；同时拉低第二PMOS管Q6的栅极使其导通；Q6的源极连接电池模块的电源输出端BAT-VCC(电池模块的正极)，漏极经过第二电阻R2(起限流作用)连接Q5的漏极、Q1的集电极、Q2和Q3的栅极；Q6的导通和Q5的截止拉高了Q3和Q2的栅极，导致Q2导通，Q3截止，电池模块输出到工作系统的通路被阻隔断开，工作系统掉电；Q3的截止以及Q2的导通又反过来拉低了Q5以及Q6的栅极，进一步使Q6导通，Q5截止，从而Q2，Q3，Q5，Q6四个MOS管形成一个电平状态互锁的桥，从而保证卡离开了13.56Mhz场强后依然能够保持掉电的状态；
另外，由于上述电路使用电容稳定瞬间电压，以保证每个晶体管或MOS管的控制电平，而电容在放电过程中需要时间，因此通过第三电阻R3(大小可以为100K)可以实现对Q1控制端滤波稳压电容的快速释放。
其中，上述检波电路可以如图4所示，其包括二极管D3、二极管D4、二极管D6、二极管D7、电容C33、电容C36、电容C37、电阻R9以及天线U15。
本发明实施方式提供的高速公路通行卡，可以实现通行卡在离开高速公路出口后零耗电，减轻电池的负担，此外，通过上述供电控制模块使通行卡离开高速公路出口后工作系统完全掉电，可以根据实际功能需求拓宽对其他主控芯片的选择范围，一定程度上降低对芯片休眠电流的要求，同时可以降低对电源滤波电容等器件的要求。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种高速公路通行卡，其特征在于，包括电池模块、工作系统、检波模块和供电控制模块，所述工作系统包括控制电路以及用于与高速公路入口读卡器和高速公路出口读卡器通信的第一无线通信模块；
所述检波模块用于对高速公路入口读卡器的信号进行检波，并根据高速公路入口读卡器的信号向所述供电控制模块输出开启信号；
所述控制电路用于当通过所述第一无线通信模块识别到所述高速公路出口读卡器发送的出口标识信号后向所述供电控制模块输出关闭信号；
所述供电控制模块用于当接收到所述开启信号后控制所述电池模块与所述工作系统之间导通，使所述电池模块对所述工作系统进行供电，以及当接收到所述关闭信号后控制所述电池模块与所述工作系统之间断开，以使所述电池模块停止对所述工作系统供电；
所述第一无线通信模块为13.56MHz无线通信模块；
所述13.56MHz无线通信模块包括13.56MHz唤醒电路以及13.56MHz读写电路，所述检波模块为所述13.56MHz唤醒电路中的检波电路；
所述供电控制模块包括第一信号接收单元、第二信号接收单元以及开关单元；
所述第一信号接收单元与所述检波模块相连，所述第二信号接收单元与所述控制电路相连；
所述开关单元与所述第一信号接收单元、所述第二信号接收单元、所述电池模块的电源输出端、所述工作系统的电源输入端相连；
所述开关单元包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第一电阻、第二电阻、第一电容；
其中，所述第一NMOS管的源极接地，所述第一NMOS管的漏极连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一PMOS管的漏极、所述工作系统的电源输入端以及所述第一电容的第一端，所述第一PMOS管的源极连接所述电池模块的电源输出端，所述第一NMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极以及所述第一信号接收单元，所述第一电容的第二端接地；
所述第二NMOS管的源极接地，所述第二NMOS管的漏极连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第二PMOS管的漏极，所述第二PMOS管的源极连接所述电池模块的电源输出端，所述第二NMOS管的栅极连接所述第二信号接收单元、所述第二PMOS管的栅极、所述第一NMOS管的漏极，所述第二电阻的第一端还连接所述第一NMOS管的栅极、所述第一PMOS管的栅极。
2.根据权利要求1所述的高速公路通行卡，其特征在于，所述第一信号接收单元包括第一NPN三极管、第二电容和第三电阻；
所述第一NPN三极管的基极连接所述第三电阻的第一端，所述第一NPN三极管的发射极接地，所述第一NPN三极管的集电极连接所述第一NMOS管的栅极以及所述第一PMOS管的栅极；
所述第三电阻的第二端连接所述检波模块、所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端接地。
3.根据权利要求1所述的高速公路通行卡，其特征在于，所述第二信号接收单元包括第二NPN三极管、第三电容和第四电阻；
所述第二NPN三极管的基极连接所述第四电阻的第一端，所述第二NPN三极管的发射极接地，所述第二NPN三极管的集电极连接所述第二NMOS管的栅极、所述第二PMOS管的栅极以及所述第一NMOS管的漏极；
所述第四电阻的第二端连接所述控制电路、所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端接地。
4.根据权利要求1所述的高速公路通行卡，其特征在于，所述工作系统还包括用于与路径识别基站通信的第二无线通信模块。
5.根据权利要求4所述的高速公路通行卡，其特征在于，所述第二无线通信模块为5.8GHz无线通信模块。
6.根据权利要求1所述的高速公路通行卡，其特征在于，所述控制电路包括MCU。
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