无人售票车多费率收费系统的设计.pdf
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1、摘要 随着城市建设的快速发展,城区规模的不断扩大,城际之间的客流往返变得更 为频繁。I C 卡分段收费系统的使用使得公交车收费更加便捷,但在长线公交车上依 然存在着收费不合理、使用不方便等问题,有些地方不得不恢复人工售票。本文针 对此问题研究了一套无人售票车多费率收费系统,该系统克服了现有无人售票车中 静态分段收费和动态收费两种计费方式的缺点,使得收费更加合理,可代替人工售 票,降低成本。 本文对非接触式I C 卡技术和无线射频识别技术进行了介绍,并详细分析了现 行长线公交车采用分段计费方式存在的优缺点。在此基础上提出了一种长线无人售 票车多费率收费系统的设计思路。本系统主要使用单片机( S
2、T C 8 9 C 5 2 、S P C E 0 6 1 A ) 、 G P S 、射频卡等器件,设计了可以实现自动计算票价的“公交车计价器“ ,使得司机 及熟悉线路的乘客在1 至3 秒内即可获知应付票价。该系统创新使用“多费率分时 收费机”进行收费,可根据卡的类型按时段收费,各种票价上车时只需刷一次卡即 可完成。该系统设置有查票功能,与相应监查制度相配合可实现人工售票的效果。 在对系统整体方案的需求分析进行设计的同时,文中还介绍了系统各个部分的 设计,包括硬件电路设计、软件设计、各个模块之间的连接电路等。对系统的计价 器自动更新和M i f a r e l 卡扣费进行了测试,测试结果分析表明
3、,该收费系统设计正 确,可代替人工售票,降低成本,方便乘客。 关键词:R F I D ;动态分段计费:非接触式I C 卡;G P S 。1。 青岛人学硕士学位论文 A b s t r a c t W i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fu r b a nc o n s t r u c t i o n , a n de x p a n s i o ns i z eo ft h ec i t y , p a s s e n g e r sf l o wo fi n t e r c i t yb e c o m e s m o r ef r e q
4、u e n t I Cc a r ds e c t i o nf a r e ss y s t e mm a k e s t h eb u sc h a r g e sm o r ec o n v e n i e n t ,b u tt h ep r o b l e ms u c h 勰u n r e a s o n a b l ec h a r g e sa n d i n c o n v e n i e n ta r es t i l le x i s ti nt h el o n g - t e r mb u s ,m a n yp l a c e sh a dt or e s u m
5、em a n u a lt i c k e t F o rt h i sp r o b l e mAs e to fu n m a n n e dm o r eC a r Sc h a r g er a t es y s t e mi ss t u d i e d ,t h es y s t e m o v e r c o m e st h es h o r t c o m i n g so ft h eu n m a n n e dv e h i c l e si nt h es t a t i cs e c t i o nf a r e sa n d d y n a m i cc h a
6、r g e s ,m a k i n gt h ec h a r g e sm o r er e a s o n a b l e ,i tC a nr e p l a c et h em a n u a lt i c k e t a n dr e d u c ec o s t s I nt h i sp a p e r , t h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e se x i s ti nt h el o n g - t e r mb u ss e g m e n t c h a r g ea r ed e t a i la n
7、 a l y z e da b o u tb a s e d o nt h et h e o r yo fn o n - c o n t a c tI Cc a r dt e c h n o l o g y a n dr a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o nt e c h n o l o g y L o n g - t e r mu n m a n n e dC L r SM u l t i - r a t et o l l s y s t e mi sd e s i g n e db y u s et h ed e v i c
8、 e so fM i c r o c o n t r o l l e r ( S T C 8 9 C 5 2 ,S P C E 0 6 1A ) ,G P S , a n dr a d i of r e q u e n c yc a r da n dS Oo n ,t h es y s t e mi sr e a s o n a b l ec h a r g e sa n dh i g he f f i c i e n c y , d r i v e r sa n dp a s s e n g e r sw h of a m i l i a rw i t ht h el i n ec a nb
9、 el e a r n e dt ot h ec o p ef a r e w i t h i n l 3s e c o n d s ,a l lk i n d so ft i c k e tp r i c e sj u s tg e to nac h a r g ec o m p l e t eb yu s et h e u n m a n n e dm o r ec a r sc h a r g er a t es y s t e m S e tc h e c k e df u n c t i o nw i t ht h ea p p r o p r i a t e i n s p e c
10、 t i o nr e g i r n 瞎c a nr e a l i z et h ee f f e c to fa r t i f i c i a lt i c k e ts a l e s A tt h et i m eo fa n a l y s i sa n dd e s i g nt h ew h o l es y s t e m ,a l la s p e c t so fs y s t e md e s i g n 1 1 1 “ ed e t a i li n t r o d u c e d ,s u c ha sh a r d w a r ec i r c u i t sd
11、 e s i g n , s o f t w a r ed e s i g n a n dt h e c o n n e c t i o nc i r c u i t sb e t w e e ne a c hm o d u l e F i n a l l y , d e b u g g i n ga n da n a l y s i sf o rt h ee n t i r e s y s t e ma r ed o n e ,m a i n l yt h ea u t o m a t i c a l l yu p d a t e d t e s ta n dM i f a r e lc a
12、 r dc h a r g e b a c kt e s t T e s tr e s u l t ss h o wt h a t t h et o l ls y s t e md e s i g n e dp r o p e r l y , c a nr e p l a c em a n u a lt i c k e t , a n d r e d u c ec o s t s ,f a c i l i t a t ef o rt h ep a s s e n g e r s K e yw o r d s :R F I D :D y n a m i cs e g m e n t a t i
13、o nb i l l i n g ;N o n - c o n t a c t I Cc a r d ;G P S Jllj1J-,1 I I I II I II I III I Ir l l l lI II Y 2 0 8 7 8 9 9 摘要O A b s t r a c t 0 第一章绪论l 1 1 课题研究背景和意义l 1 2 国内外发展状况2 1 2 1 非接触式I C 卡与无线射频技术的研究现状2 1 2 2 无人售票车多费率收费系统的研究现状4 1 3 论文的研究内容及结构安排4 第二章无线射频识别技术7 2 1 无线射频技术7 2 2 射频识别系统组成及工作原理7 2 2 1
14、电子标签7 2 2 2 读写器8 2 2 3 天线一8 2 2 4 射频识别系统工作原理9 2 3 无线射频识别系统的分类9 2 4 射频识别系统工作频率和典型应用1 0 2 4 1 低频( L F , L o wF r e q u e n c y ) 10 2 4 2 高频( H F ,H i g hF r e q u e n c y ) 。1 0 2 4 3 超高频( U H F ) ll 2 4 4 微波( M W ,M i c r o W a v e ) 1 1 2 5 无线射频识别系统的数据传输1 3 2 5 1 信号编码与调制1 3 2 5 2 防碰撞冲突技术1 3 2 6 ,J
15、、l ;。15 第三章无人售票车多费率收费系统的硬件电路设计1 7 3 1 系统总体结构框图1 7 3 2 公交车动态分段计价器的硬件设计1 7 3 2 1 计价器的系统结构1 7 3 2 2 芯片选型1 8 3 2 3G P S 模块设计2 0 3 2 4S P R 模组。2 l 青岛大学硕十学位论文 3 2 5中文液晶显示设计2 l 3 3 多费率分时收费机硬件设计2 2 3 3 1 收费机系统结构2 2 3 3 2 芯片选型2 2 3 3 3 射频卡读写模块设计2 3 3 3 4 天线及匹配电路设计设计一2 4 3 3 5M i f a r e 系列射频卡读写原理2 6 3 3 6 键盘
16、和数码管显示设计3 0 3 3 7 语音功能及I I C 总线多机通信3 0 3 4 本章小结一3 l 第四章无人售票车多费率收费系统的软件设计一3 3 4 1 公交车计价器软件设计一3 3 4 1 1 票价计算流程。3 3 4 1 2G P S 定位设计一3 4 4 1 3 票价生成与显示编程设计3 7 4 1 4 语音报站设计3 8 4 2 多费率收费机软件设计3 9 4 2 1 数据通信设计3 9 4 2 2 多费率快速扣费设计4 2 4 2 3 显示及键盘驱动设计4 4 4 2 4 刷卡记录存储及查票功能设计一4 5 4 2 5 卡类型检测以及分时扣费。4 7 4 3I I C 总线通
17、信设计4 9 第五章系统整体调试与分析5 3 5 1G P S 定位及计价器自动更新测试一5 3 5 2M I F A R E l 卡扣费测试及键盘功能实现测试5 4 第六章总结与展望5 7 参考文献5 9 攻读学位期间的研究成果6 l 致谢6 3 学位论文独创性声明6 5 学位论文知识产权权属声明6 5 第一章绪论 1 1 课题研究背景和意义 第一章绪论 随着社会的进步和发展,城市公共交通原有的售票方式和管理模式已经无法适 应社会发展的需要。9 0 年代以来,国际上盛行智能公交I T S ,利用先进的电子信 息技术对公交系统进行全面的管理,我国许多城市已经开始将I C 卡技术应用于公 交收费
18、系统,以方便市民乘车,提高车辆营运速度和效率,实现公共交通收费管理 现代化。然而一些城市公交部门试行的I C 卡收费管理系统还存在很多有待完善的 地方,如系统的抗干扰问题、安全问题、制造成本问题、系统功能( 如按站收费) 问 题等。由于这些问题都还没有得到根本的解决,致使I C 卡技术在城市公交收费和 管理方面的应用推广比较缓慢。因此,如何利用高新技术开发一种完善的公交收费 系统对我国智能交通的发展和人民生活水平的提高具有非常重要的意义。 目前,全国不少城市实行了公交无人售票。随着城市建设的快速发展,城区规 模的不断扩大,公交线网也发生了较大变化,很多公交车的线路罩程已经延长到2 0 公里以上
19、。事实上,许多城市中线路罩程较长的公交线路和跨线城际公交依旧采用 人工售票,增加了运营和管理成本。因此,为了减少人工成本,能更合理的制定无 人售票车票价。在一票制无人售票公交普及的基础上,已出现分段式无人售票公交 一车,根据路程长短,分段计价。当前国内外长线无人售票公交车“分段计费”主要 有下列两种方法。 第一种方法暂称其为“静态分段计费“ ,上车一次刷卡或投币。它将线路分成 几段,每段都包含几个站点,从始发站到第一个段点前上车的乘客其票价按全程票 价收取:从第一个段点起到第二个段点前上车乘客收取下降一定数额后的票价,以 此类推。如此计费主要是有两个缺点:一是在第一个站点前上车的乘客需按到终点
20、 的票价刷卡缴费,即便是坐一站或是两站路都要按全程收费。这显然不合理:二是 目前公交单次刷卡的I C 收费机只有一种扣费率,对多种票价无法实现快速收费, 例如票价分l 、2 、3 元,刷卡扣款定在l 元次,交3 元则要刷3 次,人一多将会延 长上车时间;有些公交人工售票有起步价,票价递增量为O 5 元,采用单一扣费率 的I C 收费机很难实现。 第二种方法上下车各刷一次卡,收费是合理了,但使用两个刷卡机成本提高, 乘客要多刷一次卡不方便,增加了下车时间,特别是高峰期人太多根本无法移动到 另一车门刷卡,这在国内是普遍存在的严重问题:乘客常因习惯一次刷卡,或急于 下车忘记刷卡造成下次多扣款使乘客承
21、受较大损失;对一家人坐车由一人刷卡这种 常见情况也无法处理;此方法投币无法适用,无卡或忘带卡就不能乘车,对乘客特 l 青岛人学硕+ 学位论文 别是外地乘客非常不方便;乘客可以提前刷卡而晚下车达到“买少坐远”的目的。 因此,这种收费方式无法避免恶意逃票情况的发生。 由于这两种计费方式存在计费不合理或使用不方便的缺点,导致群众意见较 大,有些地方不得不恢复人工售票,大量长线公交车仍在沿用人工售票。 采用动态多费率分段计费的长途公交车,能够解决现行长途公交车收费方式存 在的缺点,多费率收费系统的特色是收费合理,使用方便。其创新点为使用“公交 车计价器“ 计算票价,司机及熟悉线路的乘客在l 至3 秒内
22、即可获知应付票价;使 用“多费率收费机”缴费,各种票价只需上车时一次刷卡完成。配上相应监查制度 能达到接近人工售票的效果,可替代人工售票。 全国1 6 0 0 多个县市,以每市、县市内长线公交车加长途公交车平均有1 5 条, 每条线有8 辆车计算,则有1 9 万辆车,若推广使用这样一套收费系统,能节省1 9 万售票员,转而从事后勤及其他服务工作,节省人力物力之外同时能提高服务质量。 本课题研究也可应用于其他需要分段收费的领域,课题项目的实施可产生明显的社 会效益与经济效益。 1 2 国内外发展状况 随着我国经济的高速发展,城市化进程的加快,城市交通流量也迅速增加,交 通拥挤问题日益严重,推行智
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- 无人售票 费率 收费 系统 设计
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