专利名称：一种高速公路专用的自动收卡机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用计算机技术实现高速公路收费站的自动收费之装置，具体是一种设置在高速公路出口处用于收回非接触IC卡的专用设备。
目前在很多高速公路收费站的收费尚采用在入口处发给票据、在出口处交回票据并收取现金的方式，效率低，使来往车辆的司机和收费站都不方便，在公路出口的收费站要根据票据判断车辆在何处进入高速公路并确定收费；纸质票据只能是一次性使用；此外，这种方式也不易对收费实现严格的统一管理，甚至可能导致发生贪污所收现金的现象。
本实用新型的目的在于为高速公路收费站实现IC卡收费系统提供一种可与计算机相联以完成对IC卡的相关信息读写、实现统一的收费管理、并收回车辆司机持有的含有相关信息之非接触IC卡的收卡机。
本实用新型的技术方案如下本实用新型包括放置非接触IC卡的卡箱、非接触IC卡读写器及天线、用以将IC卡收回卡箱的收卡传动机构、用以使卡箱内之IC卡下降的升降传动机构、用以控制IC卡读写与收卡的电气控制盒和外壳，升降传动机构、收卡传动机构分别与卡箱相联，在收卡传动机构出口处设有一导轨，在该导轨下设置IC卡读写器天线；含有微处理器和通讯接口的电气控制盒分别连接IC卡读写器、收卡传动机构之电机和升降传动机构之电机，实现对IC卡的读写控制、以及对收卡传动机构和升降传动机构开关控制。电气控制盒中包括与计算机相联的通讯接口。非接触IC卡是一种集成度很高的卡式存储器，在公路入口处发给司机，IC卡中已写入来往机动车辆类型、车型、入口日期和时间、入口车道标识号等信息，本实用新型之IC卡读写器通过其天线实现对非接触IC卡的读写操作，并通过微处理器、通讯接口，输入至计算机。
本实用新型的收卡传动机构包括电机、皮带传动装置和用于向内部卡箱传送IC卡的单向橡胶收卡轮，皮带传动装置与电机、收卡轮相联，皮带传动装置位于卡箱之IC卡入口处，收卡轮设置在导轨附近的入口处。由电机带动皮带传动装置将IC卡由入口的导轨之上输入，传送至卡箱内。
本实用新型的升降传动机构包括电机、丝杆螺母传动装置和升降杆，该升降杆通过一设置在卡箱底部的升降板与卡箱相联。电机通过丝杆螺母传动装置将卡箱中IC卡下降，为收回新的IC卡做准备。
本实用新型的电气控制盒中包括微处理器、电机驱动电路、数字显示电路及其驱动电路、过流保护电路、电源、输入电路接口和标准通讯接口，其中，微处理器分别与电机驱动电路、显示驱动电路、过流保护电路、电源、输入电路接口和通讯接口相联并实现统一的控制，IC卡读写器联接在通讯接口上。
本实用新型在收卡传动机构入口处设有一光电计数器，用于对所收回的IC卡计数。每次完成收回一张IC卡，光电计数器会自动进行累加计数。
本实用新型必须由结算中心的授权卡进行授权后方能正常工作。本实用新型安装在高速公路之出口车道处的收费控制台内，收费员在出口车道使用本实用新型进行收卡操作，将IC卡内所含来往机动车辆类型、车型、入口日期和时间、入口车道标识(ID)号等信息读出，并覆盖IC卡入口内容，完成对非接触IC卡快速读写、收卡操作，完整地记录每一次的操作过程。这些操作是由本实用新型配合收费专用键盘、车道工控机来完成。读毕后的IC卡被收回至卡箱；由于整个系统的计算机，包括入口处的计算机与出口处的计算机均联成网络，每一进入高速公路的车辆信息均被系统计算机保存；车辆到达公路出口处时，司机将IC卡交给出口处收费站，收费员将IC卡插入本实用新型收回并读出IC卡的信息，确定收费金额，车辆司机交费后即可从出口出去。
本实用新型设置在高速公路出口车道收费操作台内，作为高速公路收费站实现IC卡收费系统的一部分，与计算机相联以完成对IC卡的相关信息读写，将车辆司机交还的IC卡收回并读出卡中所含之机动车车类、车型、入口日期与时间、入口车道等相关信息，实现统一的收费管理。本实用新型能最大限度地减少了非接触IC卡的磨损程度，延长了IC卡的使用寿命，操作方便，性能可靠，广泛适用于高速公路的收费系统。
以下结合附图进一步说明本实用新型。
图1是本实用新型的内部结构示意图；图2是本实用新型之电气控制盒的结构方框图；图3是电气控制盒之实施例的电路图。
图1反映了本实用新型的基本结构。本实用新型是一种科技含量较高的机电一体化设备。如图1，收卡传动机构包括电机19、齿形皮带传动装置、单向橡胶收卡轮8、光电计数器5，并可设置过渡轮，安装在下部机壳10内，每次操作将一张非接触IC卡从入口传入卡箱11。齿形皮带传动装置包括皮带轮22、张紧轮24、皮带轮25、皮带轮9、主传动皮带27、铰链21和23等；升降传动机构包括电机36、丝杆螺母传动装置、升降杆14和升降板13，丝杆螺母传动装置包括行程开关15、丝杆螺母16、轴承17、丝杆28、六角螺母29、滑动轴承30、调整垫块31、联轴节32和内六角螺钉33；升降电机36每次下降0.8mm，直至收卡传动机构底部，为IC卡的接收做准备。IC卡读写器之天线7安装在导轨6下方，当导轨6上(处于读写器天线区内)出现有效IC卡时，IC卡读写器根据工控机发出的指令对IC卡进行读写。电气控制盒中的数字显示电路采用LED显示屏2，可自动显示卡箱11内现有IC卡12之数量。卡箱容量为550至600张IC卡，如果卡箱中的卡太多而将装满时，车道控制机会收到本实用新型发出的告警信息提示收费员，卡箱装满后，本实用新型停止工作，收费员打开上部机壳，抽出装满IC卡的卡箱，换上空的卡箱，本实用新型继续工作。当卡箱装满IC卡或是收费员交接班时，根据工控机指令或按手动复位按钮3，启动复位功能，自动将升降传动机构复位到本实用新型之底部。
本实用新型外壳之上盖壳4上设有手动收卡按钮1、LED显示屏2、手动复位按钮3，便于操作。电机座34固定升降电机36，下部外壳10底部有底座18。图1中的20为螺钉，35为轴销。
图2和图3反映了电气控制盒的线路结构。电气控制盒安装在下部机壳内，它有两个RS-232通讯接口，其中一个与工控机相联，用于本实用新型与工控机之间的通讯，另一个用于工控机与非接触IC卡读写器之间的通讯。电气控制盒内置的控制软件提供DOS、Windows95/98、WindowsNT、Unix系统下的接口函数及驱动程序。为加强系统可靠性，本实用新型上设有手动收卡按钮1和手动复位按钮3，当工控机出现故障时，按一次手动收卡按钮1，本实用新型自动接收一张IC卡。
电源转换电路之输入为交流AC220V，经其开关电源电路转换成直流电压5V、12V和24V作为工作电源，其中5V供电气控制盒的微处理器及外围电路工作，12V为IC卡读写器的工作电源，24V为电机的工作电源。RS232/TTL转换电路由一片MAX232串行接口芯片IC1和四个电容组成，其功能是将工控机发送的RS232标准信号转换成TTL信号并送至微处理器，或将微处理器向工控机返回的TTL信号转换成标准的RS232信号，并送至工控机，实现微处理器与工控机的双向通信；另一路RS232/TTL转换电路则实现工控机与IC卡读写器的双向数据传输。工控机与微处理器的通信速率可达9600bps，微处理器受工控机指令控制，完成对两电机的工作控制和显示电路的数据设置，并将各部位的微动开关、手动按钮与开关、光电开关过流保护电路的状态及时送至工控机。
过流保护电路，是自电机工作电流中取一微电压信号与一基准微电压经比较器进行比较，在正常工作状态下取样电压信号电平低于基准电压，该保护电路不工作。当电机工作电流由于某种原因造成电流过大时，取样微电压信号电平高于基准电压，该保护电路输出高电平送至微处理器以切断各路输出，此时微处理器不接受工控机指令，直到故障排除，以达到保护的目的。过流保护电路由一电压比较器将电机电流采样、比较、放大、转换电平后送至IC6，当由于机械、电路等原因导致电机负载加重，工作电流过大时，该电路向IC6提供低电平，IC6处理后，继电器系统断电，从而防止故障范围扩大。AT89C51芯片IC6、4060芯片IC7及外围电路构成电机驱动及继电器驱动电路。
AT89C51芯片IC2、4060芯片IC3组成串行一并行转换电路，IC6接收IC2发送的并行信号指令转换成电平输出，用于驱动各继电器的吸合与断开，以控制收卡电机和升降电机的启动和停转。
输入接口电路是微处理器的接口，微处理器输出的电平信号经其缓冲反向放大后，驱动继电器动作，光电开关IC12和行程开关的即时状态，经耦合器4N25耦合、反向，将标准TTL信号送入微处理器。电机驱动电路及继电器输出电路，是由继电器常开触头控制接通直流24V，以驱动收卡电机19、升降电机36运转，收回IC卡后，收卡电机19停转，升降电机36使升降板13下降一张IC卡厚度后也停转。
4060芯片IC3及外围电路组成自动复位电路；IC2正常工作时，软件程序保证定时输出方波作为IC3复位信号，如出现干扰等意外情况，程序不能正常输出方波复位信号时，IC3在延时后输出高电平，强行使IC2复位，使程序重新运转，从而保证系统运行的抗干扰性。AT98C51芯片IC4、4060芯片IC5及外围电路构成数字显示电路，由D1～D7输出低电位段选信号，D8～D10输出高电位片选信号，依据指令点亮3位LED七段数码管。
AN1～AN4是微动开关，其中AN1是下限位开关，AN2是上限开关，AN3是机头卡片顶紧限位开关。IC12是一个隔光开关，作用是检测IC卡接收状态；当有卡收回通过时，向IC6输出高电平，平时输出低电平，利用IC12实现收卡计数，系统故障送卡超时等现象和AN1～AN3的状态一并通过IC6转换成串行信号送至IC1馈至PC机，由PC机软件分析后发送指令控制系统工作。
权利要求1.一种高速公路专用的自动收卡机，其特征在于包括放置非接触IC卡的卡箱、非接触IC卡读写器及天线、用以将IC卡收回的收卡传动机构、用以使卡箱内之IC卡下降的升降传动机构、用以控制IC卡读写与收卡的电气控制盒和外壳，升降传动机构、收卡传动机构分别与卡箱相联，在收卡传动机构出口处设有一导轨，在该导轨下设置IC卡读写器天线；含有微处理器和通讯接口的电气控制盒分别连接IC卡读写器、收卡传动机构之电机和升降传动机构之电机，电气控制盒中包括与计算机相联的通讯接口。
2.根据权利要求1所述的高速公路专用的自动收卡机，其特征在于收卡传动机构包括电机、皮带传动装置和用于向内部卡箱传送IC卡的单向橡胶收卡轮，皮带传动装置与电机、收卡轮相联，皮带传动装置位于卡箱之IC卡入口处，收卡轮设置在导轨附近的入口处。
3.根据权利要求1所述的高速公路专用的自动收卡机，其特征在于升降传动机构包括电机、丝杆螺母传动装置和升降杆，该升降杆通过一设置在卡箱底部的升降板与卡箱相联。
4.根据权利要求1所述的高速公路专用的自动收卡机，其特征在于电气控制盒中包括微处理器、电机驱动电路、数字显示电路及其驱动电路、过流保护电路、电源转换电路、输入电路接口和标准通讯接口，其中，微处理器分别与电机驱动电路、显示驱动电路、过流保护电路、电源、输入电路接口和通讯接口相联，IC卡读写器联接在通讯接口上。
5.根据权利要求1所述的高速公路专用的自动收卡机，其特征在于在收卡传动机构入口处设有一光电计数器。
专利摘要一种高速公路专用的自动收回非接触IC卡的收卡机,包括卡箱、IC卡读写器及天线、收卡传动机构、升降传动机构、电气控制盒和外壳,升降传动机构、收卡传动机构分别与卡箱相联,在收卡传动机构入口处设有一导轨,在该导轨下设置IC卡读写器天线;电气控制盒分别连接IC卡读写器、收卡传动机构、升降传动机构之电机。本实用新型与计算机相联以完成对IC卡的相关信息读写并收回IC卡,为高速公路收费站实现IC卡收费系统的统一管理。
文档编号G06K17/00GK2441183SQ0022576
公开日2001年8月1日 申请日期2000年10月12日 优先权日2000年10月12日
发明者刘海明, 黄造林, 温英明, 周会平, 苏长汉 申请人:湖南长沙曙湘网络技术开发有限公司