專利名稱：一種高速公路專用的自動發卡機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種采用計算機技術實現高速公路收費站的自動收費之裝置，具體是一種設置在高速公路入口處用于發放非接觸IC卡的專用設備。
目前在很多高速公路收費站的收費尚采用發給票據、交回票據并收取現金的方式，效率低，使來往車輛的司機和收費站都不方便，在公路出口的收費站要根據票據判斷車輛在何處進入高速公路并確定收費；紙質票據只能是一次性使用；此外，這種方式也不易對收費實現嚴格的統一管理，甚至可能導致發生貪污所收現金的現象。
本實用新型的目的在于為高速公路收費站實現IC卡收費系統提供一種可與計算機相聯以完成對IC卡的相關信息讀寫、實現統一的收費管理、并自動向車輛司機發出含有相關信息之非接觸IC卡的發卡機。
本實用新型的技術方案如下本實用新型包括放置非接觸IC卡的卡箱、非接觸IC卡讀寫器及天線、用以將IC卡發出的發卡傳動機構、用以將卡箱內之IC卡傳至發卡傳動機構的升降傳動機構、用以控制IC卡讀寫與發卡的電氣控制盒和外殼，升降傳動機構、發卡傳動機構分別與卡箱相聯，在發卡傳動機構出口處設有一導軌，在該導軌下設置IC卡讀寫器天線；含有微處理器和通訊接口的電氣控制盒分別連接IC卡讀寫器、發卡傳動機構之電機和升降傳動機構之電機，實現對IC卡的讀寫控制、以及對發卡傳動機構和升降傳動機構開關控制。電氣控制盒中包括與計算機相聯的通訊接口，計算機將來往機動車輛類型、車型、入口日期和時間、入口車道標識號等信息通過該通訊接口、微處理器、IC卡讀寫器寫入IC卡。非接觸IC卡是一種集成度很高的卡式存儲器，IC卡讀寫器通過其天線實現對非接觸IC卡的讀寫操作。
本實用新型的發卡傳動機構包括電機、皮帶傳動裝置和用于向外傳送IC卡的單向橡膠發卡輪，皮帶傳動裝置與電機、發卡輪相聯，皮帶傳動裝置位于卡箱之IC卡出口處，發卡輪設置在導軌附近的出口處。由電機通過皮帶傳動裝置將IC卡由卡箱內送出，傳送至出口的導軌之上。
本實用新型的升降傳動機構包括電機、絲桿螺母傳動裝置和升降桿，該升降桿通過一設置在卡箱底部的升降板與卡箱相聯。電機通過絲桿螺母傳動裝置將卡箱中IC卡頂升至頂部的發卡傳動機構處，為IC卡的發送做準備。
本實用新型的電氣控制盒中包括微處理器、電機驅動電路、數字顯示電路及其驅動電路、過流保護電路、電源、輸入電路接口和標準通訊接口，其中，微處理器分別與電機驅動電路、顯示驅動電路、過流保護電路、電源、輸入電路接口和通訊接口相聯并實現統一的控制，IC卡讀寫器聯接在通訊接口上。
本實用新型在發卡傳動機構出口處設有一光電計數器，用于對所發出的IC卡計數。每次完成傳送出一張IC卡，光電計數器會自動進行遞減計數。
本實用新型安裝在高速公路之入口車道處的收費控制臺內，收費員在入口車道使用本實用新型進行發卡操作，將機動車輛類型、車型、入口日期和時間、入口車道標識(ID)號等信息寫入IC卡，完成對非接觸IC卡快速讀寫、發放操作。這些操作是由本實用新型配合收費專用鍵盤、車道工控機來完成。寫好的IC卡由收費員交給車輛司機；由于整個系統的計算機，包括入口處的計算機與出口處的計算機均聯成網絡，每一進入高速公路的車輛信息均被系統計算機保存；車輛到達公路出口處時，將IC卡交給出口處收費站，收費員將IC卡收回并讀出IC卡的信息，確定收費金額，車輛司機交費后即可從出口出去。
本實用新型設置在高速公路入口處，作為高速公路收費站實現IC卡收費系統的一部分，與計算機相聯以完成對IC卡的相關信息讀寫，并自動向車輛司機發出含有機動車車類、車型、入口日期與時間、入口車道等相關信息之IC卡，實現統一的收費管理。本實用新型能最大限度地減少了非接觸IC卡的磨損程度，延長了IC卡的使用壽命，操作方便，性能可靠，廣泛適用于高速公路的收費系統。
以下結合附圖進一步說明本實用新型。


圖1是本實用新型的內部結構示意圖；圖2是本實用新型之電氣控制盒的結構方框圖；圖3是電氣控制盒之實施例的電路圖。
圖1反映了本實用新型的基本結構。本實用新型是一種科技含量較高的機電一體化設備。如圖1，發卡傳動機構包括電機19、齒形皮帶傳動裝置、單向橡膠發卡輪8、光電計數器5，并可設置過渡輪，安裝在下部機殼10內，每次操作將一張非接觸IC卡從卡箱內送出。齒形皮帶傳動裝置包括皮帶輪22、張緊輪24、皮帶輪25、皮帶輪9、主傳動皮帶27、鉸鏈21和23等；升降傳動機構包括電機36、絲桿螺母傳動裝置、升降桿14和升降板13，絲桿螺母傳動裝置包括行程開關15、絲桿螺母16、軸承17、絲桿28、六角螺母29、滑動軸承30、調整墊塊31、聯軸節32和內六角螺釘33。IC卡讀寫器之天線7安裝在導軌6下方，當導軌6上(處于讀寫器天線區內)出現有效IC卡時，IC卡讀寫器根據工控機發出的指令對IC卡進行讀寫。電氣控制盒中的數字顯示電路采用LED顯示屏2，可自動顯示卡箱11內現有IC卡12之數量。卡箱容量為550至600張IC卡，如果卡箱中的卡太少，車道控制機會收到本實用新型發出的告警信息提示收費員，IC卡發完后，本實用新型停止工作，收費員打開上部機殼，抽出空的卡箱，換上裝滿IC卡的新卡箱，本實用新型繼續工作。
本實用新型外殼之上蓋殼4上設有手動發卡按鈕1、LED顯示屏2、手動復位按鈕3，便于操作。電機座34固定升降電機36，下部外殼10底部有底座18。圖1中的20為螺釘，35為軸銷。
圖2和圖3反映了電氣控制盒的線路結構。電氣控制盒安裝在下部機殼內，它有兩個RS-232通訊接口，其中一個與工控機相聯，用于本實用新型與工控機之間的通訊，另一個用于工控機與非接觸IC卡讀寫器之間的通訊。電氣控制盒內置的控制軟件提供DOS、Windows95/98、Windows NT、Unix系統下的接口函數及驅動程序。為加強系統可靠性，本實用新型上設有手動發卡按鈕1和手動復位按鈕3，當工控機出現故障時，按一次手動發卡按鈕1，本實用新型自動發出一張IC卡。
電源轉換電路之輸入為交流AC220V，經其開關電源電路轉換成直流電壓5V、12V和24V作為工作電源，其中5V供電氣控制盒的微處理器及外圍電路工作，12V為IC卡讀寫器的工作電源，24V為電機的工作電源。RS232/TTL轉換電路由一片MAX232串行接口芯片IC1和四個電容組成，其功能是將工控機發送的RS232標準信號轉換成TTL信號并送至微處理器，或將微處理器向工控機返回的TTL信號轉換成標準的RS232信號，并送至工控機，實現微處理器與工控機的雙向通信；另一路RS232/TTL轉換電路則實現工控機與IC卡讀寫器的雙向數據傳輸。工控機與微處理器的通信速率可達9600bps，微處理器受工控機指令控制，完成對兩電機的工作控制和顯示電路的數據設置，并將各部位的微動開關、手動按鈕與開關、光電開關過流保護電路的狀態及時送至工控機。
過流保護電路，是自電機工作電流中取一微電壓信號與一基準微電壓經比較器進行比較，在正常工作狀態下取樣電壓信號電平低于基準電壓，該保護電路不工作。當電機工作電流由于某種原因造成電流過大時，取樣微電壓信號電平高于基準電壓，該保護電路輸出高電平送至微處理器以切斷各路輸出，此時微處理器不接受工控機指令，直到故障排除，以達到保護的目的。過流保護電路由一電壓比較器將電機電流采樣、比較、放大、轉換電平后送至IC6，當由于機械、電路等原因導致電機負載加重，工作電流過大時，該電路向IC6提供低電平，IC6處理后，繼電器系統斷電，從而防止故障范圍擴大。AT89C51芯片IC6、4060芯片IC7及外圍電路構成電機驅動及繼電器驅動電路。
AT89C51芯片IC2、4060芯片IC3組成串行一并行轉換電路，IC6接收IC2發送的并行信號指令轉換成電平輸出，用于驅動各繼電器的吸合與斷開，以控制發卡電機和升降電機的啟動和停轉。
輸入接口電路是微處理器的接口，微處理器輸出的電平信號經其緩沖反向放大后，驅動繼電器動作，光電開關IC12和行程開關的即時狀態，經耦合器4N25耦合、反向，將標準TTL信號送入微處理器。電機驅動電路及繼電器輸出電路，是由繼電器常開觸頭控制接通直流24V，以驅動發卡電機19、升降電機36運轉，發出IC卡后，發卡電機19停轉，升降電機36使升降板13提升一張IC卡厚度后也停轉。
4060芯片IC3及外圍電路組成自動復位電路；IC2正常工作時，軟件程序保證定時輸出方波作為IC3復位信號，如出現干擾等意外情況，程序不能正常輸出方波復位信號時，IC3在延時后輸出高電平，強行使IC2復位，使程序重新運轉，從而保證系統運行的抗干擾性。AT98C51芯片IC4、4060芯片IC5及外圍電路構成數字顯示電路，由D1～D7輸出低電位段選信號，D8～D10輸出高電位片選信號，依據指令點亮3位LED七段數碼管。
AN1～AN4是微動開關，其中AN1是下限位開關，AN2是上限開關，AN3是機頭卡片頂緊限位開關。IC12是一個隔光開關，作用是檢測IC卡發送狀態；當有卡發出通過時，向IC6輸出高電平，平時輸出低電平，利用IC12實現發卡計數，系統故障送卡超時等現象和AN1～AN3的狀態一并通過IC6轉換成串行信號送至IC1饋至PC機，由PC機軟件分析后發送指令控制系統工作。
權利要求1.一種高速公路專用的自動發卡機，其特征在于包括放置非接觸IC卡的卡箱、非接觸IC卡讀寫器及天線、用以將IC卡發出的發卡傳動機構、用以將卡箱內之IC卡傳至發卡傳動機構的升降傳動機構、用以控制IC卡讀寫與發卡的電氣控制盒和外殼，升降傳動機構、發卡傳動機構分別與卡箱相聯，在發卡傳動機構出口處設有一導軌，在該導軌下設置IC卡讀寫器天線；含有微處理器和通訊接口的電氣控制盒分別連接IC卡讀寫器、發卡傳動機構之電機和升降傳動機構之電機，電氣控制盒中包括與計算機相聯的通訊接口。
2.根據權利要求1所述的高速公路專用的自動發卡機，其特征在于發卡傳動機構包括電機、皮帶傳動裝置和用于向外傳送IC卡的單向橡膠發卡輪，皮帶傳動裝置與電機、發卡輪相聯，皮帶傳動裝置位于卡箱之IC卡出口處，發卡輪設置在導軌附近的出口處。
3.根據權利要求1所述的高速公路專用的自動發卡機，其特征在于升降傳動機構包括電機、絲桿螺母傳動裝置和升降桿，該升降桿通過一設置在卡箱底部的升降板與卡箱相聯。
4.根據權利要求1所述的高速公路專用的自動發卡機，其特征在于電氣控制盒中包括微處理器、電機驅動電路、數字顯示電路及其驅動電路、過流保護電路、電源轉換電路、輸入電路接口和標準通訊接口，其中，微處理器分別與電機驅動電路、顯示驅動電路、過流保護電路、電源、輸入電路接口和通訊接口相聯，IC卡讀寫器聯接在通訊接口上。
5.根據權利要求1所述的高速公路專用的自動發卡機，其特征在于在發卡傳動機構出口處設有一光電計數器。
專利摘要一種高速公路專用的自動發送非接觸IC卡的發卡機,包括卡箱、IC卡讀寫器及天線、發卡傳動機構、升降傳動機構、電氣控制盒和外殼,升降傳動機構、發卡傳動機構分別與卡箱相聯,在發卡傳動機構出口處設有一導軌,在該導軌下設置IC卡讀寫器天線;電氣控制盒分別連接IC卡讀寫器、發卡傳動機構、升降傳動機構之電機。本實用新型與計算機相聯以完成對IC卡的相關信息讀寫并發出IC卡,為高速公路收費站實現IC卡收費系統的統一管理。
文檔編號G06K17/00GK2450718SQ0022576
公開日2001年9月26日 申請日期2000年10月12日 優先權日2000年10月12日
發明者劉海明, 黃造林, 溫英明, 周會平, 蘇長漢 申請人:湖南長沙曙湘網絡技術開發有限公司