專利名稱：公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，更具體的說，尤其涉及一種工作于無線通訊波段的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
城市公共交通系統(tǒng)作為一個(gè)城市不可或缺的一部分，已經(jīng)滲入到每個(gè)人的生活、工作和出行。作為公共交通的收費(fèi)終端，公交POS機(jī)是每臺(tái)公共交通工具不可缺少的部分。POS收費(fèi)終端具有存儲(chǔ)記憶功能，就目前而言，公交卡的消費(fèi)數(shù)據(jù)都是暫存在POS收費(fèi)終端中，等待公交車輛返回到車站或者每天交車以后，車站工作人員才對每臺(tái)POS機(jī)具的數(shù)據(jù)進(jìn)行米集。目前主要采用有線連接和紅外連接兩種數(shù)據(jù)的采集方式，這兩種數(shù)據(jù)采集方式均存在比較明顯的缺點(diǎn)。對于有線連接采集方式來說，每次進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的時(shí)候都需要連接線，反復(fù)的插接可能導(dǎo)致接口損壞等問題。紅外連接采集方式中，由于紅外本身的特點(diǎn)，陽光、紅外物體等都會(huì)對紅外信號產(chǎn)生干擾，容易導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。另外，上述兩種方式共同的缺點(diǎn)是需要人工的操作，對每一臺(tái)公交車的POS機(jī)依次進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，重復(fù)性工作很多，消耗大量的人力、物力。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種工作于無線通訊波段的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)。本實(shí)用新型的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，包括設(shè)置于公交車上的POS機(jī)和與PC機(jī)相連的采集終端，其特別之處在于POS機(jī)的電路包括第一微控制器、與公交卡通訊的無線射頻模塊以及用于上傳數(shù)據(jù)的無線模塊，所述無線模塊包括第二微控制器和第一無線收發(fā)模塊，第一微控制器與第二微控制器依次通過RS232轉(zhuǎn)換模塊和串口轉(zhuǎn)換芯片相連接；所述采集終端包括第三微控制器和與第一無線收發(fā)模塊相配合的第二無線收發(fā)模塊。第一、第二和第三微處理器具有信息采集、運(yùn)算和輸出功能，可采用單片機(jī)；POS機(jī)通過無線射頻模塊實(shí)現(xiàn)對公交卡信息的讀取，通過無線模塊進(jìn)行刷卡信息的傳輸。PC機(jī)通過與其相連接的采集終端來實(shí)現(xiàn)與POS機(jī)的通訊。設(shè)置于第一與第二微控制器之間的RS232轉(zhuǎn)換模塊和串口轉(zhuǎn)換芯片，分別實(shí)現(xiàn)串口到RS232、RS232再到串口通訊的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了將存儲(chǔ)器中的刷卡信息通過第一無線收發(fā)模塊進(jìn)行發(fā)送，采集終端通過第二無線收發(fā)模塊來接收第一無線收發(fā)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了 PC機(jī)對刷卡信息的自動(dòng)采集。使用時(shí)，給每個(gè)POS機(jī)分配唯一地址，以便實(shí)現(xiàn)尋址功能。本實(shí)用新型的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，所述RS232轉(zhuǎn)換模塊包含兩路RS232轉(zhuǎn)換電路，一路RS232與公交報(bào)站器相連接，另一路接于雙刀雙擲模擬開關(guān)的輸入端；模擬開關(guān)的兩路輸出分別與紅外通訊模塊和串口轉(zhuǎn)換芯片相連接。一路RS232用于輸出報(bào)站信號；另一路通過雙刀雙擲模擬開關(guān)的控制，即可選取無線模塊來發(fā)送刷卡信息，也可選取現(xiàn)有的紅外通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。本實(shí)用新型的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，所述第一微控制器還連接有PSAM讀卡模塊，PSAM讀卡模塊通過雙刀雙擲模擬開關(guān)連接有四個(gè)PSAM卡座。設(shè)置多個(gè)PSAM卡座，可與多個(gè)PSAM卡相配合，可有效提高公交POS機(jī)的兼容性。本實(shí)用新型的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，所述第三微控制器通過USB串口轉(zhuǎn)換芯片與PC機(jī)相連接。采集終端通過常用的USB接口與PC機(jī)相連。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型通過在公交POS機(jī)內(nèi)設(shè)置無線模塊以及與PC機(jī)相連接的采集終端，有效地將POS機(jī)內(nèi)的刷卡信息傳送至PC機(jī)中，實(shí)現(xiàn)了停車場內(nèi)數(shù)據(jù)的無障礙采集，大大減少了人力物力成本的投入。本實(shí)用新型中采集系統(tǒng)的通訊距離可達(dá)200米，對于中等以下的公交站點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)無線全覆蓋。

·[0011]圖I為本實(shí)用新型中POS機(jī)的電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型中采集終端的電路原理圖；圖3為POS機(jī)中第一微控制器的電路圖；圖4為無線射頻模塊的電路圖；圖5為PSAM讀卡模塊的電路圖；圖6為RS232轉(zhuǎn)換模塊的電路圖；圖7為模擬開關(guān)4的電路圖；圖8為無線模塊中第二微控制器的電路圖；圖9為無線模塊中第一無線收發(fā)模塊的電路圖；圖10為串口轉(zhuǎn)換芯片的電路圖；圖11為采集終端中第三微控制器的電路圖；圖12為采集終端中第二無線收發(fā)模塊和USB串口轉(zhuǎn)換芯片的電路圖；圖13為POS機(jī)側(cè)的程序流程圖；圖14為采集終端側(cè)的程序流程圖。圖中1第一微控制器，2無線射頻模塊，3 RS232轉(zhuǎn)換模塊，4模擬開關(guān)，5、6無線通訊模擬接口，7串口轉(zhuǎn)換芯片，8第二微控制器，9第一無線收發(fā)模塊，10 PSAM讀卡模塊，11模擬開關(guān)，12第三微控制器，13第二無線收發(fā)模塊，14 USB串口轉(zhuǎn)換芯片，15 PC機(jī)，16時(shí)鐘電路，17電源模塊，18公交報(bào)站器，19紅外通訊模塊，20存儲(chǔ)器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖I所示，給出了 POS機(jī)的電路原理圖，其包括第一微控制器I、無線射頻模塊
2、RS232轉(zhuǎn)換模塊3、模擬開關(guān)4、無線模塊、時(shí)鐘電路16、電源模塊17、公交報(bào)站器18、紅外通訊模塊19、存儲(chǔ)器20;無線模塊包括第二微控制器8、第一無線收發(fā)模塊9、串口轉(zhuǎn)換芯片
7。時(shí)鐘電路16用于給第一微控制器I提供工作的始終脈沖，電源模塊17用于給整個(gè)系統(tǒng)提供電能。第一微控制器I實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和輸出作用，其可采用型號為LM3S6911的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。無線射頻模塊2與第一微控制器I相連接，實(shí)現(xiàn)對公交卡信息的讀取和寫入操作。存儲(chǔ)器20與第一微控制器I相連接，實(shí)現(xiàn)對刷卡信息的存儲(chǔ)。PSAM讀卡模塊10與第一微控制器I和模擬開關(guān)11均相連接，模擬開關(guān)11為雙刀雙擲形式，并連接有四個(gè)PSAM卡座^fPSAM卡插在PSAM卡座，可實(shí)現(xiàn)解密作用；設(shè)置多個(gè)PSAM卡座，可進(jìn)行公交POS機(jī)的擴(kuò)展。無線模塊用于實(shí)現(xiàn)對于采集終端的通訊作用，無線模塊中的第二微處理器8也實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理和控制輸出作用，其可采用型號為ATMEGA8L的單片機(jī)芯片。第二微控制器8通過串口轉(zhuǎn)換芯片7將 串口通訊形式轉(zhuǎn)化為RS232的通訊形式，再通過無線通訊模塊接口 6與無線通訊模塊接口 5的連接，來實(shí)現(xiàn)與第一微控制器I的通訊；第一微控制器I依次通過RS232轉(zhuǎn)換模塊3和雙刀雙擲形式的模擬開關(guān)4與無線通訊模塊接口 5相連接。這樣就有效地將存儲(chǔ)器20中的刷卡信息發(fā)送給第二微控制器8，第二微控制器8再通過第一無線收發(fā)模塊9進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。如圖3至圖7所示，分別給出了 POS機(jī)中第一微控制器I、無線射頻模塊2、PSAM讀卡模塊10、RS232轉(zhuǎn)換模塊3以及模擬開關(guān)4的電路圖，微控制器I采用型號為ATMEGA8L的芯片，無線射頻模塊2采用型號為MFRC531的芯片，以便實(shí)現(xiàn)公交卡信息的讀取和寫入。PSAM讀卡模塊采用型號為DS8007的芯片，模擬開關(guān)11采用兩片SGM5018芯片，以便實(shí)現(xiàn)四路PSAM卡座的擴(kuò)展。RS232轉(zhuǎn)換模塊3采用型號為SP3232EEA的芯片，以便實(shí)現(xiàn)由SPI通訊模式到RS232通訊模式的轉(zhuǎn)換，模擬開關(guān)4采用型號為SGM3005的雙刀雙擲模擬開關(guān)，以便在無線模塊與紅外通訊模塊19之間進(jìn)行選擇。如圖8、圖9和圖10所示，分別給出了第二微控制器8、第一無線收發(fā)模塊9和串口轉(zhuǎn)換芯片7的電路圖，所示的第二微控制器8采用型號為ATMEGA8L的芯片，第一無線收發(fā)模塊9采用型號為NRF905的芯片，以便實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。串口轉(zhuǎn)換芯片7采用型號為PL2303HX的芯片，以便實(shí)現(xiàn)SPI通訊模式與RS232通訊模式之間的轉(zhuǎn)換，有效地實(shí)現(xiàn)了第一微控制器I與第二微控制器8的數(shù)據(jù)交換。如圖2所示，給出了采集終端的電路原理圖，其包括第三微控制器12、第二無線收發(fā)模塊13、USB串口轉(zhuǎn)換芯片14和PC機(jī)15 ;圖11和圖12給出了第三微控制器12以及第二無線收發(fā)模塊13和USB串口轉(zhuǎn)換芯片14的電路圖；第三微控制器12采用型號為ATMEGA8L的芯片，通過USB串口轉(zhuǎn)換芯片14實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)15的通訊。第二無線收發(fā)模塊13與第一無線收發(fā)模塊9配合實(shí)現(xiàn)，以便實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與POS機(jī)之間的數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。所示的第二無線收發(fā)模塊13也采用型號為NRF905的芯片，USB串口轉(zhuǎn)換芯片14也采用型號為PL2303HX的芯片，以便與PC機(jī)通過USB接口相連接。如圖13和圖14所示，分別給出了 POS機(jī)側(cè)和采集終端側(cè)的程序流程圖，結(jié)合程序流程圖具體說明本實(shí)用新型的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的方法，POS機(jī)側(cè)的數(shù)據(jù)傳輸包括以下步驟a.車輛到站后，激活POS機(jī)上的無線模塊，以使其具有無線數(shù)據(jù)收發(fā)能力，并等待采集終端的尋址；b.如有尋址信息，則判斷被尋址的是否為本機(jī)，如果不是本機(jī)，則繼續(xù)等待被尋址；c.如果被尋址的為本機(jī)，則向采集終端發(fā)送驗(yàn)證數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行身份驗(yàn)證；d.如果步驟b中的驗(yàn)證通過，則根據(jù)采集終端發(fā)送的采集請求，將POS機(jī)內(nèi)的刷卡信息上傳至PC機(jī)(15);如驗(yàn)證不通過，則重新進(jìn)行身份驗(yàn)證；e.對信息是否上傳完畢進(jìn)行判斷，如果沒有上傳完畢，則繼續(xù)傳送；如刷卡信息上傳完畢，則根據(jù)采集終端提供的時(shí)間信息修改本機(jī)信息，并更新黑名單；采集終端側(cè)包括以下以下步驟I).循環(huán)對公交POS機(jī)的地址進(jìn)行尋址；2).判斷收到的POS機(jī)地址是否合法，如果不合法，則返回步驟I);如果為合法地址，則發(fā)送驗(yàn)證通過信息至POS機(jī)；3).向POS機(jī)發(fā)送采集請求，并采集POS機(jī)內(nèi)的刷卡數(shù)據(jù)；4).對數(shù)據(jù)采集是否完畢進(jìn)行判斷，如果沒有完畢，則繼續(xù)進(jìn)行接收；如果采集完畢，則發(fā)送本地時(shí)間及黑名單信息，以便更新POS機(jī)數(shù)據(jù)；5).斷開與POS機(jī)的連接，完成數(shù)據(jù)采集過程。在通訊的過程中，采用ISM中的433MHz通訊頻段的無線電波作為通訊載波，使用工作于這個(gè)頻段的無線模塊作為通訊模塊。在每臺(tái)公交POS內(nèi)部都嵌入這樣一個(gè)無線模塊，并給每個(gè)模塊分配一個(gè)固定的無線尋址地址。在公交站點(diǎn)處，設(shè)置一臺(tái)采集終端，采集終端與一臺(tái)專用的PC主機(jī)連接。PC機(jī)端帶有相應(yīng)的處理軟件，可以將數(shù)據(jù)保存于數(shù)據(jù)庫，亦可將數(shù)據(jù)通過指定的網(wǎng)管連接發(fā)送到公交公司的結(jié)算后臺(tái)，用于數(shù)據(jù)的結(jié)算。當(dāng)公交車停站以后，站內(nèi)的服務(wù)人員或司機(jī)刷卡激活數(shù)據(jù)的采集，POS機(jī)內(nèi)部的無線模塊打開，服務(wù)器端的無線采集模塊通過尋址的方式找到這輛打開無線通訊的POS機(jī)，經(jīng)過前期握手、身份認(rèn)證之后，便可以將公交車POS機(jī)里的刷卡記錄自動(dòng)進(jìn)行采集，同時(shí)實(shí)現(xiàn)時(shí)間的同步，黑名單下載等操作。采集完成以后，對應(yīng)的公交車POS自動(dòng)退出采集程序，無線模塊自動(dòng)關(guān)閉，保證不影響其他的公交POS數(shù)據(jù)的采集。公交POS端無線通訊的實(shí)現(xiàn)將公交POS機(jī)帶有的有線或者紅外通訊部分的電路去掉，用一個(gè)433MHz的無線通訊模塊進(jìn)行替代，可以使用RS232或者SPI接口將公交POS與無線模塊進(jìn)行連接。無線通訊模塊的天線通過POS下面的線槽接出來，固定到POS機(jī)周圍。由于天線具有吸附作用，很容易吸附到周圍金屬材質(zhì)的物體上。采集器端無線通訊的實(shí)現(xiàn)采集器端是單獨(dú)設(shè)計(jì)的一個(gè)產(chǎn)品，與PC進(jìn)行連接。具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可以保存采集的數(shù)據(jù)、黑名單等文件，并具有管理控制功能。天線采用大增益的全向天線，使用同軸線將天線接到屋頂?shù)缺容^高的位置。公交POS尋址編碼設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對于每一臺(tái)公交車，按照公交線路、車牌號碼等差異性的因素，賦予唯一個(gè)編號。地址域有16bit字節(jié)。最大有65535個(gè)地址可以進(jìn)行分配，完全滿足現(xiàn)有的公交車管理。由于編碼的唯一性，也可保證對非本站的公交車的數(shù)據(jù)不進(jìn)行采集。保證管理的統(tǒng)一性。還可進(jìn)行無線通訊冗余設(shè)計(jì)ISM(Industrial Scientific Medical)頻段，是由國際通信聯(lián)盟無線電通信局定義的。此頻段主要是開放給工業(yè)，科學(xué)、醫(yī)學(xué)，三個(gè)主要機(jī)構(gòu)使用，屬于Free License,即無需授權(quán)許可,只需要遵守一定的發(fā)射功率(一般低于1W),并且不要對其它頻段造成干擾即可。由于周圍可能也會(huì)暫時(shí)或者永久存在433MHz或者接近頻率的干擾源，需要在通訊的無線電波采用抗擾、加密等措施，保證數(shù)據(jù)的正確有效和可靠。在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)中首先對要發(fā)送的數(shù)據(jù)采用曼徹斯特編碼方式進(jìn)行了編碼，雖然無線通訊的速率降低了，但是整體數(shù)據(jù)的抗干擾性有了很大的提高。同時(shí)針對每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包，都分配了遞加的編號，當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)序號不對應(yīng)的時(shí)候，可以請求數(shù)據(jù)的重傳，減少個(gè)別丟包對整個(gè)通訊的影響。采用小包數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，?dāng)周圍有干擾的時(shí)候，對小包數(shù)據(jù)的影響相對與大包數(shù)據(jù)會(huì)減少很多，使通訊更加穩(wěn)定。另外在無線數(shù)據(jù)前端增加了握手序列，通過判斷特定的握手序列進(jìn)行信號檢測和地址配對的工作，屏蔽掉了干擾信號數(shù)據(jù)。[0051] 車站采集器天線的設(shè)計(jì)為了保證在車站無線數(shù)據(jù)的采集成功率比較高，通常選擇性能比較好的全向天線，采用高一個(gè)級別的功率發(fā)送和接收模塊，一般將天線架設(shè)到比 較高的位置，盡可能減少采集天線和公交POS的天線之間阻礙物的干擾。因?yàn)楣卉嚿泶蠖嗍墙饘伲瑢π盘柋旧碛幸欢ǖ乃p，通過上述的方式，可以大大減少一些不必要的信號衰減，保證無線數(shù)據(jù)通訊的可靠性。
權(quán)利要求1.一種公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，包括設(shè)置于公交車上的POS機(jī)和與PC機(jī)(15)相連的采集終端，其特征在于P0S機(jī)的電路包括第一微控制器(I)、與公交卡通訊的無線射頻模塊(2)以及用于上傳數(shù)據(jù)的無線模塊，所述無線模塊包括第二微控制器(8)和第一無線收發(fā)模塊(9)，第一微控制器與第二微控制器依次通過RS232轉(zhuǎn)換模塊(3)和串口轉(zhuǎn)換芯片(7)相連接；所述采集終端包括第三微控制器(12)和與第一無線收發(fā)模塊相配合的第二無線收發(fā)模塊(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，其特征在于所述RS232轉(zhuǎn)換模塊(3)包含兩路RS232轉(zhuǎn)換電路，一路RS232與公交報(bào)站器(18)相連接，另一路接于雙刀雙擲模擬開關(guān)(4)的輸入端；模擬開關(guān)(4)的兩路輸出分別與紅外通訊模塊(19)和串口轉(zhuǎn)換芯片(7)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，其特征在于所述第一微控制器(I)還連接有PSAM讀卡模塊(10)，PSAM讀卡模塊通過雙刀雙擲模擬開關(guān)(11)連 接有四個(gè)PSAM卡座。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，其特征在于所述第三微控制器(12)通過USB串口轉(zhuǎn)換芯片(14)與PC機(jī)(15)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型的公交車刷卡數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)，包括POS機(jī)和采集終端，其特征在于POS機(jī)的電路包括第一微控制器、與公交卡通訊的無線射頻模塊以及用于上傳數(shù)據(jù)的無線模塊，無線模塊包括第二微控制器和第一無線收發(fā)模塊，第一微控制器與第二微控制器依次通過RS232轉(zhuǎn)換模塊和串口轉(zhuǎn)換芯片相連接；采集終端包括第三微控制器和與第一無線收發(fā)模塊相配合的第二無線收發(fā)模塊。本實(shí)用新型通過在公交POS機(jī)內(nèi)設(shè)置無線模塊以及與PC機(jī)相連接的采集終端，有效地將POS機(jī)內(nèi)的刷卡信息傳送至PC機(jī)中，實(shí)現(xiàn)了停車場內(nèi)數(shù)據(jù)的無障礙采集，大大減少了人力物力成本的投入。本實(shí)用新型中采集系統(tǒng)的通訊距離可達(dá)200米，對于中等以下的公交站點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)無線全覆蓋。
文檔編號G07F7/08GK202771535SQ20122017624
公開日2013年3月6日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者高山, 劉曉燕, 馬連忠 申請人:山東神思電子技術(shù)股份有限公司