基于avr單片機(jī)的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、2008年第30卷第4期第52頁(yè)電氣傳動(dòng)自動(dòng)化EI。ECTRICDRIVEAUToMATIoNVoI30No42∞830(4)：52—54文章編號(hào)：1005—7277(2008)04—0052_03基于AVR單片機(jī)的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)馬永翔(陜西理工學(xué)院電氣工程系，陜西漢中，723003)摘要：提出了以AvR單片機(jī)ATmegal28為核心處理器，采用非接觸式IC卡技術(shù)的高速公路收費(fèi)管理系統(tǒng)。給出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，同時(shí)基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)并采

2、用VB編寫了收費(fèi)系統(tǒng)軟件管理系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了與上住機(jī)通訊，最后分析了IC卡收費(fèi)系統(tǒng)的安全性措施。關(guān)鍵詞：高速公路；單片機(jī)；Ic卡；數(shù)據(jù)庫(kù)中圖分類號(hào)：rIP3682文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BDesignOfcOectionsystemofhigh、Vayba駝dOnAVRMAYo住g—xitmg(磯珊廁跏面e珊渺礦死c^_rzo蚴，H珊籃Jm愕723003，吼i船)Abs|=ract：AsthecoreofAVRsingle—chipcomputerA

3、Tmegal28，theunconnectcardcoUectionsystemofhighwayisintmduced粕dthehardwaredesigna陀alsogivenThecoUectionsofhva陀basedondata—)ase卸dVBafecompliedtoachievecommunication塒thuppercomputerIJast王ytleICcaIdconectionsafetymeasureⅡlen

4、tsareanaJvzedKeywords：h唔hway；single—chipcomputer；lCcard；data—b啪1引言目前在我國(guó)大多數(shù)高速公路的道路收費(fèi)仍處于純?nèi)斯な召M(fèi)的半原始狀態(tài)，效率低，需要大量人力，收費(fèi)站的建成和運(yùn)營(yíng)成本就消耗了相當(dāng)一部分資金，而且大量收費(fèi)站車輛交費(fèi)需要完全停止。在交通高峰時(shí)期，收費(fèi)站成為高速公路的“瓶頸”，這些突出問(wèn)題已造成高速公路不“高速”。同時(shí)車輛的頻繁剎車、啟動(dòng)也造成了能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，同時(shí)

5、也加快了車輛部件的磨損，帶來(lái)交通隱患。因此針對(duì)目前我國(guó)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)了基于AVR單片機(jī)的高速公路收費(fèi)管理系統(tǒng)，通過(guò)模擬運(yùn)行，該系統(tǒng)能大大提高收費(fèi)站的工作效率，節(jié)省人力、財(cái)力，同時(shí)也減輕了司機(jī)因頻繁剎車、啟動(dòng)交費(fèi)帶來(lái)的不便以及車輛不必要的消耗和磨損。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)21A1’megal28簡(jiǎn)介ATmegal28是AvRRISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗cmos微處理器。由于其先進(jìn)的指令以及單周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmegal28的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)lMI蹦

6、MHz，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。其具有128k字節(jié)的系統(tǒng)可編程naSh，4k字節(jié)的EEPROM，4k字節(jié)的SRAM，53個(gè)通用I，O線，32個(gè)通用工作寄存器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC，4個(gè)靈活的具有比較模式和PWM功能的定時(shí)器肘數(shù)器，2個(gè)uSART，面向字節(jié)的兩線接口TWI，8通道lO位ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，SPI串行端口以及6種可通過(guò)軟件選擇的省電模式等特點(diǎn)。22系統(tǒng)硬件該系統(tǒng)由電源模塊、IC卡讀寫識(shí)別

7、模塊、驅(qū)動(dòng)顯示模塊、控制桿執(zhí)行模塊和上位機(jī)通訊模塊等組成。電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電源支持，通訊模塊負(fù)責(zé)和上位機(jī)進(jìn)行通訊，傳遞重要的數(shù)據(jù)；IC卡讀寫模塊用于建立與非接觸式IC卡的物理連接通路，完成與IC卡的通訊，從卡上讀取數(shù)據(jù)并將處理完的數(shù)據(jù)重新寫入IC卡；執(zhí)行模塊用來(lái)執(zhí)行上位機(jī)的各種指令，包括放行控制等功能。驅(qū)動(dòng)顯示模塊是系統(tǒng)與用戶交流的紐帶，它一方面提示用戶進(jìn)行相應(yīng)的操作，另一方面對(duì)車輛是否放行給出顯示。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。汽車進(jìn)

8、入自動(dòng)收費(fèi)車道時(shí)，當(dāng)持有效的Ic卡在BDxIc一2讀寫卡識(shí)別模塊識(shí)別范圍內(nèi)時(shí)，讀寫卡模塊讀有效IC卡。并將讀的信號(hào)送人ATmegal28單片機(jī)中，單片機(jī)處理信息同時(shí)和上位機(jī)進(jìn)行通訊，并在上位機(jī)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)Ic卡上萬(wàn)方數(shù)據(jù)54電氣傳動(dòng)自動(dòng)化2008年第4期息在中央主機(jī)中查找中央數(shù)據(jù)庫(kù)，完成操作后返回信息供各收費(fèi)站Pc機(jī)作放行及扣費(fèi)依據(jù)。各收費(fèi)站PC機(jī)處理后再次將信息發(fā)到中央主機(jī)，完成對(duì)該ID對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)信息的修改，從而完成整個(gè)收費(fèi)過(guò)程，

9、其收費(fèi)流程如圖4所示。塵旦蘭塑堡塑鍪IY^巫基因YIN通過(guò)輔道送入人工收費(fèi)道將車輛信息及人口l編號(hào)送收費(fèi)中心I；][=JI!!竺望些旦I圖4車道收費(fèi)系統(tǒng)工作過(guò)程4系統(tǒng)安全性保障措施該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了最基本的IC卡收費(fèi)，但并非完全安全實(shí)用的系統(tǒng)。因涉及資金的安全，勢(shì)必需要更多的手段和措施來(lái)保障系統(tǒng)的資金安全和運(yùn)行穩(wěn)定，這里給出以下三種安全性措施。(1)IC卡加密：首先IC卡上并不直接存儲(chǔ)用戶的存款余額，而只是存儲(chǔ)用戶的ID號(hào)，用戶的存款余額存儲(chǔ)

10、在中心數(shù)據(jù)庫(kù)中。這樣做到了重要信息的物理隔離。其次，用戶所使用的IC卡經(jīng)過(guò)加密，使用64位的二進(jìn)制密碼來(lái)保證存取的安全性。(2)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)：通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶重要信息如：車牌號(hào)、ID號(hào)、存款余額、車型等重要信息的有效保護(hù)。除系統(tǒng)管理員以外，一般收費(fèi)人員及用戶無(wú)法直接接觸這些數(shù)據(jù)，這樣極大地提高了IC卡收費(fèi)系統(tǒng)的資金及運(yùn)行安全性。(3)安全校驗(yàn)碼：為防止在高速公路的行駛過(guò)程中，不同車輛司機(jī)互換、收費(fèi)人員人為作弊及使用偽造的IC卡，

11、在收費(fèi)系統(tǒng)中引入安全校驗(yàn)碼的概念。其原理為：在司機(jī)進(jìn)入高速公路人口刷卡時(shí)，由系統(tǒng)隨機(jī)生成一個(gè)隨機(jī)碼，并將其寫人Ic卡和數(shù)據(jù)庫(kù)，這一隨機(jī)碼是計(jì)算機(jī)內(nèi)部自動(dòng)生成的，對(duì)所用人保密。當(dāng)車輛駛離高速公路再次刷卡時(shí)，系統(tǒng)要檢查這一安全校驗(yàn)碼是否與人口時(shí)一致，與車牌號(hào)是否相對(duì)應(yīng)，若不符，立即報(bào)警并扣留該車輛。這一措施在很大程度上杜絕了司機(jī)、收費(fèi)人員、不法分子的作弊企圖，有效地提高了系統(tǒng)的安全性。5結(jié)束語(yǔ)無(wú)論從交通工程還是從智能運(yùn)輸系統(tǒng)的角度考慮，先進(jìn)

12、的高速公路收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)于我國(guó)公路運(yùn)營(yíng)和公路通行服務(wù)都起著非常重要的作用。隨著高速公路事業(yè)的迅速發(fā)展，電子收費(fèi)技術(shù)會(huì)逐步得到完善。本文將非接觸式IC卡技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合，依托網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套電子收費(fèi)系統(tǒng)，為解決高速公路目前的收費(fèi)狀況提供了有益參考。參考文獻(xiàn)：[1]何興高等高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2002【2]嚴(yán)冬冬智能卡技術(shù)及應(yīng)用[M]西安：西安電子科技大學(xué)出版社1998[3]張友生基于Ic卡的電子支付

13、模型研究[J]計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2002[4]王繼龍，唐溯飛，方濱興一個(gè)IC卡應(yīng)用系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]計(jì)算機(jī)工程，1996作者簡(jiǎn)介：馬永翔(1965一)，工學(xué)碩士，副教授，研究方向?yàn)殡姎饪刂萍坝?jì)算機(jī)控制技術(shù)等。收稿日期：2007一ll—lOI上接第47頁(yè))[2]劉濱sIEMENssIMAlrIcs7—300PLc在鍋爐計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]微計(jì)算機(jī)信息，2003，19(8)：2425作者簡(jiǎn)介：白鳳娥(1966一)，女。漢，山