专利名称：两片式电子标签加双界面cpu卡电子不停车收费装置的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及智能交通领域中电子不停车收费装置的实现技术，所发明的“两片式电子标签+双界面CPU卡”电子不停车收费装置是一种基于专用短程通信协议，结合“双界面CPU卡”能实现车辆自动识别和电子钱包实时交易等功能的车载微波通讯装置。利用该装置的功能，结合计算机控制设备和网络系统，能实现移动环境下的车辆信息统计、收费管理和控制系统，可广泛的应用于不停车收费、公安交管、智能小区及海关通关等短程移动通信领域。
背景技术：
车辆自动识别(AVI)技术和电子不停车收费(ETC)设备是目前智能交通领域中两个重要课题，是实现车辆和道路智能化的重要手段。其中车辆自动识别技术因其能实现车辆身份证的功能，使车辆和道路智能化、信息化，在提高交通效率、改善道路交通环境和节约交通能源方面具有重要的意义。而电子不停车收费设备既能保证车辆在通过路桥收费站时快速通过、又能可靠付费，改善了目前普遍存在的路桥收费站停车收费造成交通堵塞的恶劣状况。
国内外在车辆自动识别(AVI)技术和电子不停车收费(ETC)设备的开发和研究方面做了许多的工作，目的是实现安装在车辆上、装载有车辆和交费等信息的车载电子装置(简称为车载单元或电子标签，英文缩写OBU，下同)与装备在收费站道路旁的电子读写设备(简称为路侧读写设备英文缩写RSU，下同)之间按一定规范要求的无线通讯和无线信息交互过程。若将车辆的设备参数和驾驶员信息等装载在电子标签OBU内，通过路侧读写设备RSU与电子标签OBU的无线数据通讯则可实现移动车辆的自动识别，如果电子标签中还存储有相关联的付费帐号信息，则可以实现电子不停车收费功能。通常电子标签有两种形式，一种为单片式，一种为两片式，单片式电子标签是把所有的信息均存储在一个不可分离的单片电路卡内；与之相比，双片式电子标签则多了一个集成电路(IC)卡作为电子标签的扩展存储器。两片式电子标签是基于单片式电子标签的功能，随着计算机网络技术和基于IC卡方式的电子钱包交易技术的发展和普及而产生的。综观目前的电子不停车收费设备情况，有以下方面的不足1、目前的电子不停车收费应用中的付费方式不灵活，运营风险高。
目前电子不停车收费应用中的交易普遍为基于单片式电子标签的后台记帐式交易，难以实现低风险的储值方式下的电子钱包实时扣款交易，运营风险高，不能满足联网收费和电子货币发展的要求。要实现电子不停车收费过程，须采用无线通讯手段来实现车辆特征参数信息采集以及实现某种付费交易过程或付费认可。目前已有的电子不停车收费应用都是采用红外或微波通讯手段将电子标签上的车辆参数信息送入路侧读写设备，由路侧读写设备的主控制计算机将得到的车辆信息通过网络发至专用的计算机收费管理中心，通过后台计费的方式由收费专用计算机来完成最终的收费。显然，这种收费过程不是实时扣款的，不利于对偷逃收费的车辆及时监控和管理，给运营机构带来了很大的资金风险。同时，由于后台记帐方式使得运营单位在发卡给用户时候，需要非常慎重地核查用户的资金信用，因此在很大程度上不利于电子不停车收费系统向用户的迅速推广，这明显不能满足和适应目前路桥整体联网收费的现状和发展要求。
2、目前采用的基于“IC卡”电子钱包方式的人工半自动非现金收费不能满足收费车辆的高速通行要求。
为了实现实时的收费效果，目前也有采用基于13.56MHz射频的非接触式IC卡作为路桥收费交易的手段，通过实时的“电子钱包交易”方式实现路桥收费。这种方式实现了付费交易的及时性，但非接触式IC卡本身存在信息传输速率低(106Kbit/s)、数据通讯距离短(小于10厘米)的不足，限定了车辆的通行速度的提高。其次，非接触式IC卡收费因需要人工的介入才能完成收费交易过程，其实际上仍是一种人工收费过程。
另外也有采用更低频率的非接触式IC卡不停车收费应用，其无线通讯距离可达1米以上，但它信息的传输速率比上述的13.56MHz非接触式IC卡还低，更不能满足车辆的高速通行要求。
3、电子标签所搭载的信息过于专一，电子不停车收费功能单一，不能同时满足和适应人工收费及电子不停车收费共存的应用要求。
人工收费和电子不停车收费共存是目前路桥收费的一个特点，目前的电子不停车收费由于其功能单一，而难以兼顾人工收费的特点和功能，造成了电子不停车收费与人工收费系统两两之间完全独立的局面。电子不停车收费存在的不兼容人工收费的缺陷不仅增大了路桥收费设备的投资，更严重的是会形成两种收费方式和手段之间的冲突，反而降低车辆的通行速度及形成新的交通堵塞。
总之，在目前的路桥收费应用中，还没有一种既具备“电子钱包交易”实时付费功能、又能保证车辆在收费过程中达到一定的通行速度(不低于40Km/h)，同时还能兼容人工收费特点要求的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种“两片式电子标签+双界面CPU卡”的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置。这个装置基于专用短程通讯(DSRC)协议的规范，结合了两片式电子标签的无线数据通讯功能和双界面CPU卡实时、安全的电子钱包交易特点，在路侧读写设备及计算机系统的支持下用于路桥收费中的电子不停车收费过程，以实现进入路桥收费站的车辆在较高速(如不低于50Km/h)通行条件下完成实时和高安全性的“电子钱包”收费过程。同时也通过配置“双界面CPU卡”来接满足人工收费的要求，使其满足人工收费和电子不停车收费共存的收费条件下使用。
为实现本实用新型的目的，所述的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置，包括微处理控制器，与微处理控制器的I/O端相连的存储器、上电复位电路和显示及指示电路，在固化短程通讯协议规范运算程序的微处理控制器的I/O端接有微波接收电路、微波发射电路和IC卡读写接口电路。
本发明所述的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置是在由微处理控制器、上电复位电路、存储器和微波收发电路组成的电子装置基础上，通过增设微处理控制器与双界面CPU卡之间的数据专用读写接口装置和采用传输的速率高达500KBit/s的专用短程通讯(DSRC)协议规范来实现高速、实时的电子不停车收费过程。
双界面CPU卡是一种具有接触式界面和非接触式界面组合的IC卡(也称为智能卡)，是目前广泛使用的一种“实时电子钱包”交易手段，“双界面CPU卡”通过本发明装置中设立的专用读写接口以接触式界面的方式将其卡内的“电子钱包交易”信息事先转移至电子装置的存储器区域内；当两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置在通过电子不停车收费站时，收费装置将存储器内的“电子钱包交易”信息将以远大于“双界面CPU卡”原有的数据传输速率以无线数据通讯的方式传送至路侧读写设备之中，由此完成“电子钱包交易”方式的实时付费过程。而在通过人工收费时，从两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置中取出双界面CPU卡，以非接触式IC卡的数据通讯方式完成人工收费。
两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置内的存储器不仅可以作为双界面CPU卡的电子钱包信息存储区域，也可以通过事先给定和通过IC卡接口数据读写的方式固化车辆及收费的有关数据，成为多种功能和数据载体的电子标签。
图1为本实用新型两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置的原理方框图。
图2为实现图1的电路原理图。
图3为本实用新型两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置与路侧读写设备工作框图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置的具体实施例作进一步详述图一是本专利发明两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置的原理方框图。它由数据处理控制器及存储单元电路(100)、微波接收电路(300)、微波发射电路(200)、触发控制电路(400)、供电控制电路(500)、显示及指示电路(500)和能与“双界面CPU卡”进行“电子钱包信息”数据通讯的专用读写接口电路(700)组成。数据处理控制器及存储单元(100)包括微处理控制器(110)，存储器(120)和上电复位电路(130)。其中除专用读写接口电路(700)以外的其它电路部分形成了符合专用短程通讯(DSRC)协议规范、具备微波数据通讯能力“两片电子标签”；而专用读写接口电路(700)的加入使“两片式电子标签”和“双界面CPU卡”各自的特点与应用功能组合成一体，形成了无线数据传输速率高、收费交易快捷和安全可靠的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置。
微处理控制器(110)U1采用型号为89C2051单片机，包括15个I/O端即P1.0～P1.7，P3.0～P3.6，用于信号数据的输出和输入。存储器(120)U2为EEPROM存储器。集成块U4-A，U4-B为74HC04D触发器，U3为8位液晶显示器。
所述的微波接收电路(300)包括由输入至输出依次连接的接收天线(310)，接收回路(320)，检波电路(330)，接收放大电路(340)，电平变换电路(350)。
所述的微波发射电路(200)包括由输入至输出依次连接的调制电路(210)，发射放大电路(230)，发射天线(240)，所述的调制电路(210)的调制端接于载波发生器的输出端。
两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置除了设置信息显示等电路外，本身还设置了休眠省电电路而成为功能齐全的无线通讯装置。所述的微处理控制器(110)的电源端接于供电控制电路(500)的电源输出端，触发控制电路(400)的控制信号输出端接于供电控制电路(500)的电源控制端，微处理控制器(110)的I/O端接于触发控制电路(400)的信号数据输出端，微处理控制器(110)的I/O控制信号端接供电控制电路(500)的控制端，供电控制电路(500)的复位信号输出端接于微处理控制器(110)的I/O端。
所述的供电控制电路(500)包括串接在电池(510)与微处理控制器(110)的电源端之间，具有电源控制端的电源控制器A(530)，串接在电池(510)与微处理控制器(110)的电源端之间，受微处理控制器(110)的I/O端控制的电源控制器B(520)。
所述的触发控制电路(400)包括有插卡触发电路(410)，其感应信号输出端一路经插卡放大电路(412)输出插卡信号数据至微处理控制器(110)的I/O端，另一路经过插卡驱动电路(411)输出控制信号接至供电控制电路(500)的电源控制端。
所述的触发控制电路(400)包括有拆卸触发电路(420)，其感应信号输出端一路经拆卸放大电路(422)输出拆卸信号数据至微处理控制器(110)的I/O端，另一路经过拆卸驱动电路(421)输出控制信号接至供电控制电路(500)的电源控制端。
所述的接收放大电路(340)输出端经接收驱动电路(360)输出收到开启信号接至供电控制电路(500)的电源控制端。
两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置内采用电池(510)供电，只要装入电池(510)，上电复位电路(130)就会在给单片微处理控制器(110)和主电路提供定时的电源VCC同时，也给单片微处理控制器(110)的复位端RST提供了一高电平的复位脉冲，使微处理器内部的运算和处理过程从规定的程序起点开始。为了保证在电池供电情况下的长期稳定工作本装置采用了省电休眠的电路结构，只有在电源控制器A(530)受到三个驱动电路(360、411、421)任一输出脉冲信号的激励时才会由电源控制器A(530)向主电路供电，使微处理控制器(110)由“省电休眠”状态转入正常的工作状态；同时输出信号控制电源控制器B(520)也向主电路供电，在完成相应的工作后，若无其它的处理要求，则微处理控制器(110)输出信号关闭控制电源控制器B(520)的电源输出，中止主电路的供电，使整个装置又进入耗电极低“省电休眠”状态。
微处理控制器(110)是整个装置数据处理及控制的核心电路，它通过专用读写接口电路(700)将“双界面CPU卡”内的电子钱包信息“转存”在EEPROM存储器(120)内；微处理控制器(110)内部固化的符合专用短程通讯(DSRC)协议规范的运算程序，在微波接收电路(300)和微波发射电路(200)的支持下，将“转存”在EEPROM存储器(120)内的“电子钱包信息”按专用短程通讯(DSRC)协议要求的数据结构及编码方式进行数据包装，再将其无线传输到路侧读写设备上，由路侧读写设备方则对“电子钱包交易”内容的进行相关的校验和认证；完成认证后，路侧读写设备方将结论和扣款信息以无线传输的方式发回两片式电子标签，让两片式电子标签中的微处理控制器完成对转存在存储器(120)内的“电子钱包信息”的相应的扣款操作；随后微处理控制器再将完成了扣款交易的“电子钱包信息”通过专用读写接口电路(700)返送至“双界面CPU卡”内，实现了实时的电子不停车收费过程。
专用读写接口电路(700)由IC卡匹配电路(710)和IC卡插座(720)组成。IC卡匹配电路(710)形成了“双界面CPU卡”与微处理控制器接口之间高速、可靠的数据通讯通道，是本发明专利能够得以实施的一个重要因素。IC卡插座是“双界面CPU卡”的接触式安装座，不仅实现了“双界面CPU卡”与IC卡匹配电路(710)具体的电气连接，其内部还有插卡触发装置，保证在有卡插入时，微处理控制器(110)的电源端VCC通电工作。
微波接收电路(300)工作在5.8GHz频段，接收到路侧读写设备发出微波信息的并将其变换为便于微处理控制器(110)处理的数字基带信号。它由微波接收天线电路(310)和接收回路(320)在接收到5.8GHz的微波信号后，通过检波电路(330)、放大电路(340)和电平变换电路(360)的处理后成为数字电平信号；只要微处理控制器(110)通电处于工作状态，便可以对电平变换电路(360)输出的数字电平信号进行处理，完成微波信息的接收。为了保证车载单元进入路侧读写设备工作区域时，微处理控制器(110)能立即从“省电休眠”状态转入“工作”状态，设置了驱动电路(360)来控制电源控制器A(530)的供电电源输出。只要微波接收电路(300)接收到路侧设备发出的5.8GHz微波信息，其放大电路(340)就会输出高电平通过驱动电路(360)控制电源控制器A(530)给微处理控制器(110)提供电源VCC，“唤醒”微处理控制器(110)进入工作状态。微处理器进入工作状态后将立即通过其I/O接口控制电源控制器B(520)也向微处理控制器(110)和主电路提供电源VCC，以避免路侧读写设备后续发出的微波信息中含有“0”电平信号对电源控制器A(530)及电源VCC的影响。从而既保证了微处理控制器(110)对路侧读写设备发出的“唤醒”信息的及时响应，也保证了后续的数据信息的接收处理过程中电源VCC的正常供应。
微波发射电路(200)也是工作在5.8GHz频段，它将微处理控制器(110)发出的数字基带信号通过调制电路(210)和载波发生电路(220)的处理成为5.8GHz的载波信号，再由放大(230)电路放大到一定的信号强度，通过5.8GHz发射天线(240)向空中辐射，以实现两片式电子标签至路侧读写设备方向的无线信息传递过程。
专用短程通讯(DSRC)协议采用的是一种半双工通讯方式，故两片式电子标签的微波接收和发射电路都处在同一频率上。两片式电子标签中还设置了显示及指示电路(600)，它通过液晶显示器(610)和声光指示(620)装置以数字和声光结合的方式来提示工作过程和扣款交易的结果。两片式电子标签上的触发控制电路(400)不仅通过插卡触发电路(410)、插卡放大电路(411)、插卡驱动电路(412)电路对“双界面CPU卡”插入的响应过程；而且可通过拆卸触发电路(420)、拆卸放大电路(421)、拆卸驱动电路(422)来防止该装置在安装固定后的非法拆卸。只要非触动防拆卸开关，则拆卸触发电路(420)就输出一高电平电压使驱动电路(421)输出低电平电压而控制电源控制器A(530)开启供电电源VCC，“唤醒”微处理控制器(110)对拆卸放大电路(422)输入的电平信号进行相关的处理和判断，从而引发整个装置的失效而达到该装置的防拆卸目的。
通过在微处理控制器(110)上增加一个读写专用接口电路(700)，将“双界面CPU卡”的实时“电子钱包交易”特性引入“两片式电子标签”，并同时在微处理控制器(110)中固化合符专用短程通讯(DSRC)协议规范的应用程序来实现高速度的无线通讯过程。从而实现了高速、实时的电子不停车收费目的。
本发明实现了一种新型的“两片式电子标签+双界面CPU卡”的装置在车辆自动识别和电子不停车收费等领域的应用，它与日前已有的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置相比具有下列优点1将“双界面CPU卡”作为“两片式电子标签”的付费信息载体，扩展了“双界面CPU卡”的应用性能，在保留双界面CPU卡交易保密性、通用性和实时性的基础上，扩展了双界面CPU卡在应用中的无线通讯距离、无线传输速度及应用的存储空间，如下表所示
2采用无线传输速率为1Mbit/s的专用短程通讯协议实现了电子不收费的快速交易过程，整个交易时间不大于0.3秒，从根本上保证车辆的在收费通路上高速通行的要求。
3整个装置具有灵活的应用组合，既可为单片式电子标签，也可为两片式电子标签使用。在收费方式上不仅具备“电子钱包交易”式的实时收费功能，也能实现后台式计费扣款，满足和兼顾了日前绝大多数路桥收费方式的要求。
图3给出了“两片式电子标签+双界面CPU卡”的电子不停车装置设备与路侧读写设备之间的一种应用实例。“两片式电子标签+双界面CPU卡”的电子不停车装置安装在车辆上，与安装在收费站道路旁的路侧读写设备之间通过5.8GHZ微波传递介质，以遵循ISO/CENTC204发布的专用短程通讯(DSRC)技术标准规范实现移动车--路之间的信息交互和传递，从而完成高速，实时的电子不停车收费过程。
总体电路结构说明装置中的微处理控制器(110)为高性能的(51系列)单片机，是整个装置数据处理和控制的核心元件，它不仅在内部固化了按专用短程通讯(DSRC)协议规范要求的无线数据收发处理程序和“双界面CPU卡”的信息通讯规程；而且通过其外围硬件接口完成与微波发送电路(200)、微波接收电路(300)、触发控制电路(400)、电池供电控制电路(500)、显示及指示电路(600)和专用接口电路(700)各电路的电气连接。
EEPROM存储器(120)是I2C总线的(电可擦写)数据寄存器，通过I2C总线(CP、DATA)接口完成与微处理控制器(120)的数据通讯，它作为这个装置的数据存储载体，用以保存微处理控制器(110)在“电子钱包”交易过程中及无线数据传输过程中的信息。
上电复位电路(130)是单元微处理控制器(110)的专用上电复位电路，只有在电池的装入时，电路中的积分回路(电阻R28，电容E2、E3组成)作用使三极管T13产生3秒的延时导通，一方面使R29、R30电路得电而三极管T14导通，CON-VC变低电平使控制电源控制器A向微处理控制器和主电路提供电源VCC；另一方面还通过E4和R30组成的微分电路向微处理控制器(110)提供高电平的复位脉冲，以满足微处理控制器(110)启动运行时的复位要求，随之微处理控制器(110)完成相应的初始化工作，在3秒钟的延时之后，三极管T13的基极因电容E2、E3充电结束而E-B结电压为零，则T13截止，微处理控制器失电进入“省电休眠”状态，上电复位电路的作用结束。除非更换电池，上电复位电路不再启动。
专用接口的组成和特点专用接口电路(700)形成了“双界面CPU卡”与“两片式电子标签”中微处理控制器之间的数据连接通道；它由IC卡匹配电路(710)和IC卡插座(720)组成1IC卡匹配电路(710)实现了“双界面CPU卡”与微处理控制器(110)之间的数据输入、出双向传输匹配要求①通讯时序匹配，通过由三极管T15和电阻R32-R33组成的放大器将通过电容CP1引入的微处理控制器(110)的时钟频率信号放大至一定的幅度后，通过集成电路U4(74HC04)进行四分频处理，得到与微处理控制器运行时序同步频率信号送作为“双界面CPU卡”的时钟CLK，使“双界面CPU卡”与微处理控制器(110)之间的数据通讯基于同一时钟源，保证了数据读写结果的可靠性。
②数据通讯电平匹配，通过准双向传输线上接入的电阻RI1与RI2的适当比值设计(RI1/RI2＝0.85)，使“双界面CPU卡”上的准双向数据输入、出接口(I/O)和微处理控制器的数据输出、入接口之间电平适配达到最佳，保证两者之间的数据传输速度最快。
2IC卡插座(720)是“双界面CPU卡”的接触式安装座，它实现了“双界面CPU卡”与IC卡匹配电路(710)具体的电气接触，并附有插卡触发开关K2。当“双界面CPU卡”插入IC卡插座(720)时，触发开关K2内的触点断开；当“双界面CPU卡”从IC卡插座(720)拔出后，触发开关K2的触点闭合，它通过电阻R11、R12的接入而形成电压的输出去控制相关电路的动作。
“电子钱包”信息传递及电子不停车收费过程的实现1“电子钱包”信息的读取(1)当“双界面CPU卡”插入IC卡插座(720)时，触发开关K2触点断开，使插卡触发电路(410)电路内的电阻分压电路R11、R12在三极管T6的B-E极上得到大于0.8V的电压降而使其C-E结导通，放大电路(412)和驱动电路(411)输入端得到电压。
(2)一方面通过放大电路(412)中的电阻分压电路R15、R16使三极管(T8)导通，产生插卡动作的低电平信号“IN-IC”送入微处理控制器(110)的输入端P1.2；另一方面通过驱动电路(411)内的微分电路(电阻(R10、R13)和电容(CE1)等组成)得电，使三极管(T7)导通产生一个时间常数为1秒的低电平脉冲，送至电源控制A(530)部分的三极管T4的基极，使T4导通；给整个电路提供电源VCC，(3)微处理控制器(110)得电后由原来的“省电休眠”状态转入工作状态，首先输出低电平的“UP-CON”信号(即微处理控制器的输出端P1.0呈现低阻)，控制电源控制器B(520)中三极管T12导通，为主电路提供另一电源VCC供应，以保证电源控制器A(530)提供的1秒延时供电结束后主电路的电源不中断(A、B回路为并联)。
(4)微处理控制器(110)再对外围触发的状态进行检测，当检测“IN-IC”为低电平、为插卡触发动作时，通过专用读写电路(700)中的RST、CLK和I/O连接线与“双界面CPU卡”之间按相应的规范进行数据通讯，将“双界面CPU卡”中的“电子钱包信息”按一定的规则转存在EEPROM存储器(120)规定的区域内，同时将结果送至显示及指示电路(600)进行人--机界面提示。
在完成规定的要求后，通过变化“UP-CON”输出信号的(即微处理控制器的输出端P1.0呈现高阻)使电源控制器B(520)内的三极管T12截止，切断供电电源VCC，微处理控制器及其它主电路又将处在“省电休眠”的不运行状态，等待其它功能的触发。
2电子不停车收费的无线数据通讯过程当“两片式电子标签+双界面CPU卡”的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置通过路桥收费站处的路侧读写设备时，其微波接收电路(300)通过5.8Ghz的微型化接收天线(310)和电感L1、L2、电容C1-C3组成的5.8GHz无源谐振接收回路(320)在收到由路侧读写设备发出的一定强度的5.8Ghz微波“唤醒”信号时，将在电容C3上得到幅值大于0.8V的感应电势；这个感应电势由检波电路(330)内的三极管T1的B-E结完成检波、并由三极管T1的电流放大作用而使流经C-E结的负载电流增大，在负载电阻回路R1、R2上得到较大的电压降使放大电路(340)内的三极管T2导通，从而实现了路侧读写设备发出的5.8Ghz微波调制信号至两片式电子标签的微波接收和载波解调过程。
三极管T2的导通在其负载电阻R3和R4、R7和R8上产生了电压，分别使三极管T3和T5进入导通。R3和R4、R7和R8有着不同的分压比，以规定T3和T5不同的C-E结导通饱和状态。T5是两片式电子标签的无线数据输入通道的电平变换(350)放大器，为了保证数据的变化响应速度处在一般导通状态，其输出信号“DATA-R”直接与微处理控制器(110)的输入端口P3.2相连，它不仅是“唤醒”两片式电子标签主电路(微处理控制器及其它由VCC电源供电的电路)的触发信号，而且是无线通讯的数据输入通道；T3为输出驱动电路(350)须处在深度导通饱和状态以驱动电源控制器A(530)中的三极管T4导通输出尽可能高的电源电压VCC。
微处理控制器(110)在被路侧读写设备发出的微波信号产生的供电电源VCC“唤醒”后，首先通过“UP-CON”控制信号使电源控制器B(520)也向主电路提供供电电源VCC，保证电源VCC不受输入数据变化的影响；然后微处理控制器(110)从P3.2接收输入的数据，当确定是路侧读写设备发出的“唤醒”信息时，则按照专用短程通讯协议(DSRC)要求的规范，以一定的编码格式和数据结构从P1.7端口输出信息，通过微波发送电路(200)向路侧读写设备发送“握手应答”信号。
微波发送电路(200)中，变容二极管DT1作为载波调制器(210)，通过施加在变容二极管DT1上不同幅值的电压将使变容二极管具备不同的接地电容CS，这个接地电容CS与电感LT2、电容C8、C9及电阻R38组成具有电压可控的谐振电路---载波发生器(220)。当通过电容C7送至变容二极管上的数字电平编码信号为“0”电平时，变容二极管的接地电容CS值因变容二极管上无偏压会较大，故载波发生器(220)中的谐振电路将不振荡，微波放大管T17因无基极激励信号而截止，由电感LT1构成的微带发射天线上无信号输出；当通过电容C7送至变容二极管上的数字电平编码信号为“1”电平时，变容二极管的接地电容CS值因变容二极管上有偏压而变小，使载波发生器(220)进入5.8GHz谐振过程，给放大电路(230)中的微波放大管T17的基极提供了电压激励，通过T17的微波放大而在微带线LT2和电容C10组成的5.8GHz并联谐振回路上产生一定强度的微波辐射信号；而微带线LD2同时又是微波发射天线(240)，从而实现了微处理控制器输出的数字编码信息的微波调制和发射过程。
路侧读写设备由无线通讯的方式收到两片式电子标签发出的“握手应答”信号后，按专用短程通讯协议(DSRC)规范要求的编码格式，以无线数据传输的方式向两片式电子标签发出传送有关“电子钱包交易”的内容；两片式电子标签通过微波接收电路(300)接收到这些信息，便将存储在EEPROM存储器(120)指定区域内的“电子钱包交易”的相关信息以专用短程通讯协议(DSRC)规范要求的编码格式由微波发送电路(200)发至路侧读写设备方；路侧读写设备在收到这些信息经过相应的解调及解码处理后得到与“双界面CPU卡”内完全对应的“电子钱包交易”信息后，再通过内部事先安置的加、解密运算模块对此进行认证和检验；“电子钱包交易”信息在经过验证后，路侧读写设备便向两片式电子标签发出“扣款”信息，同时输出信息控制和指示车辆通行。若“电子钱包交易”信息不能通过验证，路侧读写设备便向两片式电子标签发出“不扣款”信息，同时输出信息控制和指示车辆禁止通行。不论验证的结果如何，路侧读写设备都会将这次无线数据通讯的有关信息通过输出接口存储在后台的计算机系统中。
两片式电子标签在收到路侧读写设备发出的“扣款”命令信息后，将对存储在EEPROM存储器(120)内的“电子钱包交易”信息进行“扣款”处理，并将结果通过显示与指示电路进行提示。在完成与路侧读写设备之间的无线数据通讯后，两片式电子标签内的微处理控制器(110)将存储在EEPROM存储器(120)内并完成“扣款”处理的“电子钱包交易”信息按规定的读写方式，通过专用读写接口返送回“双界面CPU卡”中。
若无其它要求，微处理控制器在完成上述数据处理和控制后，将改变P1.0端品的“UP-CON”输出状态，使电源控制器B(520)内的三极管T12截止，切断供电电源VCC，微处理控制器及其它主电路又处在“省电休眠”的状态，等待下一次触发应用。
权利要求1.一种两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置，包括微处理控制器(110)，与微处理控制器(110)的I/O端相连的存储器(120)、上电复位电路(130)和显示及指示电路(500)，其特征是在固化短程通讯协议规范运算程序的微处理控制器(110)的I/O端接有微波接收电路(300)、微波发射电路(200)和IC卡读写接口电路(700)。
2.根据权利要求1所述的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置，其特征是所述的微波接收电路(300)包括由输入至输出依次连接的接收天线(310)，接收回路(320)，检波电路(330)，接收放大电路(340)，电平变换电路(350)。
3.根据权利要求1所述的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置，其特征是所述的微波发射电路(200)包括由输入至输出依次连接的调制电路(210)，发射放大电路(230)，发射天线(240)，所述的调制电路(210)的调制端接于载波发生器的输出端。
4.根据权利要求1、2或3所述的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置，其特征是所述的微处理控制器(110)的电源端接于供电控制电路(500)的电源输出端，触发控制电路(400)的控制信号输出端接于供电控制电路(500)的电源控制端，微处理控制器(110)的I/O端接于触发控制电路(400)的信号数据输出端，微处理控制器(110)的I/O控制信号端接供电控制电路(500)的控制端，供电控制电路(500)的复位信号输出端接于微处理控制器(110)的I/O端。
5.根据权利要求4所述的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置，其特征是所述的供电控制电路(500)包括串接在电池(510)与微处理控制器(110)的电源端之间，具有电源控制端的电源控制器A(530)，串接在电池(510)与微处理控制器(110)的电源端之间，受微处理控制器(110)的I/O端控制的电源控制器B(520)。
6.根据权利要求4所述的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置，其特征是所述的触发控制电路(400)包括有插卡触发电路(410)，其感应信号输出端一路经插卡放大电路(412)输出插卡信号数据至微处理控制器(110)的I/O端，另一路经过插卡驱动电路(411)输出控制信号接至供电控制电路(500)的电源控制端。
7.根据权利要求4所述的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置，其特征是所述的触发控制电路(400)包括有拆卸触发电路(420)，其感应信号输出端一路经拆卸放大电路(422)输出拆卸信号数据至微处理控制器(110)的I/O端，另一路经过拆卸驱动电路(421)输出控制信号接至供电控制电路(500)的电源控制端。
8.根据权利要求4所述的两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置，其特征是所述的接收放大电路(340)输出端经接收驱动电路(360)输出收到开启信号接至供电控制电路(500)的电源控制端。
专利摘要本实用新型涉及两片式电子标签加双界面CPU卡电子不停车收费装置，属无线通讯电子收费技术领域。克服现有技术付费交易实时性不强，难以满足联网收费，收费车辆的高速通行的要求，不适应人工收费及电子不停车收费共存应用要求的缺陷。它包括微处理控制器，与微处理控制器的I/O端相连的存储器和显示及指示电路，在固化短程通讯协议规范运算程序的微处理控制器的I/O端接有微波接收电路、微波发射电路和IC卡读写接口电路。通过增设微处理控制器与双界面CPU卡之间的数据专用读写接口装置，将其卡内的电子钱包交易信息事先转移至电子装置的存储器内，并采用传输的速率高达500KBit/s的专用短程通讯协议规范来实现高速、实时的电子不停车收费过程。
文档编号G06F13/00GK2549541SQ0227153
公开日2003年5月7日 申请日期2002年7月5日 优先权日2002年7月5日
发明者黄卫民, 戴连贵, 罗瑞发 申请人:广州市埃特斯通讯设备有限公司