CN208903312U - 一种适用于etc车道的应急刷卡屏 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于ETC车道的应急刷卡屏，其包括天线板、ETC应急刷卡屛控制主板、LED点阵模组、功放喇叭模块和开关电源。应急刷卡屛工作时通过语音和LED点阵模组提示车主刷卡通行，当车主将车载电子标签中的ETC卡拔出靠近天线板后，ETC应急刷卡屛主控制器能够读写ETC通行卡内信息，并通过语音和LED点阵模组提示交易完成。ETC应急刷卡屛能够在车载电子标签故障时使用，提高ETC车道的通行率。

Description

一种适用于ETC车道的应急刷卡屏

技术领域

本实用新型涉及一种适用于ETC车道的应急刷卡屛以及装有这种应急刷卡屏的ETC车道。

背景技术

目前，ETC( Electronic Toll Collection ) 不停车收费系统是目前世界上最先进的路桥收费方式。当车辆通过收费站口时，通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站 ETC 车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的。

但是在收费站ETC车道，总能够看见几辆车因为车载电子标签故障或其他原因导致无法正常完成交易，而被拦在车道外，无法驶入或驶出高速路口。当ETC车道系统出现故障或电子标签无法读取信息时，当收费站车流量不大时，车主会把汽车缓缓倒出ETC车道然后转而驶向人工车道；当收费站车流量大时，汽车一旦无法完成交易，后车一辆又紧贴一辆无法给前车腾出倒车空间，从而导致一段时间内车道瘫痪，并且需要站内人工介入。无论上述哪种情况，都给车主或收费站带来诸多不便和安全隐患。

授权公告号为CN202102511U的专利公开了一种应急刷卡机，包括微型计算机、用于大型车读写操作的上非接触IC卡读写器、上天线以及用于小型车读写操作的下非接触IC卡读写器、下天线 ；所述微型计算机分别与上非接触IC卡读写器、下非接触IC卡读写器连接 ；上天线、下天线分别与上非接触 IC卡读写器、下非接触 IC 卡读写器连接。通过微型计算机与ETC系统的车道控制机连接实现，如果出现微型计算机发生故障的情况，ETC车道就会更加拥挤。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供一种应用于ETC车道的应急刷卡屏来解决。所述ETC应急刷卡屛包括天线板、功放喇叭模块、LED点阵模组、ETC应急刷卡屛控制主板和AC-DC开关电源，所述的MHz天线板通过同轴线连接至所述ETC应急刷卡屏控制主板，所述的功放喇叭模块通过音频线连接至所述ETC应急刷卡屏控制主板，所述的LED点阵模组通过接口排线连接至所述ETC应急刷卡屏控制主板。

优选的是，所述天线板由阻容匹配网络和印制电路板走线通过射频连接器与射频电路连接。

在上述任一方案优选的是，所述功放喇叭模块包括音频功率放大器、喇叭、电源输入接口和音频输入接口。

在上述任一方案优选的是，所述LED点阵模组包括总线收发器、串行数据芯片组、译码器芯片、场效应管、LED灯珠阵列、电源输入接口和点阵数据接口。

在上述任一方案优选的是，所述ETC应急刷卡屛控制主板包括最小系统模块电路、字库芯片、语音模块电路、射频读写芯片模块电路、总线收发器、串口通信模块电路、模块电路、输入电源接口、点阵数据接口和射频连接器。

在上述任一方案优选的是，所述AC-DC开关电源和所述ETC应急刷卡屛控制主板通过双色电源线连接至5V输出端口。

在上述任一方案优选的是，所述AC-DC开关电源和所述LED点阵模块通过双色连接线连接至5V输出端口。

在上述任一方案优选的是，所述AC-DC开关电源和所述功放喇叭模块使用双色连接线接至12V端口。

在上述任一方案优选的是，所述天线板设有天线铁氧体片。

在上述任一方案优选的是，所述功放喇叭模块功率放大电路设有一可调电阻。

在上述任一方案优选的是，所述LED点阵模块中所述译码器芯片和所述场效应管构成LED阵列的行选择和电流驱动。

在上述任一方案优选的是，所述ETC应急刷卡屛控制主板主控制芯片采用的最小系统电路，包括复位电路、JTAG仿真下载接口、晶振电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：当ETC车道系统出现问题时，本发明作为应急刷卡屏：所述天线板能够提供对ETC通行卡进行无线数据读写的功能，所述功放喇叭模块能够发出声音提示车主进行自助刷卡操作，所述LED点阵模组能够以文字的形式显示内容并完成相关信息的提示，ETC应急刷卡屛控制主板能够控制所需要的外部功能模块来完成该设备的功能实现。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为按照本实用新型的用于ETC车道的应急刷卡屏的一优选实施例的示意图。

图2 为按照本实用新型的用于ETC车道的应急刷卡屏的天线板一优选实施例的示意图。

图3 为按照本实用新型的用于ETC车道的应急刷卡屏的功放喇叭模块一优选实施例的示意图。

图4为按照本实用新型的用于ETC车道的应急刷卡屏的LED点阵模组一优选实施例的示意图。

图5为按照本实用新型得出用于ETC车道的应急刷卡屏的ETC应急刷卡屛控制主板一优选实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，详细地描述本实用新型的各实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

在本实施例中，如图1所示，13.56MHz天线板和ETC应急刷卡屛控制主板上的射频电路通过RG316同轴线连接，RG316同轴线特征阻抗为50欧姆，具有传输损耗小，耐高温和高湿度环境的特点，性能优异，能够保证ETC车道应急刷屏卡工作的可靠性。

功放喇叭模块和ETC应急刷卡屛控制主板通过音频线连接，ETC应急刷卡屏控制主板上的语音模块电路输出语音信号的是模拟信号，需要使用带屏蔽的音频线连接至功放模块，这样的传输条件下传输的音频信号能够提升抗干扰能力，避免功放喇叭模块将环境中干扰信号放大而播放出杂音。

LED点阵模块和ETC应急刷卡屛控制主板通过HUB08接口排线连接。HUB08接口是LED点阵屏行业通用标准接口之一，使用这种通用接口可以使用任何一个厂家生产的同样规格的点阵模块。

AC-DC开关电源和ETC应急刷卡屛控制主板通过使用双色连接线连接至5V输出端口，AC-DC开关电源和LED点阵模块使用双色连接线连接至5V输出端口，AC-DC开关电源和功放喇叭模块使用双色连接线接至12V端口。使用双色电源线便于安装时区分正负极，避免电源线接错导致模块损坏。AC-DC开关电源选择一款成熟的开关电源产品，可靠性高。

在本实施例中，如图2所示，13.56MHz天线板的射频连接器为SMA天线座，SMA天线座为射频类天线的标准接口之一，有良好接触和优秀的传输性能，能够传输高频信号。传输的信号通过RG316同轴线与SAM天线座连接。其中电阻和电容匹配网络与印制电路板线圈构成天线主体，使用专用的天线分析仪测量，然后根据所测得的数据调整电阻电容的匹配网络，最后的测试结果为天线的谐振频率为13.56MHz，阻抗为50欧姆。这个两个参数为天线的最参数，当这两个参数或大和或小时都会影响天线的读写距离甚至更严重的是无法读写ETC通行卡。其中天线板还需要加装13.56MHZ天线铁氧体片（一种高温烧结的铁氧材料）,主要作用是降低金属材料对信号磁场的吸收,同时铁氧体膜本身是一种高温烧结的铁氧体材料,通过增加磁场强度,有效增加感应距离。

在本实施例中，如图3所示，功放喇叭模块的音频输入接口为音频座，这种底座在未插入插头时候，其内部有个金属弹片与电源地连接。确保无音频信号输入时能够不受外部电磁波干扰，从而使喇叭发出杂音。其中TDA2025为集成的音频功率放大器芯片，传输的音频信号为低压，低电流的模拟信号，通过搭建外围电路构成音频信号的功率放大电路，由12V直流电源供电，将音频信号进一步做功率放大，并使之能够推动喇叭发出声音。电路内部有一个可调电阻，通过调节TDA2025的放大系数来改变声音的大小。 其中喇叭为10瓦8欧姆的中音喇叭，通过音频功率放大器传输的信号输送至喇叭上。当声音电流信号通入喇叭内部的音圈后，音圈振动带动着纸盆振动发出声音。

在本实施例中，如图4所示，LED点阵模块的显示数据信号通过HUB08标准接口输入，传输至74HC245总线收发器上，74HC245的主要功能为提升总线的带负载能力，并将数据传输至模块的其他芯片输入口。整个LED点阵模块为直流5V供电。74HC138译码器芯片和APM4953场效应管构成LED阵列的行选择和电流驱动，74HC595构成每8个LED阵列列组单元的开启和关闭，通过一定的逻辑控制这些芯片的工作状态，就可以以动态扫描的方式在LED电阻模组上显示相关内容。

在本实施例中，如图5所示，ETC应急刷卡屛控制主板的主控制芯片采用STM32F103RCT6的最小系统电路，其内包括复位电路、JTAG仿真下载接口、晶振电路。STM32F103RCT6最高运行频率72MHz，包含CAN、I2C、IrDA、LIN、SPI、UART/USAR、US、PWM、TIMER和DMA等外设，256KB FLASH, 48KB RAM，工作温度：-40°C ~ 85°C。其中字库芯片选用的是GT21L16S2W，GT21L16S2W是一款内含11X12点阵和15X16点阵的汉字库芯片，支持GB2312国标简体汉字（含有国家信标委合法授权）、ASCII字符及GB2312与Unicode编码互转表。排列格式为横置横排。用户通过字符内码，利用本手册提供的方法计算出该字符点阵在芯片中的地址，可从该地址连续读出字符点阵信息。通过SPI串行通信协议与STM32F103RCT6单片机连接。其中MFRC531射频读写芯片模块电路，采用的是恩智浦半导体公司推出的一款专业级的读写芯片，支持ISO 14443－A /B非接触式读卡协议。通过SPI串行通信协议与STM32F103RCT6单片机连接，读写ETC通行卡时通过SPI向MFRC531内部地址发送控制命令。其中WT588D语音模块电路，采用的WT588D系列语音单片机是广州唯创电子有限公司联合台湾华邦共同研发出来的集单片机和语音电路于一体的可编辑语音芯片。通过与芯片配套的烧入器和烧入软件将预设语音烧入至语音模块的FLASH内存当中。当需要播放语音模块内部的音频时，通过三线串口控制方式向WT588D内部写入音频地址，语音就开始播放。其中RS232串口通信模块电路，采用的是SP3232串口电平转换芯片，通过该芯片将STM32F103RCT6输出的TTL电平的串口信号转换成15V的RS232电平信号。然后可以与外部ETC车道工控机串口连接通信。其中ASM1117-3.3V线性稳压电源电路，通过ASM1117-3.3V芯片，将5V直流供电电源稳压至3.3V工作电压供单片机最小系统供电。ETC应急刷卡屏在一般情况下不启用，当ETC车道控制程序发现无法交易的车辆时。通过串口发送语音提示和LED点阵屏显示数据包，ETC应急刷卡屏控制板根据不同的指令分别向WT588D语音模块发送语音控制指令，向LED点阵屏模块发送显示数据。然后软件向MFRC531射频电路发送打开卡片命令寻卡。当单片机读写到ETC通行卡后根据书入口还是出口进行不同的操作，达到应急刷卡通行的目的。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所付的权利要求书及其等效物界定。

Claims (12)

1.一种应用于ETC车道的应急刷卡屏,包括天线板、功放喇叭模块、LED点阵模组、ETC应急刷卡屛控制主板和AC-DC开关电源，其特征在于：所述天线板通过同轴线连接至所述ETC应急刷卡屏控制主板，所述功放喇叭模块通过音频线连接至所述ETC应急刷卡屏控制主板，所述LED点阵模组通过HUB08接口排线连接至所述ETC应急刷卡屏控制主板。

2.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述天线板由阻容匹配网络和印制电路板走线通过射频连接器与射频电路连接。

3.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述功放喇叭模块包括音频功率放大器、喇叭、电源输入接口和音频输入接口。

4.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述LED点阵模组包括总线收发器、串行数据芯片组、译码器芯片、场效应管、LED灯珠阵列、电源输入接口和阵数据接口。

5.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述ETC应急刷卡屛控制主板包括最小系统模块电路、字库芯片、语音模块电路、射频读写芯片模块电路、总线收发器、串口通信模块电路、模块电路、输入电源接口、点阵数据接口和射频连接器。

6.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述AC-DC开关电源和所述ETC应急刷卡屛控制主板通过双色电源线连接至5V输出端口。

7.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述AC-DC开关电源和所述LED点阵模块通过双色连接线连接至5V输出端口。

8.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述AC-DC开关电源和所述功放喇叭模块使用双色连接线接至12V端口。

9.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述天线板设有天线铁氧体片。

10.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述功放喇叭模块功率放大电路设有一可调电阻。

11.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述LED点阵模块中所述译码器芯片和所述场效应管构成LED阵列的行选择和电流驱动。

12.根据权利要求1所述的应用于ETC车道的应急刷卡屏，其特征在于：所述ETC应急刷卡屛控制主板主控制芯片采用的最小系统电路，包括复位电路、仿真下载接口、晶振电路。