公交智能收费系统设计方案

公交智能收费系统设计方案

1 绪论

公交如今已成为都市重要的交通工具，收费的时候有人为的收费也有采用了智能的收费系统。利用智能收费先是便利，再是快捷，还有就是有利于减少现金流动。公交车智能收费系统在公交系统中极大地促进了非接触式IC卡的发展。国外已有许多知名的公司已使用这方面的技术。中国虽开始较晚，但成长迅速。公交IC卡作为非接触卡，操作方便，可靠性高，寿命长，发展潜力巨大。

公交收费系统的读写操作，只需要将卡在读写某一区间内可以实现数据交换装置附近，没有任何接触，使用十分方便，速度快，不易损坏。所以，除了用在公交系统，在门禁、学校、企业等人事管理、娱乐场所等领域有极大的应用前景。

1.1 公交智能收费系统现状及发展趋势

公交车收费系统一般采取接触式IC卡，因为卡在读写器上操作时常造成磨损引起的接触不良，从而导致数据传输故障，此外卡跟读写器的磨擦也极大地减短了卡和读写器的使用年限。随着技术的进步，公交车收费系统慢慢地被射频技术所替代，即非接触式的IC卡。读写器用射频识别技术为核心，每当射频卡靠近读写器的时候，因受读写器的电磁波激励的作用，LC谐振电路就开始产生共振和接收电磁波能量。每当射频卡一收集到充足的能量时，就会把卡内存储的识别卡和其他的数据传输的无线电波，读者和接受读者卡上的数据和进一步的操作。在环境多变的公交车上，这种收费系统一定有很大发展前景。

1.1.1 概述

公交智能收费体系构造复杂，所以，公交车IC卡的读写器最少包含公交车载机公交车售卡机、公交车制卡机的三个读写器。以下主要介绍公交车载机读写器的设计，主要部件是由单片机、MMM微模块、单片机、存储器、和监控电路还有PC通信的TC232通讯接口电路等部件构成。

Mi fare卡专门使用的芯片MF RC500，它是由一个微型的且最大操作间距达100mm的Mi fare读/写设备的核心部件，其功能包括调制、解调、安全管理和防碰撞机制等。

读写器是收取费用现场的，且读写器编写的时候，只会进行读卡片的操作，且具备自动地收取费用的机能。

1.1.2 现状

当今，虽然接触式IC卡在交通中得以普遍的使用。但在接触IC卡的推广使用中，慢慢发现了许多缺点：卡在读写器上频繁的拔插的操作造成的磨损使得接触性不良，继而导致数据传送报错，另外卡与读写器之间的磨损也很大缩短了卡和读写器的使用年限；而且，此IC卡的通信效率很低，还有再个插拔卡的动作造成的延误，导致每次交易都要长久的等待。

现在更多的应用不仅对卡的接口给予了不一样的需求，而且对传统非接触卡应用也提出了更多的需求。起先非接触卡的指令很简单，功能也很少。实现一个高难度的操作就像建立一个普通文件一样需要对卡的数据结构十分熟悉并且需要编很多指令。尤其是卡中大部分资料都是很敏感的，比如剩余金额的数目，所以在对这些资料进行操作的时候，万一出现意外使得操作突然停止，就要面临怎样地正确恢复资料的难题，这非常需要高软件技巧。以上所有的这些问题都大大防碍了非接触卡的应用创新。

然而公交车智能系统非接触式IC卡也是应用里最大的领域之一。自2O03年以来我国就有许多城市开始陆续采用非接触式IC卡的电子车票体系。但也在很多城市中没有普及开来。人们还不理解公交卡所拥有的优势，还有就是收费体系做的也还不够完善，比如受公交环境差的影响使得系统出错率高等。

1.1.3 发展

现在国际ISO拟定了主要两个非接触IC卡国际准则，一个菲利蒲和西门子的公司的TYPE A标准，另外一个则是摩托罗拉和意法半导体公司的TYPE B标准。两个标准各有各的优点和缺点。

然而TYPE A标准。则是目前运用较多的一种标准MIFARE标准。TYPE B与A 的主要不同是卡跟读写器的调制方式的差异。而TYPE A采用的则是间断的调制原理，信息“1”为时，即有信号传到卡，信息显示是“0”时，则就无信号传到卡，并且时间的间隔非常短暂，基本不会影响到卡的正常工作。用这种方式信息区别会很明显，而且受环境影响的可能性小，很难会误操作。然而缺点就是在不断地传输能量到非接触卡的时候，能量会有几率发生波动。

公共汽车上干扰因素很多，打卡时间又极短，错误信号发生的机率越小越好，因此，采用TYPE A相对来会好很多。而且，鉴于国情影响，车在较短时间里使用非接触CPU卡的可能性小，而使用逻辑加密卡。因为使用非接触逻辑加密卡时，因为没有CPU在工作，所以对能量的持续性要求很强，因此TYPE A可以很好胜任这工作。

我国引进的射频 IC卡主要有PHILIPS公司的Mi fare和ATMEL公司的Demic 卡。制作的IC卡读写器可以实现制卡、售卡、自动收费等功能，具有安全、方

便、快捷、可靠性高等的特点，解决了城市公共交通服务行业既频繁又琐碎的收费管理问题，有广泛的利用远景。

在我国最广使用的就是Mi fare IC卡。其每一年销售量达几亿张的IC卡，促使我国迅速成为IC卡应用发展速度最快的国家之一。此外，近些年售出的非接触式卡里近一半是在公共交通中使用的。

1.2 本文的内容

此设计研究的是公交智能收费系统（B）标准，其重点进行卡的读写程序设计，它是以非接触式通信为技术基础。

本课题设计是以射频技术为基础，铺以单片机编程来控制MF RC500的读写卡操作，然后卡里的内容跟时钟信息一起存放在存储器里，然后显示模块显示卡的扣除费用金额等，同时蜂鸣器在操作无误时就响一声。而DS1232为控制芯片，能解决程序跑飞的问题。然而在存储器存储的信息到顶时，就会通过TC232和上位机相接，然后把信息发给PC机。

2 设计方案

设计的基本思想：一有Mifare1射频卡距离射频天线100mm内时，读写器就能够获取到卡中的数据信息。然后单片机把读取得数据进行处理，条件符合，蜂呜器就响一声。然后把数据跟当时的时间同时储存在单片机EEPROM内．接着在LED上显示所读数据。然而当无卡在其工作范围时，就会在LED上显示此刻的时间。如果读卡出错，则显示出错的标志。在和上位机通讯时，把单片机里EEPROM 存入的信息发向上位机。

单片机的程序主要有：时钟生成程序、读写卡程序、跟上位机的中断通信程序、时钟生成程序、显示驱动程序、数据存储程序、蜂鸣器报警程序。

2.1 硬件设计选择

MCU采用单片机89C52，是因为89C52开发简单，运行稳定。89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器和256字节的RAM，比51多一倍。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

公交收费系统结构复杂，环节较多，因此，公交非接触IC 卡的读写器至少应包括公交售卡机、公交车载机和公交制卡机三个读写器。除了售卡机要求有键盘外，其余的硬件组成大体相同。图1为非接触IC卡及其读写器硬件电路原理图，主要由MMM微模块、单片机、键盘、显示、存储器、天线和监控电路以及与PC机通信的TC232串行通信接口电路等部分组成。