1、引 言
在我国，公交体系实施投币箱替代售票员以来，大幅提高了公交公司的运营功率。但司机偷盗投币箱内的票款和乘客运用假硬币搭车的作业时有产生，使公司遭受巨大的经济损失。
除个人本质要素外，首要的原因是投币箱的安全功用差、功用单一。针对此问题，这儿规划了一款智能公交投币箱：体系以AT89S52单片机为操控中心，选用Dallas公司的信息扣子DS1991构成暗码锁操控电路，用DS1991的密钥敞开投币箱的暗码锁。每个分区都具有64位暗码和识别区、安全功用十分高、能够避免因暗码锁安全功用差而导致车票失窃的事情产生。信息钮扣DS1991与单片机之间的数据传递选用单总线协议，数据传递只需将DS1991的数据线与单片机的I／O口时刻短触摸即可完结。根据真、假硬币运用的合金材料不相同，体系选用电涡流传感器检测硬币的真假，可有效地避免乘客运用假硬币乘坐公交车。
2、体系结构框图和组成原理
根据DS1991的智能公交投币箱的结构框图如图1所示：
体系的作业原理：若运用合法授权的DS1991与单片机的I／O口时刻短触摸，单片机将存储器的数据和时钟数据写入DS1991密钥子存储区，然后单片机敞开投币箱的电子暗码锁。若运用非授权的DS1991或其他的单总线器材，单片机回绝敞开投币箱的电子暗码锁。当体系检测到有假硬币投入，发动假硬币除掉电路，使假硬币从假硬币通道流出投币箱，与此一起蜂鸣器发声。
2.1 DS1991接口电路
本体系选用信息扣子DS1991，每个DS1991工厂刻入检测过的64位注册码，没有任何两个器材的注册码相同。前8位是1-Wire产品的宗族码，接下来的48位是每个器材专一的序列号，最终8位是前面56位码的CRC校验码。它内部有安全可靠的1152位的暗码保护存储器和512位的非暗码保护存储器。1152位的暗码保护存储器被分红3个分区，每分区包含384位，每个密钥子区都具有64位暗码和识别区，对密钥子存储区的读／写操作均需进行暗码验证。512位的非暗码保护存储器首要用于加密数据的复制，以保证数据的完整性。DS1991存储器图如图2所示：
DS1991封装于直径为16 mm、厚约6 mm的不锈钢外壳中。它具有双向通讯功用，数据传输运用单总线协议，依照单总线协议，仅用1根数据线和地线即可与外界进行信息交流。DS1991归于漏极开路的单总线器材，DS1991的衔接I／O有必要是双向的，并且有必要在I／O口外接一个4.7 kΩ的上拉电阻。单片机与DS1991的传输速率可达16.3 kb／s，所以信息钮扣DS1991与单片机之间的信息传递，只需将DS1991的数据线和单片机的I／O口时刻短触摸（悄悄一碰）即可完结。DS1991接口电路如图3所示：
信息钮扣DS1991充任投币箱体系、公交公司后台办理体系之间数据传递的桥梁。信息钮扣DS1991与单片机进行信息交流，有必要先进行初始化和ROM操作，之后才干进行存储器的读写操作。
初始化：DS1991初始化时序如如图4所示：
单总线上一切的传输操作均从初始化进程开端。初始化进程由单片机宣布的复位脉冲和单片机收应对脉冲组成。若DS1991在I／O线上，则在TPDL时将数据线拉低，产生应对负脉冲。
ROM功用指令：假如单片机检测到应对负脉冲，就能够宣布4条DS1991支撑的ROM功用指令。本体系I／O线只要1个信息钮扣，初始化之后，可越过64位ROM系列码的匹配，而直接进行存储器的读写操作。
存储器的读写操作：这儿只剖析数据写入密钥子存储区的操作。首要单片机发写密钥子存储区指令，发密钥子存储区区号和数据方针地址，然后收密钥子存储区识别码，验证64位识别码。若64位的识别码对错授权的识别码，体系存储该信息钮扣的识别码及接入体系的时刻，之后单总线器材复位；若64位识别码是公交公司合法授权的识别码，单片机将E2PROM存储器的64位暗码发送给DS1991的密钥子存储区。若单片机发送的64位暗码和DS1991密钥子存储区的64位暗码不相同，DS1991的密钥子存储区回绝写入数据，单片机P1.3口回绝输出开锁电压，然后不能敞开投币箱的电子暗码锁；若单片机发送的64位暗码和DS1991密钥子存储区的64位暗码相同，单片机将存储器的数据和时钟数据写入DS1991的密钥子存储区，单片机P1.3口输出开锁电压，然后敞开投币箱的电子暗码锁。
从剖析可知：只要运用有合法授权的DS1991（DS1991的识别码合法，DS1991密钥子存储区的64位暗码和投币箱E2PROM存储器中的暗码相同）触摸I／O口，才干敞开投币箱的电子暗码锁；DS1991不只具有敞开电子暗码锁的功用，还具有数据收集功用。DS991收集公交车悉数数据包含投币箱合法敞开记载和不合法试开记载。公司后台办理体系读取DS1991获取的数据，结合公交车辆信息对公交车辆投币箱敞开状况进行统计剖析，并可作为公交办理的重要根据。
信息钮扣DS1991配发一般选用多级配发，各级信息钮扣DS1991具有不同的开锁权限。第一流为总公司级，能够翻开公司一切的公交投币箱门锁，第一流的DS1991权限最大，应当十分安全地保管和运用。第初级为车辆级，只能翻开某台公交投币箱门锁。中间级信息钮扣则根据总公司的办理模式灵敏分配信息钮扣DS1991的开锁权限。
2.2 硬币处理电路
硬币处理的结构框图如图5所示：
硬币检测选用电涡流传感器取得检测信号，作业原理为：当给线圈施加高频正弦信号，将被测硬币放人磁场中，当线圈产生的改变磁场经过硬币外表时，硬币的外表上会产生涡流。该涡流会产生反向改变磁场，然后削弱原线圈产生出来的磁场，导致线圈的电感量产生改变。在本体系中，真、假硬币别离经过线圈L1时，因为2种硬币的合金材料不相同，在硬币外表产生的涡流不相同，然后使得线圈L1的电感量的改变量不相同。将该线圈作为电感接入电容三点式振动电路，振动电路输出的正弦信号的频率不相同，所以只需丈量该电容三点式振动电路的输出正弦频率，就能够准确辨别硬币的真假。体系在作业前，需求预先学习：预先将一切的真硬币在振动电路中的振动频率存入单片机的E2PROM存储器。在实践的辨别进程中，因为各种原因引起的差错，使得单片机计数的频率与该种硬币在存储器中存储的频率有必定的差错。对此，能够设定一个答应差错规模，使体系能有效地辨别硬币的真假。
当乘客投入硬币时，硬币经过光电耦合器处，硬币遮挡光束，经转化电路产生下降沿，送人单片机AT89S52的P3.2口，INTO产生中止，体系履行硬币辨别。电容三点式振动电路输出的正弦信号，经过施密特触发电路，转化成方波信号，送入单片机P3.4口内的T1计数器计数。若计数器计数的频率在存储器存储的某个频率的答应差错规模之内，就以为被检测硬币的是真硬币；若计数器计数的频率不在存储器存储的任何一个频率的答应差错规模之内，就以为被检测硬币的是假硬币。此刻单片机发动假硬币除掉电路，P1.4口输出高电位，钱币切换电磁铁通电，切换钱币通道，使假硬币从假硬币通道流出投币箱，一起P1.5口输出高电位，蜂鸣器发声。本体系为避免钱币堵塞钱币通道，设置了打板电路。在钱币通道堵塞时，司机翻开打板开关，P1.6口输出高电位，通电的电机对钱币通道进行打板操作，然后使钱币通道疏通。
2.3 实时时钟电路
本体系实时时钟芯片选用DS1302。DS1302是DAL-LAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有1个实时时钟／日历和31 B静态RAM，经过简略的串行接口与单片机进行通讯。实时时钟／日历电路供给秒、分、时、日、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可主动调整。DS1302与单片机之间选用同步串行的方法进行通讯，DS1302和单片机之间需用3个I／O：别离衔接DS1302的复位脚RES、串行数据I／O和串行时钟SCLK。DS1302为体系供给准确的时钟，当有信息扣子与I／O口触摸，体系就会主动记载接入体系的时刻，为今后的查询供给根据。
2.4 E2PROM存储器
本体系选用E2PROM存储器AT24C32，它是一个32 kb串行CMOS E2PROM，内部含有4096个字节，支撑I2C总线数据传送协议。AT24C32和单片机之间需用2个I／O口：一个接串行时钟SCL，另一个接串行数据／地址SDA。E2PROM存储器首要存储各种币值的真硬币在振动电路中的振动频率和信息钮扣的暗码、识别码及接入体系的时刻。
3、体系的软件规划
本体系的软件流程图如图6所示：
4、结 语
本文规划智能公交投币箱有3个长处：
（1）安全功用高。只要运用合法授权的DS1991，才干敞开投币箱的电子暗码锁。每个分区都具有64位的暗码和识别码，安全功用十分高，能够避免因投币箱暗码锁安全功用差而导致车票失窃的事情产生。
（2）提高了公交公司的运营功率。选用电涡流传感器检测硬币的真假，可有效地避免乘客运用假硬币乘坐公交车。
（3）运用方便。DS191体积小、携带方便，信息钮扣DS1991与单片机的信息传递只需悄悄一碰即可完结。
本智能公交投币箱的电子暗码锁敞开后，再敞开智能公交投币箱的机械锁，投币箱的门锁才干被翻开。在公交体系中，两次开锁的作业人员不相同，再次保证投币箱内票款的安全。用信息扣子敞开电子暗码锁的技能，应用在公交投币箱中，从很大程度上处理了长时间困扰公交公司票款被盗的问题。
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