公交车的远卡自动收费系统设计

引言

随着社会的发展，城市公共交通已变成我们生活中不可或缺的一部分。目前，公交收费主要有人工售票和刷卡投币收费两种方式。人工售票虽然具有监督性强、能有效防止偷票漏票现象的优点，但是每月需要给售票员发放工资，进而使得成本提高。刷卡和投币收费能解决成本问题，但是乘客上下车非常不便，特别是高峰期，大大减缓了上下车速度。当前国内外公交车收费采用的射频卡与收费机操作距离不超过0.1 m(下面简称这种射频卡为“近卡”)，乘客缴费需要从衣袋，包内取卡，贴近收费机刷卡，再将卡放回衣袋、包内，这些动作减缓了乘客上车速度，特别对双手携带东西的乘客，刷卡操作会很不方便。

本文研究的公交车自动收费系统使用有源标签完成公交卡的设计，在保证较长使用寿命的基础上，使感应距离增大到1 m左右。将车载系统放置在距离公交车上客门口约1 m左右的距离，乘客上车时经过车载系统就能够成功刷卡，同时使用的防碰撞算法保证了在乘客上车拥挤的情况下也能够成功刷卡，成本低且效率高。近年来，地铁交通的大力发展也为人们的出行带来极大的方便，本系统经过修改后同样可以用于地铁的自动收费，应用空间比较广阔。

1 系统的整体构成

公交车远卡自动收费系统总体分为两大部分：公交卡和车载系统。公交卡主要由nRF24LEl射频模块和唤醒电路组成;车载系统主要由主处理器STM32、GPS定位模块、液晶显示电路、存储电路、语音报站电路、唤醒电路等构成。系统总体结构如图1所示。

当乘客携带公交卡上车经过车载系统时，公交卡的ATA5283唤醒电路接收到车载系统读卡器端ATA5276芯片发送的125 kHz电磁波后，激活处在睡眠模式下的公交卡，公交卡进入发送模式，将自己的ID号、卡内金额发送给车载系统。车载系统给公交卡发送信息，蜂鸣器响一下表示刷卡成功，并在液晶屏显示成功信息。同时，车载系统将此公交卡的ID号、金额、上车位置保存在AT24C512存储器里，当乘客要下车将公交卡再次靠近读卡器时，公交卡再次被唤醒并向车载系统发送数据。车载系统的处理器根据此公交卡的ID号找到上车时刷卡的信息来计算所需要扣费的金额，并向公交卡发送扣费数据;同时，会将本次乘车信息保存在数据库中，以备查询使用。公交车到达终点站后将会进行复位操作，如果有乘客下车时未能感应上，则按照到达终点站的路程进行扣费。

2 系统主要部分硬件实现

2.1 公交卡的硬件设计