基于信息鈕扣的智能公交投幣箱的設(shè)計(jì)

1 引 言
在我國(guó)，公交系統(tǒng)實(shí)行投幣箱代替售票員以來，大幅提高了公交公司的運(yùn)營(yíng)效率。但司機(jī)盜竊投幣箱內(nèi)的票款和乘客使用假硬幣乘車的事情時(shí)有發(fā)生，使公司蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

除個(gè)人素質(zhì)因素外，主要的原因是投幣箱的安全性能差、功能單一。針對(duì)此問題，這里設(shè)計(jì)了一款智能公交投幣箱：系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為控制核心，采用Dallas公司的信息紐扣DS1991構(gòu)成密碼鎖控制電路，用DS1991的密鑰開啟投幣箱的密碼鎖。每個(gè)分區(qū)都具有64位密碼和識(shí)別區(qū)、安全性能非常高、可以避免因密碼鎖安全性能差而導(dǎo)致車票失竊的事件發(fā)生。信息鈕扣DS1991與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳遞采用單總線協(xié)議，數(shù)據(jù)傳遞只需將DS1991的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的I／O口短暫接觸即可完成。根據(jù)真、假硬幣使用的合金材料不相同，系統(tǒng)采用電渦流傳感器檢測(cè)硬幣的真假，可有效地防止乘客使用假硬幣乘坐公交車。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖和組成原理

基于DS1991的智能公交投幣箱的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

系統(tǒng)的工作原理：若使用合法授權(quán)的DS1991與單片機(jī)的I／O口短暫接觸，單片機(jī)將存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘數(shù)據(jù)寫入DS1991密鑰子存儲(chǔ)區(qū)，然后單片機(jī)開啟投幣箱的電子密碼鎖。若使用非授權(quán)的DS1991或其他的單總線器件，單片機(jī)拒絕開啟投幣箱的電子密碼鎖。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有假硬幣投入，啟動(dòng)假硬幣剔除電路，使假硬幣從假硬幣通道流出投幣箱，與此同時(shí)蜂鳴器發(fā)聲。

2.1 DS1991接口電路

本系統(tǒng)采用信息紐扣DS1991，每個(gè)DS1991工廠刻入檢測(cè)過的64位注冊(cè)碼，沒有任何兩個(gè)器件的注冊(cè)碼相同。前8位是1-Wire產(chǎn)品的家族碼，接下來的48位是每個(gè)器件惟一的序列號(hào)，最后8位是前面56位碼的CRC校驗(yàn)碼。它內(nèi)部有安全可靠的1152位的密碼保護(hù)存儲(chǔ)器和512位的非密碼保護(hù)存儲(chǔ)器。1152位的密碼保護(hù)存儲(chǔ)器被分成3個(gè)分區(qū)，每分區(qū)包含384位，每個(gè)密鑰子區(qū)都具有64位密碼和識(shí)別區(qū)，對(duì)密鑰子存儲(chǔ)區(qū)的讀／寫操作均需進(jìn)行密碼驗(yàn)證。512位的非密碼保護(hù)存儲(chǔ)器主要用于加密數(shù)據(jù)的拷貝，以保證數(shù)據(jù)的完整性。DS1991存儲(chǔ)器圖如圖2所示：

DS1991封裝于直徑為16 mm、厚約6 mm的不銹鋼外殼中。它具有雙向通訊功能，數(shù)據(jù)傳輸使用單總線協(xié)議，按照單總線協(xié)議，僅用1根數(shù)據(jù)線和地線即可與外界進(jìn)行信息交換。DS1991屬于漏極開路的單總線器件，DS1991的連接I／O必須是雙向的，而且必須在I／O口外接一個(gè)4.7 kΩ的上拉電阻。單片機(jī)與DS1991的傳輸速率可達(dá)16.3 kb／s，所以信息鈕扣DS1991與單片機(jī)之間的信息傳遞，只需將DS1991的數(shù)據(jù)線和單片機(jī)的I／O口短暫接觸(輕輕一碰)即可完成。DS1991接口電路如圖3所示：

信息鈕扣DS1991充當(dāng)投幣箱系統(tǒng)、公交公司后臺(tái)管理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳遞的橋梁。信息鈕扣DS1991與單片機(jī)進(jìn)行信息交換，必須先進(jìn)行初始化和ROM操作，之后才能進(jìn)行存儲(chǔ)器的讀寫操作。