CN110428507A - 一种智能检票验票设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能检票验票设备，属于电子技术领域，包括集成控制主板、触摸屏、闸机、人流传感器、紧急开关、12V外接电源、摄像头、指纹识别模块和身份证阅读器，解决了传统对老旧检票验票设备的改造中不能实现模块化改造、不具备ESD保护功能和无通信接口提示的技术问题，本发明提供多种设备接口，极大的提高了与老旧检票验票设备之间的兼容性，可以适用市面上大多数老旧检票验票设备的改造升级工作，本发明采用集成控制主板的方式，集成度高，实现了模块化改造。

Description

一种智能检票验票设备
技术领域
本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种智能检票验票设备。
背景技术
目前市面上仍然具有众多的老旧检票验票设备，这种老旧检票验票设备均不具备人脸识别功能、二维码识别功能和身份证识别功能，如何对这些老旧检票验票设备进行升级改造是一个艰巨的问题。
目前传统的对老旧检票验票设备的改造的设备具有以下缺点：
1、通信接口单一，不能适用于所有的老旧检票验票设备；
2、成本高，只能做到一种老旧检票验票设备采用一种设备进行改造，不能实现模块化改造；
3、不具备ESD保护功能，极容易出现改造后通信接口干扰大，容易被静电干损坏。
4、无通信接口提示，安装困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能检票验票设备，解决了传统对老旧检票验票设备的改造中不能实现模块化改造、不具备ESD保护功能和无通信接口提示的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种智能检票验票设备，包括集成控制主板、触摸屏、闸机、人流传感器、紧急开关、12V外接电源、摄像头、指纹识别模块和身份证阅读器，触摸屏、闸机、人流传感器、12V外接电源、摄像头、紧急开关、指纹识别模块和身份证阅读器均与集成控制主板电连接；
集成控制主板包括中心控制器、语音单元、维根接口、闸机控制单元、人流检测单元、FLASH存储单元、SD卡接口、电源模块、调试接口、摄像头接口、USB通信单元、串口通信单元、以太网单元、无线通信单元和TFT接口，语音单元、维根接口、闸机控制单元、人流检测单元、FLASH存储单元、SD卡接口、电源模块、调试接口、摄像头接口、USB通信单元、串口通信单元、以太网单元、无线通信单元和TFT接口均与中心控制器电连接；
触摸屏连接TFT接口；指纹识别模块和身份证阅读器均与串口通信单元连接，摄像头连接摄像头接口，人流传感器和紧急开关均与人流检测单元连接，闸机连接闸机控制单元；
维根接口包括第一维根接口和第二维根接口，第一维根接口由光耦G7、光耦G8、电阻R141、电阻R142、电阻R143和电阻R144组成的光电隔离电路构成，
第二维根接口由光耦G9、光耦G10、电阻R141、电阻R142、电阻R143、电阻R144、电阻R145、电阻R146、电阻R147和电阻R148组成的光电隔离电路构成，中心控制器的两个IO口分别通过光耦G7和光耦G8的隔离由输出第一路维根通信接口，中心控制器的另外两个IO口分别通过光耦G9和光耦G10的隔离由输出第二路维根通信接口；
人流检测单元包括紧急情况检检测单元和阻塞检测单元，紧急情况检检测单元包括接口J11、电阻R151、二极管D30、二极管D31、电阻R152、电阻R153、电阻R154、电阻R155、电阻R156、电阻R157、电阻R158、电阻R159、电阻R160、电阻R161、电阻R162、电阻R163、电阻R164、比较器U38、光耦G11和光耦G12,电阻R151的一端连接二极管D30的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D30的负极连接接口J11的1脚，接口J11的1脚还通过电阻R152连接比较器U38的3脚，比较器U38的3脚还通过R155连接地线EGND，电阻R153和电阻R155为比较器U38的2脚的分压电阻；
电阻R158的一端连接二极管D31的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D31的负极连接接口J11的3脚，接口J11的3脚还通过电阻R159连接比较器U38的5脚，比较器U38的5脚还通过R161连接地线EGND，电阻R160和电阻R168为比较器U38的6脚的分压电阻；
比较器U38通过电压EVCC5供电，比较器U38的1脚通过电阻R156、电阻R157和光耦G11组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；
比较器U38的7脚通过电阻R163、电阻R164和光耦G12组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；
接口J11的2脚和4脚均连接地线EGND；
接口J11连接紧急开关；
J11连接紧急开关；
阻塞检测单元包括二极管D32、二极管D33、电阻R165、电阻R166、电阻R167、电阻R168、电阻R169、电阻R170、电阻R171、电阻R172、电阻R173、电阻R174、电阻R175、电阻R176、电阻R177、电阻R178、光耦G13、光耦G14、比较器U39、接口J12、接口J13、电容C3、电容C2和电感L11，
电阻R165的一端连接二极管D32的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D32的负极连接接口J13的1脚，接口J13的1脚还通过电阻R166连接比较器U39的3脚，比较器U39的3脚还通过R168连接地线EGND，电阻R167和电阻R169为比较器U39的2脚的分压电阻；
接口J13的2脚连接地线、3脚通过电感L11连接电源EVCC12，电容C3和电容C2为接口J13的3脚的滤波电容；
电阻R172的一端连接二极管D33的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D33的负极连接接口J12的1脚，接口J12的1脚还通过电阻R173连接比较器U39的5脚，比较器U39的5脚还通过R175连接地线EGND，电阻R174和电阻R176为比较器U39的6脚的分压电阻；
比较器U39通过电压EVCC5供电，比较器U39的1脚通过电阻R170、电阻R171和光耦G13组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；比较器U39的7脚通过电阻R177、电阻R178和光耦G14组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；
接口J13连接人流传感器；
以太网单元包括以太网控制单元、出厂地址选择电路和以太网接口电路，以太网控制单元包括以太网控制芯片U9及其外围电路构成，以太网接口电路由接口J5及其外围电路构成，出厂地址选择电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30和电阻R31，电阻R20一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R27连接地线GND，电阻R20与电阻R27的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD4管脚，电阻R21一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R28连接地线GND，电阻R21与电阻R28的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD3管脚，电阻R22一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R29连接地线GND，电阻R22与电阻R29的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD2管脚，电阻R23一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R30连接地线GND，电阻R23与电阻R30的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD1管脚，电阻R24一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R31连接地线GND，电阻R24与电阻R31的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD0管脚；
闸机控制单元包括闸机信号监测电路和闸机控制电路，闸机控制电路包括接口J16、光耦G2、电阻R122、电阻R57、电阻R58、三极管Q3、LED灯D22、二极管D21、电阻R121和继电器JS1，中心控制器的一个IO口通过由光耦G2和电阻R122构成的光电隔离电路连接电阻R57的一端，电阻R57的另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的基极还通过电阻R58连接地线ENGD，三极管Q3的发射极连接地线EGND、集电极连接LED灯D22的负极，LED灯D22的正极通过电阻R121连接电源EVCC5，继电器JS1的线圈的一端连接电源EVCC5、另一端连接三极管Q3的集电极，继电器JS1的公共端1脚连接接口J16的2脚、常开端3脚连接接口J16的1脚、常闭端4脚连接接口J16的3脚；
闸机信号监测电路包括光耦G1、电阻R124、电阻R123和二极管D5，接口J16的2脚通过由光耦G1、电阻R124和电阻R123构成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口，接口J16的2脚还连接二极管D5的负极，二极管D5的正极连接地线EGND；
继电器JS1驱动闸机；
串口通信单元包括串口通信电路、保护电路和指示灯电路，串口通信电路由串口芯片U28及其外围电路构成，串口芯片U28的17脚和16脚输出一路备用串口通信端、8脚和9脚输出一路串口通信端；
保护电路包括电感L13、电感L14、电感L17、电感L18、电感L19、电感L20、电感L21、电容C66、电容C67、电容C70、电容C71、电容C68和电容C69，电感L17和电容C66构成了串口芯片U28的9脚的LC滤波电路，电感L18和电容C67构成了串口芯片U28的8脚的LC滤波电路，电感L19和电容C68构成了串口芯片U28的16脚的LC滤波电路，电感L20和电容C69构成了串口芯片U28的17脚的LC滤波电路；
串口芯片U28的16脚和17脚分别通过电感L20和电感L19连接接口J4的1脚和2脚，接口J4的3脚连接地线GND，接口J4的1脚和2脚还分别通过电感L13和电感L14连接串口芯片U28的15脚和13脚，串口芯片U28的15脚和13脚连接中心控制器的一个串口、12脚和10脚连接中心控制器的另一个串口；
串口芯片U28的8脚和9脚分别通过电感L18和电感L17连接接口J3的2脚和1脚，接口J3的3脚和4脚连接地线GND、5脚通过电感L21连接电源VCC5，电容C70和电容C71为接口J3的5脚的滤波电容；
指示灯电路包括或门U13、LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11、LED灯D12、电阻R53、电阻R54、电阻R52和电阻R51，或门U13的1脚和2脚均连接串口芯片U28的15脚，或门U13的4脚和5脚均连接串口芯片U28的15脚，或门U13的12脚和13脚均连接串口芯片U28的12脚，或门U13的9脚和10脚均连接串口芯片U28的12脚；
或门U13的3脚、6脚、8脚和11脚分别驱动LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11和LED灯D12，电阻R53、电阻R54、电阻R51和电阻R52分别为LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11和LED灯D12的上拉电阻；
USB通信单元包括USB接口J9、USB接口J10、USB芯片U27及其外围电路、共模电感L16、共模块电感L15、ESD保护器D17、ESD保护器D16、电阻R10、电阻R11、电阻R12、三极管Q6、LED灯D19、电阻R9、电阻R14、电阻R15、电阻R16、三极管Q7、LED灯D20和电阻R13，USB接口9的1脚连接USB芯片U27的8脚、2脚和3脚分别通过共模电感L16连接中心控制器的两个IO口、4脚连接地线GND，USB接口10的1脚连接USB芯片U27的5脚、2脚和3脚分别通过共模电感L15连接中心控制器的两个IO口、4脚连接地线GND；
ESD保护器D17为接口J9提供ESD保护，ESD保护器D16为接口J10提供ESD保护；
接口J9的2脚和3脚分别通过电阻R10和电阻R11连接三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极连接LED灯D19的负极，LED灯D19的正极通过电阻R9连接USB芯片U27的8脚，三极管Q6的发射极连接地线GND，三极管Q6的基极还通过电阻R12连接地线GND；
接口J10的2脚和3脚分别通过电阻R14和电阻R15连接三极管Q7的基极，三极管Q7的集电极连接LED灯D20的负极，LED灯D20的正极通过电阻R13连接USB芯片U27的5脚，三极管Q7的发射极连接地线GND，三极管Q7的基极还通过电阻R16连接地线GND；
电源模块包括VCC5电源模块、EVCC5电源模块、4.2V电源模块和VCC3电源模块，VCC5电源模块包括5V稳压器U2及其外围电路、二极管D8和保险管F1，12V外接电源连接二极管D8的正极，二极管D8的负极通过保险管F1连接5V稳压器U2的输入端，12V外接电源输出电源EVCC12V和地线EGND，5V稳压器U2输出电源VCC5和地线GND，EVCC5电源模块包括稳压器U7及其外围电路，稳压器U7的输入端连接电源EVCC12V、输出端输出电源EVCC5和地线EGND；4.2V电源模块包括4.2V稳压器U8及其外围电路，4.2V稳压器U8的输入端连接电源EVCC5、输出端输出电源4.2V，VCC3电源模块包括3.3V稳压器U4及其外围电路，3.3V稳压器U4的输入端连接电池电压VCC5、输出端输出电源VCC3；所述电源4.2V为无线通信单元供电。
优选的，所述阻塞检测单元还包括电感L10，电感L10的一端连接所述电源EVCC5、另一端连接所述接口J13的3脚。
优选的，所述二极管D5为TVS二极管SMAJ15CA；所述串口芯片U28的型号为MAX3223CUP。
优选的，所述人流传感器为红外对射。
优选的，所述语音单元包括语音模块及其外围电路和功放电路，语音模块的型号为SYN6658，功放电路由功放芯片及其外围电路构成，功放芯片的型号为TPA3110D2。
优选的，所述中心控制器的型号为EasyARM-i.MX287；所述FLASH存储单元的型号为FLASH存储器AT24C512及其外围电路；所述摄像头接口为所述中心控制器提供的SPI接口；所述TFT接口为所述中心控制器提供的FTF接口；所述SD卡接口为所述中心控制器提供的一组IO口；所述以太网控制芯片U9的型号为DP83848K；所述共模电感L16和所述共模电感L17的型号均为WCM-3216-900T；所述ESD保护器D16和所述ESD保护器D17的型号均为PRTR5V0U2X；所述或门U13的型号为SN74HC32；所述以太网接口J5的型号为J0026D01BNL；所述比较器U38和所述比较器U39的型号为LM393DR。
优选的，所述无线通信单元为CDMA模块、3G模块或4G模块或5G模块。
本发明所述的一种智能检票验票设备，解决了传统对老旧检票验票设备的改造中不能实现模块化改造、不具备ESD保护功能和无通信接口提示的技术问题，本发明提供多种设备接口，极大的提高了与老旧检票验票设备之间的兼容性，可以适用市面上大多数老旧检票验票设备的改造升级工作，本发明采用集成控制主板的方式，集成度高，实现了模块化改造；本发明提供多种通信接口，并提供ESD保护和通信接口的滤波电路，杜绝了通信接口干扰大和容易静电损坏的现象；本发明提供了基本的摄像头设备接口和身份证识别器的接口，可以在老旧检票验票设备上实现身份证识别、人脸识别和二维码识别功能等。
附图说明
图1是本发明的系统构架示意图；
图2是本发明的中心控制器的电路图；
图3是本发明的人流检测单元的电路图；
图4是本发明的维根接口的电路图；
图5是本发明的以太网单元的电路图；
图6是本发明的电源模块的电路图；
图7是本发明的闸机控制电路的电路图；
图8是本发明的闸机信号监测电路的电路图；
图9是本发明的串口通信电路和保护电路的电路图；
图10是本发明的串口通信单元的指示灯电路的电路图；
图11是本发明的USB通信单元的电路图。
具体实施方式
由图1-图11所示的一种智能检票验票设备，包括集成控制主板、触摸屏、闸机、人流传感器、紧急开关、12V外接电源、摄像头、指纹识别模块和身份证阅读器，触摸屏、闸机、人流传感器、12V外接电源、摄像头、紧急开关、指纹识别模块和身份证阅读器均与集成控制主板电连接；
集成控制主板包括中心控制器、语音单元、维根接口、闸机控制单元、人流检测单元、FLASH存储单元、SD卡接口、电源模块、调试接口、摄像头接口、USB通信单元、串口通信单元、以太网单元、无线通信单元和TFT接口，语音单元、维根接口、闸机控制单元、人流检测单元、FLASH存储单元、SD卡接口、电源模块、调试接口、摄像头接口、USB通信单元、串口通信单元、以太网单元、无线通信单元和TFT接口均与中心控制器电连接；
触摸屏连接TFT接口；指纹识别模块和身份证阅读器均与串口通信单元连接，摄像头连接摄像头接口，人流传感器和紧急开关均与人流检测单元连接，闸机连接闸机控制单元；
本发明采用EasyARM-i.MX287作为中心控制器，可以直接提供FTF接口，极大的节省了元件成本。
维根接口包括第一维根接口和第二维根接口，第一维根接口由光耦G7、光耦G8、电阻R141、电阻R142、电阻R143和电阻R144组成的光电隔离电路构成，
第二维根接口由光耦G9、光耦G10、电阻R141、电阻R142、电阻R143、电阻R144、电阻R145、电阻R146、电阻R147和电阻R148组成的光电隔离电路构成，中心控制器的两个IO口分别通过光耦G7和光耦G8的隔离由输出第一路维根通信接口，中心控制器的另外两个IO口分别通过光耦G9和光耦G10的隔离由输出第二路维根通信接口；
本发明提供了两路维根接口，兼容老旧检票验票设备中的读卡功能，本发明采用光电隔离的方式与老旧检票验票设备进行连接，保护了集成控制主板。
人流检测单元包括紧急情况检检测单元和阻塞检测单元，紧急情况检检测单元包括接口J11、电阻R151、二极管D30、二极管D31、电阻R152、电阻R153、电阻R154、电阻R155、电阻R156、电阻R157、电阻R158、电阻R159、电阻R160、电阻R161、电阻R162、电阻R163、电阻R164、比较器U38、光耦G11和光耦G12,电阻R151的一端连接二极管D30的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D30的负极连接接口J11的1脚，接口J11的1脚还通过电阻R152连接比较器U38的3脚，比较器U38的3脚还通过R155连接地线EGND，电阻R153和电阻R155为比较器U38的2脚的分压电阻；
电阻R158的一端连接二极管D31的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D31的负极连接接口J11的3脚，接口J11的3脚还通过电阻R159连接比较器U38的5脚，比较器U38的5脚还通过R161连接地线EGND，电阻R160和电阻R168为比较器U38的6脚的分压电阻；
比较器U38通过电压EVCC5供电，比较器U38的1脚通过电阻R156、电阻R157和光耦G11组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；
比较器U38的7脚通过电阻R163、电阻R164和光耦G12组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；
接口J11的2脚和4脚均连接地线EGND；
接口J11连接紧急开关；
J11连接紧急开关；
本发明采用冗余设计，提供了两路紧急开关接口：J11的1脚和2脚连接一个紧急开关、3脚和4脚为备用设计，并采用比价器的方式对紧急开关进行检测，通过调节电阻R115的阻值可以选择比较器的门限电压，杜绝了在对老旧检票验票设备进行升级改造时，无法与老旧检票验票设备上自带的紧急开关进行电压兼容的问题，通过调节比较器的电压门限，可以很好的兼容所有老旧检票验票设备上自带的紧急开关，本发明采用通过二极管D30的方式对老旧检票验票设备上自带的紧急开关进行供电，是老旧设备上的紧急开关不能对集成控制主板进行电源倒灌，极大的保护了集成控制主板。
阻塞检测单元包括二极管D32、二极管D33、电阻R165、电阻R166、电阻R167、电阻R168、电阻R169、电阻R170、电阻R171、电阻R172、电阻R173、电阻R174、电阻R175、电阻R176、电阻R177、电阻R178、光耦G13、光耦G14、比较器U39、接口J12、接口J13、电容C3、电容C2和电感L11，
电阻R165的一端连接二极管D32的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D32的负极连接接口J13的1脚，接口J13的1脚还通过电阻R166连接比较器U39的3脚，比较器U39的3脚还通过R168连接地线EGND，电阻R167和电阻R169为比较器U39的2脚的分压电阻；
接口J13的2脚连接地线、3脚通过电感L11连接电源EVCC12，电容C3和电容C2为接口J13的3脚的滤波电容；
电阻R172的一端连接二极管D33的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D33的负极连接接口J12的1脚，接口J12的1脚还通过电阻R173连接比较器U39的5脚，比较器U39的5脚还通过R175连接地线EGND，电阻R174和电阻R176为比较器U39的6脚的分压电阻；
比较器U39通过电压EVCC5供电，比较器U39的1脚通过电阻R170、电阻R171和光耦G13组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；比较器U39的7脚通过电阻R177、电阻R178和光耦G14组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；
接口J13连接人流传感器；
本发明采用冗余设计，提供了一组备用接口J13，且通过电感L11或电感L10为接口J13提供电源EVCC12或电源EVCC5，适用于大多数老旧检票验票设备中的人流传感器的供电，本发明采用比较器的方式检测人流传感器信号，其比较器的门限电压可以通过调节电阻R169或电阻R176的阻值进行调节，提高了与老旧检票验票设备中自带的人流传感器的兼容性。
以太网单元包括以太网控制单元、出厂地址选择电路和以太网接口电路，以太网控制单元包括以太网控制芯片U9及其外围电路构成，以太网接口电路由接口J5及其外围电路构成，出厂地址选择电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30和电阻R31，电阻R20一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R27连接地线GND，电阻R20与电阻R27的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD4管脚，电阻R21一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R28连接地线GND，电阻R21与电阻R28的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD3管脚，电阻R22一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R29连接地线GND，电阻R22与电阻R29的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD2管脚，电阻R23一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R30连接地线GND，电阻R23与电阻R30的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD1管脚，电阻R24一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R31连接地线GND，电阻R24与电阻R31的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD0管脚；
本发明采用在出厂前选择性的焊接电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30和电阻R31的方式，可以再出厂前就固定以太网控制单元的地址，方便安装。
闸机控制单元包括闸机信号监测电路和闸机控制电路，闸机控制电路包括接口J16、光耦G2、电阻R122、电阻R57、电阻R58、三极管Q3、LED灯D22、二极管D21、电阻R121和继电器JS1，中心控制器的一个IO口通过由光耦G2和电阻R122构成的光电隔离电路连接电阻R57的一端，电阻R57的另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的基极还通过电阻R58连接地线ENGD，三极管Q3的发射极连接地线EGND、集电极连接LED灯D22的负极，LED灯D22的正极通过电阻R121连接电源EVCC5，继电器JS1的线圈的一端连接电源EVCC5、另一端连接三极管Q3的集电极，继电器JS1的公共端1脚连接接口J16的2脚、常开端3脚连接接口J16的1脚、常闭端4脚连接接口J16的3脚；
闸机信号监测电路包括光耦G1、电阻R124、电阻R123和二极管D5，接口J16的2脚通过由光耦G1、电阻R124和电阻R123构成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口，接口J16的2脚还连接二极管D5的负极，二极管D5的正极连接地线EGND；
继电器JS1驱动闸机；
如图7所示，本实施例采用了3路继电器对老旧检票验票设备上的闸机进行控制，并且采用三路光电隔离电路对继电器的公共端进行检测，反馈继电器的状态，保证了兼容性和安全性。
第一路继电器由继电器JS1、光耦G2和三极管Q3构成的继电器驱动电路构成，第二路继电器由继电器JS2、光耦G4和三极管Q4构成的继电器驱动电路构成，第二路继电器由继电器JS3、光耦G6和三极管Q5构成的继电器驱动电路构成，本发明还在每一路继电器上分别设置LED灯，可以直观的观察继电器的运行情况，方便安装。
串口通信单元包括串口通信电路、保护电路和指示灯电路，串口通信电路由串口芯片U28及其外围电路构成，串口芯片U28的17脚和16脚输出一路备用串口通信端、8脚和9脚输出一路串口通信端；
保护电路包括电感L13、电感L14、电感L17、电感L18、电感L19、电感L20、电感L21、电容C66、电容C67、电容C70、电容C71、电容C68和电容C69，电感L17和电容C66构成了串口芯片U28的9脚的LC滤波电路，电感L18和电容C67构成了串口芯片U28的8脚的LC滤波电路，电感L19和电容C68构成了串口芯片U28的16脚的LC滤波电路，电感L20和电容C69构成了串口芯片U28的17脚的LC滤波电路；
串口芯片U28的16脚和17脚分别通过电感L20和电感L19连接接口J4的1脚和2脚，接口J4的3脚连接地线GND，接口J4的1脚和2脚还分别通过电感L13和电感L14连接串口芯片U28的15脚和13脚，串口芯片U28的15脚和13脚连接中心控制器的一个串口、12脚和10脚连接中心控制器的另一个串口；
串口芯片U28的8脚和9脚分别通过电感L18和电感L17连接接口J3的2脚和1脚，接口J3的3脚和4脚连接地线GND、5脚通过电感L21连接电源VCC5，电容C70和电容C71为接口J3的5脚的滤波电容；
指示灯电路包括或门U13、LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11、LED灯D12、电阻R53、电阻R54、电阻R52和电阻R51，或门U13的1脚和2脚均连接串口芯片U28的15脚，或门U13的4脚和5脚均连接串口芯片U28的15脚，或门U13的12脚和13脚均连接串口芯片U28的12脚，或门U13的9脚和10脚均连接串口芯片U28的12脚；
或门U13的3脚、6脚、8脚和11脚分别驱动LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11和LED灯D12，电阻R53、电阻R54、电阻R51和电阻R52分别为LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11和LED灯D12的上拉电阻；
本发明在232串口上设有LC滤波电路，极大的提高了串口的抗干扰性，并且本发明还设有备用串口接口J4，安装时可以通过J4上的电感L13和电感L14的输出的信号直接检查串口的数据内容，方便调试。
本发明采用或门U13来驱动LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11和LED灯D12，不但能指示串口通信的状态，还不会对串口通信接口上的电压进行分压，保证了串口通信时不受其他电路的影响。
USB通信单元包括USB接口J9、USB接口J10、USB芯片U27及其外围电路、共模电感L16、共模块电感L15、ESD保护器D17、ESD保护器D16、电阻R10、电阻R11、电阻R12、三极管Q6、LED灯D19、电阻R9、电阻R14、电阻R15、电阻R16、三极管Q7、LED灯D20和电阻R13，USB接口9的1脚连接USB芯片U27的8脚、2脚和3脚分别通过共模电感L16连接中心控制器的两个IO口、4脚连接地线GND，USB接口10的1脚连接USB芯片U27的5脚、2脚和3脚分别通过共模电感L15连接中心控制器的两个IO口、4脚连接地线GND；
ESD保护器D17为接口J9提供ESD保护，ESD保护器D16为接口J10提供ESD保护；
接口J9的2脚和3脚分别通过电阻R10和电阻R11连接三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极连接LED灯D19的负极，LED灯D19的正极通过电阻R9连接USB芯片U27的8脚，三极管Q6的发射极连接地线GND，三极管Q6的基极还通过电阻R12连接地线GND；
接口J10的2脚和3脚分别通过电阻R14和电阻R15连接三极管Q7的基极，三极管Q7的集电极连接LED灯D20的负极，LED灯D20的正极通过电阻R13连接USB芯片U27的5脚，三极管Q7的发射极连接地线GND，三极管Q7的基极还通过电阻R16连接地线GND；
本发明在USB接口提供了共模保护和ESD保护，提高了本发明的抗干扰能力。
本发明采用将USB接口的两个数据传输端分别通过两个电阻接入一个三极管的基极的方式，如，接口J9的2脚和3脚分别通过电阻R10和电阻R11连接三极管Q6的基极，在节省元件成本的前提下，为USB的数据通信提供了直观的指示灯提示，极大的方便用户直观的观察设备的工作状态。
电源模块包括VCC5电源模块、EVCC5电源模块、4.2V电源模块和VCC3电源模块，VCC5电源模块包括5V稳压器U2及其外围电路、二极管D8和保险管F1，12V外接电源连接二极管D8的正极，二极管D8的负极通过保险管F1连接5V稳压器U2的输入端，12V外接电源输出电源EVCC12V和地线EGND，5V稳压器U2输出电源VCC5和地线GND，EVCC5电源模块包括稳压器U7及其外围电路，稳压器U7的输入端连接电源EVCC12V、输出端输出电源EVCC5和地线EGND；4.2V电源模块包括4.2V稳压器U8及其外围电路，4.2V稳压器U8的输入端连接电源EVCC5、输出端输出电源4.2V，VCC3电源模块包括3.3V稳压器U4及其外围电路，3.3V稳压器U4的输入端连接电池电压VCC5、输出端输出电源VCC3；所述电源4.2V为无线通信单元供电。
优选的，所述阻塞检测单元还包括电感L10，电感L10的一端连接所述电源EVCC5、另一端连接所述接口J13的3脚。
优选的，所述二极管D5为TVS二极管SMAJ15CA；所述串口芯片U28的型号为MAX3223CUP。
优选的，所述人流传感器为红外对射。
优选的，所述语音单元包括语音模块及其外围电路和功放电路，语音模块的型号为SYN6658，功放电路由功放芯片及其外围电路构成，功放芯片的型号为TPA3110D2。
优选的，所述中心控制器的型号为EasyARM-i.MX287；所述FLASH存储单元的型号为FLASH存储器AT24C512及其外围电路；所述摄像头接口为所述中心控制器提供的SPI接口；所述TFT接口为所述中心控制器提供的FTF接口；所述SD卡接口为所述中心控制器提供的一组IO口；所述以太网控制芯片U9的型号为DP83848K；所述共模电感L16和所述共模电感L17的型号均为WCM-3216-900T；所述ESD保护器D16和所述ESD保护器D17的型号均为PRTR5V0U2X；所述或门U13的型号为SN74HC32；所述以太网接口J5的型号为J0026D01BNL；所述比较器U38和所述比较器U39的型号为LM393DR。
优选的，所述无线通信单元为CDMA模块、3G模块或4G模块，CDMA模块、3G模块或4G模块为现有技术，故不详细叙述。
通过摄像头用户可以进行二维码扫描和人脸识别，通过维根接口可以外接IC读卡模块，进行IC卡的读卡识别。
本发明提供语音提示功能，用户可以将提示音录制在语音模块中，并通过功放电路广播。
本发明所述的一种智能检票验票设备，解决了传统对老旧检票验票设备的改造中不能实现模块化改造、不具备ESD保护功能和无通信接口提示的技术问题，本发明提供多种设备接口，极大的提高了与老旧检票验票设备之间的兼容性，可以适用市面上大多数老旧检票验票设备的改造升级工作，本发明采用集成控制主板的方式，集成度高，实现了模块化改造；本发明提供多种通信接口，并提供ESD保护和通信接口的滤波电路，杜绝了通信接口干扰大和容易静电损坏的现象；本发明提供了基本的摄像头设备接口和身份证识别器的接口，可以在老旧检票验票设备上实现身份证识别、人脸识别和二维码识别功能。

Claims (7)

1.一种智能检票验票设备，其特征在于：包括集成控制主板、触摸屏、闸机、人流传感器、紧急开关、12V外接电源、摄像头、指纹识别模块和身份证阅读器，触摸屏、闸机、人流传感器、12V外接电源、摄像头、紧急开关、指纹识别模块和身份证阅读器均与集成控制主板电连接；
集成控制主板包括中心控制器、语音单元、维根接口、闸机控制单元、人流检测单元、FLASH存储单元、SD卡接口、电源模块、调试接口、摄像头接口、USB通信单元、串口通信单元、以太网单元、无线通信单元和TFT接口，语音单元、维根接口、闸机控制单元、人流检测单元、FLASH存储单元、SD卡接口、电源模块、调试接口、摄像头接口、USB通信单元、串口通信单元、以太网单元、无线通信单元和TFT接口均与中心控制器电连接；
触摸屏连接TFT接口；指纹识别模块和身份证阅读器均与串口通信单元连接，摄像头连接摄像头接口，人流传感器和紧急开关均与人流检测单元连接，闸机连接闸机控制单元；
维根接口包括第一维根接口和第二维根接口，第一维根接口由光耦G7、光耦G8、电阻R141、电阻R142、电阻R143和电阻R144组成的光电隔离电路构成，
第二维根接口由光耦G9、光耦G10、电阻R141、电阻R142、电阻R143、电阻R144、电阻R145、电阻R146、电阻R147和电阻R148组成的光电隔离电路构成，中心控制器的两个IO口分别通过光耦G7和光耦G8的隔离由输出第一路维根通信接口，中心控制器的另外两个IO口分别通过光耦G9和光耦G10的隔离由输出第二路维根通信接口；
人流检测单元包括紧急情况检检测单元和阻塞检测单元，紧急情况检检测单元包括接口J11、电阻R151、二极管D30、二极管D31、电阻R152、电阻R153、电阻R154、电阻R155、电阻R156、电阻R157、电阻R158、电阻R159、电阻R160、电阻R161、电阻R162、电阻R163、电阻R164、比较器U38、光耦G11和光耦G12,电阻R151的一端连接二极管D30的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D30的负极连接接口J11的1脚，接口J11的1脚还通过电阻R152连接比较器U38的3脚，比较器U38的3脚还通过R155连接地线EGND，电阻R153和电阻R155为比较器U38的2脚的分压电阻；
电阻R158的一端连接二极管D31的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D31的负极连接接口J11的3脚，接口J11的3脚还通过电阻R159连接比较器U38的5脚，比较器U38的5脚还通过R161连接地线EGND，电阻R160和电阻R168为比较器U38的6脚的分压电阻；
比较器U38通过电压EVCC5供电，比较器U38的1脚通过电阻R156、电阻R157和光耦G11组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；
比较器U38的7脚通过电阻R163、电阻R164和光耦G12组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；
接口J11的2脚和4脚均连接地线EGND；
接口J11连接紧急开关；
J11连接紧急开关；
阻塞检测单元包括二极管D32、二极管D33、电阻R165、电阻R166、电阻R167、电阻R168、电阻R169、电阻R170、电阻R171、电阻R172、电阻R173、电阻R174、电阻R175、电阻R176、电阻R177、电阻R178、光耦G13、光耦G14、比较器U39、接口J12、接口J13、电容C3、电容C2和电感L11，
电阻R165的一端连接二极管D32的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D32的负极连接接口J13的1脚，接口J13的1脚还通过电阻R166连接比较器U39的3脚，比较器U39的3脚还通过R168连接地线EGND，电阻R167和电阻R169为比较器U39的2脚的分压电阻；
接口J13的2脚连接地线、3脚通过电感L11连接电源EVCC12，电容C3和电容C2为接口J13的3脚的滤波电容；
电阻R172的一端连接二极管D33的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D33的负极连接接口J12的1脚，接口J12的1脚还通过电阻R173连接比较器U39的5脚，比较器U39的5脚还通过R175连接地线EGND，电阻R174和电阻R176为比较器U39的6脚的分压电阻；
比较器U39通过电压EVCC5供电，比较器U39的1脚通过电阻R170、电阻R171和光耦G13组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；比较器U39的7脚通过电阻R177、电阻R178和光耦G14组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；
接口J13连接人流传感器；
以太网单元包括以太网控制单元、出厂地址选择电路和以太网接口电路，以太网控制单元包括以太网控制芯片U9及其外围电路构成，以太网接口电路由接口J5及其外围电路构成，出厂地址选择电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30和电阻R31，电阻R20一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R27连接地线GND，电阻R20与电阻R27的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD4管脚，电阻R21一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R28连接地线GND，电阻R21与电阻R28的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD3管脚，电阻R22一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R29连接地线GND，电阻R22与电阻R29的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD2管脚，电阻R23一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R30连接地线GND，电阻R23与电阻R30的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD1管脚，电阻R24一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R31连接地线GND，电阻R24与电阻R31的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD0管脚；
闸机控制单元包括闸机信号监测电路和闸机控制电路，闸机控制电路包括接口J16、光耦G2、电阻R122、电阻R57、电阻R58、三极管Q3、LED灯D22、二极管D21、电阻R121和继电器JS1，中心控制器的一个IO口通过由光耦G2和电阻R122构成的光电隔离电路连接电阻R57的一端，电阻R57的另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的基极还通过电阻R58连接地线ENGD，三极管Q3的发射极连接地线EGND、集电极连接LED灯D22的负极，LED灯D22的正极通过电阻R121连接电源EVCC5，继电器JS1的线圈的一端连接电源EVCC5、另一端连接三极管Q3的集电极，继电器JS1的公共端1脚连接接口J16的2脚、常开端3脚连接接口J16的1脚、常闭端4脚连接接口J16的3脚；
闸机信号监测电路包括光耦G1、电阻R124、电阻R123和二极管D5，接口J16的2脚通过由光耦G1、电阻R124和电阻R123构成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口，接口J16的2脚还连接二极管D5的负极，二极管D5的正极连接地线EGND；
继电器JS1驱动闸机；
串口通信单元包括串口通信电路、保护电路和指示灯电路，串口通信电路由串口芯片U28及其外围电路构成，串口芯片U28的17脚和16脚输出一路备用串口通信端、8脚和9脚输出一路串口通信端；
保护电路包括电感L13、电感L14、电感L17、电感L18、电感L19、电感L20、电感L21、电容C66、电容C67、电容C70、电容C71、电容C68和电容C69，电感L17和电容C66构成了串口芯片U28的9脚的LC滤波电路，电感L18和电容C67构成了串口芯片U28的8脚的LC滤波电路，电感L19和电容C68构成了串口芯片U28的16脚的LC滤波电路，电感L20和电容C69构成了串口芯片U28的17脚的LC滤波电路；
串口芯片U28的16脚和17脚分别通过电感L20和电感L19连接接口J4的1脚和2脚，接口J4的3脚连接地线GND，接口J4的1脚和2脚还分别通过电感L13和电感L14连接串口芯片U28的15脚和13脚，串口芯片U28的15脚和13脚连接中心控制器的一个串口、12脚和10脚连接中心控制器的另一个串口；
串口芯片U28的8脚和9脚分别通过电感L18和电感L17连接接口J3的2脚和1脚，接口J3的3脚和4脚连接地线GND、5脚通过电感L21连接电源VCC5，电容C70和电容C71为接口J3的5脚的滤波电容；
指示灯电路包括或门U13、LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11、LED灯D12、电阻R53、电阻R54、电阻R52和电阻R51，或门U13的1脚和2脚均连接串口芯片U28的15脚，或门U13的4脚和5脚均连接串口芯片U28的15脚，或门U13的12脚和13脚均连接串口芯片U28的12脚，或门U13的9脚和10脚均连接串口芯片U28的12脚；
或门U13的3脚、6脚、8脚和11脚分别驱动LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11和LED灯D12，电阻R53、电阻R54、电阻R51和电阻R52分别为LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11和LED灯D12的上拉电阻；
USB通信单元包括USB接口J9、USB接口J10、USB芯片U27及其外围电路、共模电感L16、共模块电感L15、ESD保护器D17、ESD保护器D16、电阻R10、电阻R11、电阻R12、三极管Q6、LED灯D19、电阻R9、电阻R14、电阻R15、电阻R16、三极管Q7、LED灯D20和电阻R13，USB接口9的1脚连接USB芯片U27的8脚、2脚和3脚分别通过共模电感L16连接中心控制器的两个IO口、4脚连接地线GND，USB接口10的1脚连接USB芯片U27的5脚、2脚和3脚分别通过共模电感L15连接中心控制器的两个IO口、4脚连接地线GND；
ESD保护器D17为接口J9提供ESD保护，ESD保护器D16为接口J10提供ESD保护；
接口J9的2脚和3脚分别通过电阻R10和电阻R11连接三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极连接LED灯D19的负极，LED灯D19的正极通过电阻R9连接USB芯片U27的8脚，三极管Q6的发射极连接地线GND，三极管Q6的基极还通过电阻R12连接地线GND；
接口J10的2脚和3脚分别通过电阻R14和电阻R15连接三极管Q7的基极，三极管Q7的集电极连接LED灯D20的负极，LED灯D20的正极通过电阻R13连接USB芯片U27的5脚，三极管Q7的发射极连接地线GND，三极管Q7的基极还通过电阻R16连接地线GND；
电源模块包括VCC5电源模块、EVCC5电源模块、4.2V电源模块和VCC3电源模块，VCC5电源模块包括5V稳压器U2及其外围电路、二极管D8和保险管F1，12V外接电源连接二极管D8的正极，二极管D8的负极通过保险管F1连接5V稳压器U2的输入端，12V外接电源输出电源EVCC12V和地线EGND，5V稳压器U2输出电源VCC5和地线GND，EVCC5电源模块包括稳压器U7及其外围电路，稳压器U7的输入端连接电源EVCC12V、输出端输出电源EVCC5和地线EGND；4.2V电源模块包括4.2V稳压器U8及其外围电路，4.2V稳压器U8的输入端连接电源EVCC5、输出端输出电源4.2V，VCC3电源模块包括3.3V稳压器U4及其外围电路，3.3V稳压器U4的输入端连接电池电压VCC5、输出端输出电源VCC3；所述电源4.2V为无线通信单元供电。
2.如权利要求1所述的一种智能检票验票设备，其特征在于：所述阻塞检测单元还包括电感L10，电感L10的一端连接所述电源EVCC5、另一端连接所述接口J13的3脚。
3.如权利要求1所述的一种智能检票验票设备，其特征在于：所述二极管D5为TVS二极管SMAJ15CA；所述串口芯片U28的型号为MAX3223CUP。
4.如权利要求1所述的一种智能检票验票设备，其特征在于：所述人流传感器为红外对射。
5.如权利要求1所述的一种智能检票验票设备，其特征在于：所述语音单元包括语音模块及其外围电路和功放电路，语音模块的型号为SYN6658，功放电路由功放芯片及其外围电路构成，功放芯片的型号为TPA3110D2。
6.如权利要求1所述的一种智能检票验票设备，其特征在于：所述中心控制器的型号为EasyARM-i.MX287；所述FLASH存储单元的型号为FLASH存储器AT24C512及其外围电路；所述摄像头接口为所述中心控制器提供的SPI接口；所述TFT接口为所述中心控制器提供的FTF接口；所述SD卡接口为所述中心控制器提供的一组IO口；所述以太网控制芯片U9的型号为DP83848K；所述共模电感L16和所述共模电感L17的型号均为WCM-3216-900T；所述ESD保护器D16和所述ESD保护器D17的型号均为PRTR5V0U2X；所述或门U13的型号为SN74HC32；所述以太网接口J5的型号为J0026D01BNL；所述比较器U38和所述比较器U39的型号为LM393DR。
7.如权利要求1所述的一种智能检票验票设备，其特征在于：所述无线通信单元为CDMA模块、3G模块或4G模块。
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