CN2699381Y

CN2699381Y - 基于现场总线can的感应式ic卡收费机

Info

Publication number: CN2699381Y
Application number: CN 200420018014
Authority: CN
Inventors: 饶运涛; 邹继军; 朱兆优; 郑勇芸
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2014-04-30

Abstract

本实用新型涉及一种基于现场总线CAN的感应式IC卡收费机，包括一个由前盖和后盖组成的机体，在后盖面板上嵌有键盘和数码显示板，在前盖的上半部分嵌有第二数码显示板；下半部分贴有感应式天线，在前后盖的侧面有电源线引入孔和CAN总线插座，以及与单片微机11电连接的感应式IC卡读写模块、键盘模块、显示模块、CAN总线通信接口模块、消费记录存储模块、开关电源模块；看门狗模块。本实用新型采用非接触IC卡技术，用户消费过程方便、快捷，信息安全可靠。

Description

基于现场总线CAN的感应式IC卡收费机

技术领域

本实用新型涉及一种IC卡收费机，尤其是一种基于现场总线CAN的感应式IC卡收费机。

背景技术

目前，消费管理系统的窗口收费机中有读卡器，消费者卡一般有穿孔卡、磁卡、接触式IC卡和非接触IC卡等，而通信部分是采用RS-485串行通信总线。现有技术的不足主要表现在通信网络的通信速度与质量方面。一是由于RS-485是“一主多从式”的轮询方式，不支持随机介入和冲突检测；二是，RS-485的通信速率一般最高为19.2Kbps，距离1200米；三，RS-485每帧信息只有一个字节的数据量；四，RS-485系统中的通信节点数最多只能为256个，不易扩展。五，在RS-485系统中，若一个节点出现短路，整个系统都受影响。

发明内容

本实用新型旨在解决现有IC卡收费机系统存在的主要问题，以提高系统的实时性、可靠性和扩大系统的容量。提供一种基于现场总线CAN的感应式IC卡收费机。

本实用新型涉及现场总线CAN(Controller Area Net)技术和感应式IC卡技术，由于CAN总线与感应式IC卡技术卓越的性能，现已在不少领域得到了很好的应用。将两种技术同时应用于收费机中，是解决现有IC卡收费系统工作效率低下、维护困难和使用不便等诸多问题的一个理想设计方案。在该收费机中，CAN总线接口模块负责系统的网络通信，实现收费机与服务器之间数据的实时交换；感应式IC卡读写器负责用户卡片的读写，用以取代其它读写方式。

收费机同时具有连网和脱网运行两种工作方式。收费机采用的是CAN总线通信方式，由于CAN总线通信的可靠性和通信速度高，收费一般工作方式是连网工作方式，当由于网络故障或其它原因造成无法连网运行时，也可采用脱网运行，保证收费机工作的绝对可靠。对于连网工作方式，除了在硬件设计上作到尽量优化网络性能以外，在应用层通信协议上，可以采用收费机与服务器之间的端端差错控制，用软件办法提高通信数据的完整性和可靠性。对于脱网运行而言，采用的是记账式的办法。记账法是指当收费机在脱网状态下，用户消费金额不是写入卡中，而是直接将用户的卡号与消费金额等信息存入收费机的非易失存贮器(EEPROM)中，等系统恢复连网状态以后，服务器可以从各收费机中回收存贮的数据，作相应处理。

为实现上述目的，基于现场总线的新型感应式IC卡收费机包括：一个由前盖和后盖组成的机体，在前盖的面板上嵌有键盘和数码显示板，在后盖面板的上半部分嵌有数码显示板，下半部分贴有感应式天线；在机体中有一个单片微机；与单片微机连接的模块有：感应式IC卡读写模块、键盘模块、显示模块、CAN总线通信接口模块、消费记录存储模块、开关电源模块。

本实用新型有以下特点：

1.“多主对等”取代“一主多从”通信方式；它支持系统任何节点随机介入访问，有冲突检测和仲裁功能。提高通信速度。

2.通信速率较高，主干线上可达几百KBbps，最高速率为1Mbps。通信距离较长；例如当距离达2Km时，速率可不低于30Kbps。有很强的校验功能，通信质量高。

3.该技术每帧信息的有效数据字节一般最多可以是8个。

4.该技术在理论上可以允许接入系统的节点数多达上百万个；可以通过网关组成多级(树型)网络结构；易于扩展和维护管理。

5.用网关(中继器)组成的系统中，个别节点或子网的故障会被隔离，而不影响全局。

本实用新型采用非接触IC卡技术，用户消费过程方便、快捷，信息安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的后视图；

图4是图1的内部结构方框图；

图5是图4中CAN总线通信接口模块的电路图；

图6是图4中所示的RF卡模块的电路图；

图7是图4中键盘模块的电路图。

具体实施方式

图1至3示出了本实用新型一实施例的外形结构，包括有：一个由前盖1和后盖2组成的机体，在后盖面板上嵌有键盘3和数码显示板4，两个工作状态指示灯5；联网和脱网开关6。在前盖2的上半部分嵌有第二数码显示板7；下半部分贴有感应式天线8；在前后盖的侧面有电源线引入孔9和CAN总线插座10。图4示出了基于现场总线的新型感应式IC卡收费机的内部结构组成，包括：一设置在机体中的单片微机11；与单片微机11电连接的模块有：感应式IC卡读写模块12、键盘模块13、显示模块14、CAN，总线通信接口模块15、消费记录存储模块16、开关电源模块17；“看门狗”模块18。

本实用新型收费机的单片微机11采用的是MCS-51系统单片微机P89C54，用于感应式IC卡的读写及与上述其它功能模块的数据交换。

所述的CAN总线通信接口模块主要由三部分所构成：独立CAN通信控制器SJA1000、CAN总线收发器82C250和高速光电耦合器6N137。SJA1000的AD0、AD1、AD2、AD3、AD4、AD5、AD6、AD7脚分别连接到P89C54的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7脚， CS连接到P89C54的P2.0，SJA1000占用CPU片外存贮器地址0600H～06FFH，CPU通过这些地址可对SJA1000执行相应的读写操作。SJA1000的 RD、 WR、ALE分别与P89C54的 RD1、 WR1、ALE1对应引脚相连， IRQ接P89C54的 INT0，P89C54也可通过中断方式访问SJA1000。

SJA1000的TX0和RX0通过高速光耦6N137后与82C250相连，这样就很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD完全隔离。电源的完全隔离采用小功率电源隔离模块或带多5V隔离输出的开关电源模块实现，提高了系统的稳定性和安全性。

82C250与CAN总线的接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施。82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5Ω的电阻R1、R2与CAN总线相连，电阻可起到一定的限流作用，保护82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两个30P的小电容C1、C2，可以起到滤除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。另外在两根CAN总线接入端与地之间分别反接了一个保护二极管D1、D2，当CAN总线有较高的负电压时，通过二极管的短路可起到一定的过压保护作用。82C250的Rs脚上接有一个斜率电阻R3，电阻大小可根据总线通讯速度适当调整，一般在16K～140K之间。

RF卡读写模块采用的是一块Philips公司生产的Mifare卡读写模块MMM，MMM模块共有32个引脚，采用DIP32封装。MMM模块的AD01、AD11、AD22、AD33、AD44、AD55、AD66、AD77脚分别连接到P89C54的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7脚， CS2连接到P89C54的P2.1，MMM模块占用CPU片外存贮器地址0500H～05FFH，CPU通过这些地址可对MMM块执行相应的读写操作。MMM模块的 RD2、 WR2、ALE2分别与P89C54的P89C54的 RD1、WR1、ALE1对应引脚相连， IRQ2接P89C54的 INT1，实际上该中断在程序中并没有用到，所以也可以不接 INT1。MMM模块本身有地址锁存功能。MMMM模块的BP引脚接高电平VCC。MMM模块的NANT、ANT脚接电感L1、L2后与天线的NANT、ANT脚连接，电容C1、C2跨接在电感L1、L2与接地之间。由于天线工作频率较高(13.56MHZ)，所以制板时要求天线的分立元件尽量靠近MMM模块，天线的引线也不能太长，否则会影响读写距离。由于天线存在一定的电磁辐射，所以天线也不能离显示和通信部分太近，以免干扰它们的正常工作，最好能有一定的屏蔽措施。

键盘模块包括一个4×4的行列式键盘(16个按键)和一片单片微机89C2051。图7中89C2051的P1口的高4位与低4位构成一个4×4行列式键盘。89C2051采用反转法对键盘进行扫描得到各键的扫描码，通过查表，将扫描码转换为各键的键码，然后，89C2051将键码通过串口发送给主控制器P89C54作相应处理。用这种方式实现键盘扫描不仅节省了P89C54的I/O口资源，而且也使P89C54的程序得以简化，同时硬件电路也较简单。

显示模块采用的是普通的串行静态显示，由P89C54的P1.6、P1.7构成模拟串行口，驱动显示。由于收费机有前后面板各10位LED显示，为了增大驱动能力，采用了一片74LS244，将P1.6、P1.7的信号驱动后分别送往前后面板的74LS164。前后面板显示的数据是完全相同的，只是数码管的大小不一样，前面板的数码管更大。

收费机消费记录存储模块采用的是I²C接口的EEPROM存储器，EEPROM存储器主要是为了满足脱网工作的需要而设计的。该类存储器具有结构简单、存贮容量大、价格便宜、访问方便，同时还具有写保护功能。非常适合于脱网时保存消费记录。

Claims

1、一种基于现场总线CAN的感应式IC卡收费机，包括一个由前盖(1)和后盖(2)组成的机体，在后盖面板上嵌有键盘(3)和数码显示板(4)，在前盖(2)的上半部分嵌有第二数码显示板(7)；下半部分贴有感应式天线(8)，在前后盖的侧面有电源线引入孔(9)和CAN总线插座(10)，其特征在于：还包括一设置在机体中的单片微机(11)；与单片微机(11)电连接的感应式IC卡读写模块(12)、键盘模块(13)、显示模块(14)、CAN总线通信接口模块(15)、消费记录存储模块(16)、开关电源模块(17)、看门狗模块(18)。

2、如权利要求1所述基于现场总线CAN的感应式IC卡收费机，其特征在于：单片微机(11)采用的是单片微机P89C54，CAN总线通信接口模块主要由三部分所构成：独立CAN通信控制器SJA1000、CAN总线收发器82C250和高速光电耦合器6N137，SJA1000的AD0～AD7脚连接到P89C54的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7脚， CS连接到P89C54的P2.0，SJA1000占用CPU片外存贮器地址0600H～06FFH；SJA1000的 RD、 WR、ALE分别与P89C54的 RD1、 WR1、ALE1的对应引脚相连， IRQ接P89C54的 INT0，SJA1000的TXO和RXO通过高速光耦6N137后与82C250相连，光耦部分电路所采用的两个电源VCC和VDD完全隔离，电源设有隔离模块或带多5V隔离输出的开关电源模块；82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个电阻R1、R2与CAN总线相连，CANH和CANL与地之间并联了两个电容C1、C2，另外在两根CAN总线接入端与地之间分别反接了一个保护二极管D1、D2 ，82C250的Rs脚上接有一个斜率电阻R3 ，电阻大小在16K～140K之间；RF卡读写模块采用的是读写模块MMM，MMM模块共有32个引脚，采用DIP32封装；MMM模块的AD01、AD11、AD22、AD33、AD44、AD55、AD66、AD77脚分别连接到P89C54的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4、P0.5、P0.6、P0.7脚， CS2连接到P89C54的P2.1，MMM模块占用CPU片外存贮器地址0500H～05FFH，MMM模块的 RD2、 WR2、ALE2分别与P89C54的 RD1、 WR1、ALE1的对应引脚相连， IRQ2接P89C54的 INT1，MMMM模块的BP引脚接高电平VCC；MMM模块的NANT、ANT脚接电感L1、L2后与天线的NANT、ANT脚连接，电容C1、C2跨接在电感L1、L2与接地之间；键盘模块包括一个4×4的行列式键盘和一片单片微机89C2051，89C2051的P1口的高4位与低4位构成一个4×4行列式键盘；显示模块采用的是串行静态显示，由P89C54的P1.6、P1.7构成模拟串行口，驱动显示采用了一片74LS244，将P1.6、P1.7的信号驱动后分别送往前后面板的74LS164；收费机消费记录存储模块采用的是I²C接口的EEPROM存储器。