专利名称：一种基于单片机的不停车收费装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于交通管理领域，涉及一种收费装置，具体涉及一种基于单片机的不停车收费装置。
背景技术：
射频识别RFID (Radio Frequency Identif ication)技术被认为是21世纪最有发展前途的信息技术之一。由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，RFID技术显示出巨大的发展潜力与应用空间。目前，我国已经将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域。典型的射频识别系统由标签、读写器两部分组成。其中射频标签由RFID电路和天线组成，按供电方式可以分为无源和有源两种。无源射频标签不需要电池供电，具有成本低、可靠性高等优点。有源射频标签需要电池供电，平时处于低功耗节能状态，当被阅读器触发时，进入通信状态。按照工作频率的不同，RFID射频标签分为低频(LF，135kHz以下)、高频(HF，13.56MHz)、超高频(UHF，860MHz 960MHz)和微波频段(MW，2.4GHz 以上)。目前国际上RFID应用在能量供给方面以无源射频标签为主，在工作频率上以LF和HF射频标签产品为主。但是，研究发现，有源超高频、微波频段的射频标签具有射频标签信号强、定位精确、可被读取距离远、通讯速度快、可储存信息多等优点。随着集成电路尺寸的减小以及成本的进一步降低，更适合未来应用，因此，有源超高频、微波频段的射频标签是当前电子射频标签研究的重点。近年来，随着大规模集成电路技术的发展，短距离无线通信系统的大部分功能都可以集成到一块芯片内部，一般使用单片数字信号射频收发芯片，加上少量外围器件构成专用或通用无线通信模块。通信模块一般包含简单透明的数据传输协议或使用简单的加密协议，发射功率、工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成，依据命令字进行基本的数据无线传输功能操作。采用GFSK调制方式，工作于ISM频段，例如在微波频段范围内，2.4GHz是一个全球的ISM频段，使用时无需申请。本文以NORDIC公司射频芯片nRF24L01为核心，设计有源RFID射频标签。该芯片功耗低，使用1.9疒3.6V工作电源，可采用电池供电，极少的外围电路，所有高频元件包括电感、振荡器等已经全部集成在芯片内部，采用4mmX4mm QFN封装，体积很小，发射功率、工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成，配置简单、一致性好、性能稳定且不受外界影响，非常适合用于有源标签应用。
发明内容针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机的不停车收费装置。为了实现上述任务，本实用新型采用如下技术方案予以实现:一种基于单片机的不停车收费装置，包括车载射频前端、车载微处理器、收费站微处理器、收费站射频前端和PC机，车载微处理器与车载射频前端相连，收费站射频前端与收费站微处理器相连，收费站微处理器还与PC机相连，车载射频前端与收费站射频前端通过无线信号相连接。本实用新型还具有如下技术特点:所述的车载射频前端和收费站射频前端均采用nRF24L01射频芯片。所述的车载微处理器和收费站微处理器均采用Atmel89C51单片机。本实用新型能够实时的检测是否有车辆经过，并通过射频识别技术判断车辆的信息，是否有费，决定是否让车辆通行，如果有费用就让车辆通过，没有费用就不让车辆通过。该装置能提高车辆检测和识别的实时性，减少因汽车在收费站停留造成的时间耽误和通行能力降低，提高交通管理效率。
图1是本实用新型连接关系不意图。
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体内容作进一步详细地说明。
具体实施方式
以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。遵从上述技术方案，如图1所示，一种基于单片机的不停车收费装置，包括车载射频前端、车载微处理器、收费站微处理器、收费站射频前端和PC机，车载微处理器与车载射频前端相连，收费站射频前端与收费站微处理器相连，收费站微处理器还与PC机相连，车载射频前端与收费站射频前端通过无线信号相连接。车载射频前端和车载微处理器安装在被检测车辆上；收费站射频前端、收费站微处理器和PC机安装在收费站上。车载部分和收费站部分通过射频技术通讯，收费站侧微处理器和PC机通过串口通讯，把信息上传到互联网上，实现联网控制，提高交通管理部门的工作效率。所述的车载射频前端和收费站射频前端均采用nRF24L01射频芯片，设计有源RFID射频标签。该芯片功耗低，使用1.9V 3.6V工作电源，可采用电池供电，极少的外围电路，所有高频元件包括电感、振荡器等已经全部集成在芯片内部，采用4_X4_ QFN封装，体积很小，发射功率、工作频率等所有工作参数全部通过软件设置完成，配置简单、一致性好、性能稳定且不受外界影响，非常适合用于有源。nRF24L01具有突发传递(ShockBurst)的收发工作模式。该模式允许用户使用较低速经微控制器把数据传入HRF24L01芯片，芯片内部开辟有FIFO缓存区，在缓冲区内将数据组帧，以高速将数据发射出去。这样缩短了发射模块的发射时间，减少了发射模块的切换次数，降低了发射电流损耗，使射频芯片间歇工作，降低功耗。同时突发模式使得像89LV51这种低成本和速度相对较慢的微控制器可处理2Mb/s的无线传输。在增强型突发传递(Enhanced ShockBurst)模式中，链路层以固件形式集成在芯片中，可以在接收到数据包后自动回传应答信号ACK，如果发送端没有收到应答信号，说明检测到有数据丢失，则自动重传丢失的数据包。HRF24L01用增强型突发传递模式处理了所有链路层的高速操作，使双向链路的通信更易于控制和实现，由于系统微控制器不需要具备硬件SPI接口，使系统成本进一步降低。微控制器无需参与整个双向链路的通信，降低了微控制器的功耗。芯片提供掉电模式(Power Down mode),在此工作模式下,器件的所有功能除SPI接口外全部关闭，使得芯片的消耗电流最低。寄存器的值全部保留，可以在芯片处于掉电模式下与微处理器通信。芯片还提供待机模式(Standby mode)。为减小电流损耗，部分内部振荡器停振，RF收发单元停止工作，系统进入待机模式I。待机模式II在待机模式I的基础上激活了部分必须的时钟缓存器。这两种模式都是为了减小功耗而设计的，具有最小化平均消耗电流以及较短的唤醒时间。射频芯片nRF24L01的供电采用LMl 117 3.3供电，射频芯片nRF24L01工作在电压范围1.9V 3.6V，LMl117 3.3是一个低压差电压调节器，提供电流限制和热保护，确保输出电压的精度在±1%以内，工作比较稳定，这样可以延长射频芯片的工作寿命，延长检修或者更换周期，有利于设备的维护。所述的车载微处理器和收费站微处理器均米用Atmel89C51单片机。Atmel89C51单片机的特点是8位CPU，片内振荡器和时钟电路；32根I/O线；外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K ；2个16位的定时器/计数器；5个中断源，两个中断优先级；全双工串行口 ；布尔处理器。Atmel89C51能实时控制射频芯片的收发信息，并通过串口传递给PC机信息，达到联网控制目的。本实用新型的电子元器件之间的端口连接本领域技术人员可根据电子元器件的说明书按照常规连接方式进行连接。本实用新型的工作流程如下:车辆的点火开关启动，车载微处理器开始上电初始化，收费站微处理器、车载射频前端和收费站射频前端上电初始化。当车辆没到收费站时，车载微处理器进入掉电节能模式，一旦进入收费站检测区，车载射频前端被唤醒，收费站射频前端会发射信号给车载射频前端，进行匹配，然后车载微处理器控制车载射频前端向收费站射频前端发送信息，收费站射频前端收到信息后，收费站射频前端进入待机模式，收费站微处理器通过SPI接口读取收费站射频前端收到的数据，然后收费站微处理器把收到的信息通过串口传给PC机，PC机在联网查询该车辆是否有充足的费用和该车辆是否合法，如果合法且费用充足则不停车通行，如果没有费用或者车辆不合法就禁止车辆通行。
权利要求1.一种基于单片机的不停车收费装置，其特征在于，包括车载射频前端、车载微处理器、收费站微处理器、收费站射频前端和PC机，车载微处理器与车载射频前端相连，收费站射频前端与收费站微处理器相连，收费站微处理器还与PC机相连，车载射频前端与收费站射频前端通过无线信号相连接。
2.如权利要求1所述的基于单片机的不停车收费装置，其特征在于，所述的车载射频前端和收费站射频前端均采用nRF24L01射频芯片。
3.如权利要求1所述的基于单片机的不停车收费装置，其特征在于，所述的车载微处理器和收费站微处理器均采用Atmel89C51单片机。
专利摘要本实用新型公开了一种基于单片机的不停车收费装置，包括车载射频前端、车载微处理器、收费站微处理器、收费站射频前端和PC机，车载微处理器与车载射频前端相连，收费站射频前端与收费站微处理器相连，收费站微处理器还与PC机相连，车载射频前端与收费站射频前端通过无线信号相连接。本实用新型能够实时的检测是否有车辆经过，并通过射频识别技术判断车辆的信息，是否有费，决定是否让车辆通行，如果有费用就让车辆通过，没有费用就不让车辆通过。该装置能提高车辆检测和识别的实时性，减少因汽车在收费站停留造成的时间耽误和通行能力降低，提高交通管理效率。
文档编号G07B15/06GK202976218SQ20122058747
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者孙恩民, 赵玉河, 王少勇, 郭建亭, 吕魁超, 梁景雨, 马强, 孙益民 申请人:长安大学