专利名称：一种基于现场总线的收费控制柜的制作方法
技术领域：
本发明涉及现场控制领域，具体地说是用于各种封闭式或开放式道路和桥 梁的自动化收费的 一种基于现场总线的收费控制柜。
技术背景随着我国经济、交通网络的高速发展，使得公路、桥梁等收费类的交通设 备的建设越来越多，相应的对其交通控制管理及收费方式的要求也在不断提高。 收费系统开始由人工向自动化方向发展，有效地降低了公路、桥梁等收费处的 车辆阻塞率。目前自动化收费车道控制主要以一台工业级多媒体计算机为核心， 通过安装多串口扩展卡与车道设备进行串行通讯完成对车道设备的控制和状态 采集，同时提供给收费员操作界面，记录收费过程的原始数据并通过通讯线路 上报上级管理系统。由于车道收费亭内空间狭小，收费车道工作环境恶劣，灰尘、 电磁干扰严重，使得现有的自动收费控制系统多存在安装维护困难，运行不稳 定，故障率高等缺点，且由于串口数量有限，不利于系统升级所需。 发明内容为解决现有自动化收费控制系统中存在的诸多缺点，本发明提供一种基于 现场总线的收费控制柜，其具有防尘、防震、抗干扰，设计结构合理，安装维 护方便，运行安全可靠并能满足系统升级需要等特点，特别适用于自动化收费 控制系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 一种基于现场总线的收费控 制柜，由柜体、柜门、底座三部分组成，其特征在于柜体内包括车道控制
器，与CAN总线智能控制装置相连；并与字符叠加器连接；CAN总线智能控制装 置，与车道设备通讯，并与多路控制连接器、开关电源电连接；多路控制连接器通过端子排与避雷器连接；字符叠加器通过视频线与车道控制器的视频采集 器连接；外场设备的电源线和信号线由第一走线孔和第二走线孔构成进入控制 柜接入端子排。CAN总线智能控制装置由配有看门狗的微处理器、CAN总线控制器、CAN总 线收发器、RS232信号收发器、第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、反相器和达 林顿管组成；所述微处理器经电阻接收车道设备状态信号，并与CAN总线控制 器连接；CAN总线收发器与CAN总线控制器连接，CAN总线收发器与外部车道设 备；RS232信号收发器与微处理器连接，并与车道控制器通讯；微处理器经反相 器与达林顿管连接，所述达林顿管与多路控制连接器；第一光耦隔离器、第二 光耦隔离器分别与CAN总线控制器连接；微处理器的经电阻与插座连接，接收 车道设备状态信号；所述CAN总线收发器CAN总线为屏蔽双绞线，通过CAN接 口外部车道设备连接；微处理器的经反相器和达林顿管与插座连接，控制继电 器动作；反相器采用高速CMOS六反相器。本发明的有益效果是1. 本发明由柜体，柜门，底座三部分组成；具有防尘、防震、抗干扰等优 点，可以保证收费系统稳定运行，且设计结构合理，便于安装维护。2. 本发明的车道控制器通过CAN总线智能控制装置与车道设备通讯，不受串口数量限制，利于收费系统升级需要。3. 本发明所述字符叠加器可将车道摄像机传来的视频信号叠加显示时间曰 期及中英文字符等信息；多路控制连接器可有效隔离各种电磁干扰；风扇用于
冷却控制柜内部温度，并配有防尘罩；外场设备的电源线和信号线由进线孔进 入控制柜接入端子排；避雷器保护控制柜内部设备免受雷击。
图l为本发明外形示意图。图2为本发明内部结构示意图。图3为本发明的CAN总线智能控制装置原理图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。实施例1，如图l所示，本发明由柜体ll，柜门12,底座13三部分组成； 柜体11上一侧面设有柜门12,下部设有底座13。如图2所示，柜体11内包括车道控制器1，端子排2,多路控制连接器3， CAN总线智能控制装置4，字符叠加器5，开关电源6,风扇7，第一走线孔8、 第二走线孔9和避雷器10。其中车道控制器1为一个工控机，密封在金属机箱内，并安装在一个防震 胶垫上防止震荡，金属机箱通过一个强力风扇通风，用于降低金属机箱内部温 度；车道控制器l通过串口线与CAN总线智能控制装置4连接；CAN总线智能控 制装置4通过CAN总线与车道设备通讯，所述CAN总线为屏蔽双绞线，接于外 部车道设备的CAN接口，所述车道设备包括自动挡车器、费额显示器、车道打 印机、IC卡读写器等，智能控制装置4通过扁平线缆与多路控制连接器3连接; 多路控制连接器3通过铜芯线缆与端子排2连接，多路控制连接器3由光耦隔 离输入模块和接触式继电器组成，可有效隔离各种电磁干扰；字符叠加器5通 过视频线与车道控制器l的视频采集器连接，可将车道摄像机传来的视频信号
叠加显示时间曰期及中英文字符等信息；开关电源6与CAN总线智能控制装置4连接，为设备提供稳定的直流电源；风扇7用于降低控制柜内部温度，并配有 防尘罩；外场设备的电源线和信号线由第一走线孔8、第二走线孔9构成，并进入控制柜接入端子排2;避雷器10通过铜芯线缆与端子排2连接，保护控制柜内部设备免受雷击。如图3所示，CAN总线智能控制装置由配有看门狗A5的微处理器Al、 CAN 总线控制器A2、 CAN总线收发器A3、 RS232信号收发器A4、第一光耦隔离器A6、 第二光耦隔离器A7、反相器A8 (采用高速CMOS六反相器)和达林顿管A9组成。其中微处理器Al是核心元件(微处理器的各I/O 口既可输入也可输出)， 与CAN总线控制器A2连接，对CAN总线控制器A2进行初始化，并与CAN总线 控制器A2进行数据交换；CAN总线控制器A2与CAN总线收发器A3连接；微处 理器Al通过CAN总线控制器A2与CAN总线收发器A3进行CAN信号的接收与发 送；微处理器A1的P2. 0 、 P2. 1、 P2.2、 P2. 3、 P2.4、 P2. 5、 P2. 6分别 与第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六 电阻R6、第七电阻R7串联后接入34PIN插座，用以接收车道设备状态信号(所 述车道设备包括到达线圈，通过线圈，自动挡车器等)；微处理器Al的Pl. 0 、 Pl.l、 Pl,2、 Pl. 3、 P1.4、 P1.5接于反相器A8的II、 12、 13、 14、 15、 16 输入端，反相器A8 (逻辑取反的作用)的输出端Ol、 02、 03、 04、 05、 06连接 达林顿管A9的I1、 12、 13、 14、 15、 16输入端，达林顿管A9 (增大电流的作 用)的输出端接入34PIN插座；微处理器A1的Pl 口通过由反相器(A8)和达 林顿管A9组成继电器驱动电路，达林顿管A9通过34PIN插座与多路控制连接 器3连接；控制接触式继电器动作；RS232信号收发器A4的R20、 T21端分别与 微处理器A1的RXD、 TXD连接，其R21、 GND、 T20端通过串口线与车道控制器 1的串口连接，RS232信号收发器A4接收车道控制器1的信号和发送微处理器 Al的信号；看门狗A5用于系统死机时自动重新运行；第一光耦隔离器A6、第 二光耦隔离器A7分别与CAN总线控制器A2连接；第一光耦隔离器A6的OUT端 与CAN总线收发器A3的RXD端连接，第一光耦隔离器A6的VCC、 EN端与CAN 总线收发器A3的VCC端连接，第二光耦隔离器A7的IN端与CAN总线收发器A3 的TXD端连接，第一光耦隔离器A6、第二光耦隔离器A7实现了总线上各CAN节 点间的电气隔离，提高了节点的稳定性和安全性。本实施例中车道控制器1采用研华工控P4全长卡(巿购产品)；视频采集 卡采用SDK2000型视频采集器(巿购产品)。字符叠加器5采用FSD832型字符 叠加器(巿购产品)。多路控制连接板3的光耦隔离输入模块采用P521，接触式 继电器选用S2-24型继电器(巿购产品)。避雷器10采用TBP-400/100KA型避 雷器(巿购产品)。CAN总线智能控制装置所用微处理器Al选用AT89C51, CAN总 线控制器A2选用SJA1000，CAN总线收发器A3选用82C250, RS232信号收发器 (A4)选用MAX232，看门狗A5选用MAX813,光耦隔离器A6选用6N137，高速CMOS 六反相器A8选用74HC04，达林顿管A9选用MC1413。
权利要求
1. 一种基于现场总线的收费控制柜，由柜体(11)、柜门(12)、底座(13)三部分组成，其特征在于柜体(11)内包括-车道控制器(1)，与CAN总线智能控制装置(4)相连；并与字符叠加器(5)连接；-CAN总线智能控制装置(4)，与车道设备通讯，并与多路控制连接器(3)、开关电源(6)电连接；-多路控制连接器(3)通过端子排(2)与避雷器(10)连接。
2. 按权利要求1所述一种基于现场总线的收费控制柜，其特征在于字符 叠加器(5)通过视频线与车道控制器(1)的视频采集器连接。
3. 按权利要求1所述一种基于现场总线的收费控制柜，其特征在于外场 设备的电源线和信号线由第一走线孔(8)和第二走线孔(9)构成进入控制柜接入 端子排(2)。
4. 按权利要求1所述一种基于现场总线的收费控制柜，其特征在于CAN 总线智能控制装置由配有看门狗(A5 )的微处理器(Al )、 CAN总线控制器(A2 )、 CAN总线收发器(A3)、 RS232信号收发器(A4 )、第一光耦隔离器(A6 )、第二 光耦隔离器(A7)、反相器(A8)和达林顿管(A9)组成；所述微处理器Ul)接收车道设备状态信号，并与CAN总线控制器(A2) 连接；CAN总线收发器(A3 )与CAN总线控制器(A2 )连接，CAN总线收发器(A3 ) 与外部车道设备；RS232信号收发器(A4)与微处理器(Al)连接，并与车道控 制器(l)通讯；微处理器Ul)经反相器(A8)与达林顿管(A9)连接，所述达 林顿管(A9)与多路控制连接器(3);第一光耦隔离器(A6)、第二光耦隔离器 (A7)分别与CAN总线控制器(A2)连接。
5. 按权利要求5所述一种基于现场总线的收费控制柜，其特征在于微处 理器Ul)经电阻与插座连接，接收车道设备状态信号。
6. 按权利要求5所述一种基于现场总线的收费控制柜，其特征在于所述 CAN总线收发器(A3 ) CAN总线为屏蔽双绞线，通过CAN接口外部车道设备连接。
7. 按权利要求5所述一种基于现场总线的收费控制柜，其特征在于微处 理器(Al)经反相器(A8)和达林顿管(A9)与插座连接，与继电器相连，控 制继电器动作。
8. 按权利要求7所述一种基于现场总线的收费控制柜，其特征在于反相 器(A8 )釆用高速CMOS六反相器。
全文摘要
本发明公开了一种基于现场总线的收费控制柜，由柜体，柜门，底座三部分组成。柜体内包括车道控制器，与CAN总线智能控制装置相连，并与字符叠加器连接；CAN总线智能控制装置与车道设备通讯，并与多路控制连接器、开关电源电连接；端子排与多路控制连接器连接，并与避雷器连接；总线智能控制装置由配有看门狗的微处理器、CAN总线控制器、CAN总线收发器、RS232信号收发器、第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、反相器和达林顿管组成；其特点是防尘、防震、抗干扰，设计结构合理，安装维护方便，运行安全可靠并能满足系统升级需要。
文档编号G07B15/06GK101211466SQ200610155818
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月29日 优先权日2006年12月29日
发明者曹云侠, 洋 纪, 钺 马 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所