第8章仿真系统设计祥解.pptVIP

第8章自动不停车收费 ETC 仿真系统设计 软件设计 程序流程图 分模块 编写程序 背景分析 随着我国国民经济的发展，道路运行车辆逐年增加，高速公路网络逐渐形成。 但是，目前高速公路收费站所采用的人工收费方式由于收费时间长且效率低，导致收费站因车辆排队交费而成为车辆快速通行的瓶颈之一。同时，由于停车缴费造成的车辆频繁制动引起的机械磨损、油耗、噪音和由此产生的大量有害尾气等问题，使得开发与研究不停车收费系统成为我国公路交通的迫切需要。 适应现代公路交通的发展需求，本章探讨一种基于 RFID 技术的不停车收费系统的架构，并对该系统中的关键技术进行分析与研究。 8 . 1 TC 技术发展概述 8 . 1 . 1国外发展状况 国外的 ETC 主要有 3 个技术分支：以挪威 Qfree 公司和瑞典康比特公司为代表的欧洲技术，以日本丰田电装三菱为代表的日本技术，还有以无线局域网技术为基础的美国技术。 3 种技术的特色： 美国：E 一 ZPass系统采用射频识别（ RFID ）技术实现不停车收费。 日本：采取的是接触式 CPU 卡加两片式电子标签和双 ETC 天线的方案 法国：高速公路不停车收费系统采用非接触式 IC 卡计程收费的方式。 除了欧、美、日以外，新兴的工业国家和发展中国家也开始着力于不停车收费系统的全面开发和研究，如新加坡已经开始在全国推行不停车收费。马来西亚和中国香港等地都已有不停车收费系统投人实际使用，取得了良好的效果。其中较典型的是新加坡的智能交通系统，该系统主要应用于道路交通流量控制。 8 . 1 . 2 国内发展状况 在 20 世纪 90 年代中后期，广东、上海和北京先后引进国外的不停车收费系统进行试验性使用。 虽然不停车收费系统的前景被广泛看好，但是在中国的发展却并不是一帆风顺。到 2003 年底，我国的不停车收费系统实施取得了一定进展，部分项目已进入试运行阶段，但是总的来说，国内不停车收费系统仍处于探索和试验阶段。 为大范围和大规模地推广不停车收费系统，特别是区域联网运行，交通部于 2007 年 5 月推出国家标准，并开展不停车收费系统区域联网（“长三角”、“珠三角”、“京津冀”）试点示范工程。可见，在国家交通运输部的大力支持下，不停车收费系统是近年来逐步推广的一项系统工程，具有广阔的发展前景。 总体方案 不停车收费系统解决方案.doc 8 . 2 车辆信息采集系统硬件核心元器件的选择 非接触式 IC 卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作。 二者之间的通信频率为 13 . 56MHz 。非接触式 IC 卡本身是无源卡，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由工 C 卡接收后，与本身的 LC 谐振电路共振产生一个瞬间能量来供给芯片工作；另一部分则是指令和数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改和储存等，并返回信号给读写器，完成一次读写操作。 读写器则由单片机、专用智能模块和天线组成，并配有与 PC 的通信接口，以便应用于不同的领域。 8 . 2 . 1 感应式 IC 卡 Philips Mifare 1 S50 MFI ICS50卡为无源卡，能量由读写器提供。 读写器向 MF1 卡发出一组固定频率13 . 56MHz ）的电磁波，卡内有一个 LC 串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下 LC 谐振电路产生共振，从而使谐振电容内有了电荷，在这个电容的另一端接有一个单向导通的电子泵，电子泵将电容内的电荷送到模块存储电容内储存，当所积累的电荷达到 2V 以上时，此电容可作为电源向模块电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接收读写器的数据。 MF1卡的操作距离可达10cm ，通信速率为 106kb / S 。 8 . 2 . 2 AT89S52 微控制器 AT89S52 是一个低功耗、高性能 CMOS 8 位单片机，兼容标准 MCS - 51 指令系统及 80C51 引脚结构。 AT89552 具有如下特点： SKB Flash 片内程序存储器， 256B 的随机存取数据存储器 ( RAM ) ； 32 个外部双向输入／输出（ I / 0 ）口； 6 个中断优先级 2 层中断嵌套中断； 3 个 16 位可编程定时计数器； 1 个全双工串行通信口； 看门狗（ WDT ）电路以及片内时钟振荡器。 8 . 2 . 3 基站单元 MFRC500 系统的基站单元采用 Phihps 公司生产的 MFRC500芯片。 完全集成了在 13 . 56MHz 下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。 MFRC500 支持 ISO 14443A 的所有层，内部的发送器部分不需要增加有源电路，就能够