用于ETC停车场智能扣费系统的嵌入式盒子的制作方法

本实用新型涉及电子自动化控制设备领域，具体涉及一种结构简单的用于ETC停车场智能扣费系统的嵌入式盒子。

背景技术：

现有的停车系统，由于收费模式大多采用现金支付且收费时需要停车等待找零，作为ETC用户不能享受到像高速那样不停车就可以通行的便利。当天气寒冷或炎热时还需要打开车窗进行停车缴费，使车主舒适度降低。当摄像机识别系统遇到天气恶劣如下雪、大雾等遮挡车牌造成摄像机不能识别或识别效率低下给收费管理人员带来负担也给交通带来拥堵造成。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种结构简单、方便停车场收费用于ETC停车场智能扣费系统的嵌入式盒子。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于ETC停车场智能扣费系统的嵌入式盒子，包括壳体，所述的壳体内设置有底层核心控制板和上层扩展板，所述的底层核心控制板采用嵌入式核心板，底层核心控制板通过管脚与上层扩展板进行电气连接，所述的上层扩展板是连接停车场各个设备的连接板；

所述的底层核心控制板是基于ARM处理器的微型电脑主板；

所述的上层扩展板包括输入模块、光耦输出模块、通讯模块、时钟模块、防拆模块和指示模块，所述的输入模块、光耦输出模块、通讯模块、时钟模块、防拆模块和指示模块分别与ARM处理器的GPIO管脚进行连接；所述的输入模块分别连接停车场中的地感线圈和车检器，用来检测车辆的出入；所述的光耦输出模块连接停车场的道闸，用来控制车辆的抬杆放行和禁止通行；所述的通讯模块通过MAX3232芯片把管脚中的一路串口扩展成五路串口，通过不同的使能端来控制车道的LED显示屏和语音播报；所述的时钟模块包括时钟芯片、外围电路和外接纽扣电池，时钟芯片和外接纽扣电池电连接；所述的防拆模块包括单片机和微动开关，单片机和ARM处理器电连接；所述的指示模块通过电缆连接有指示灯，指示灯外露于壳体外部。

所述的上层扩展板的输入模块包括四路输入电路；所述的光耦输出模块包括四路光耦输出电路；所述的通讯模块包括五路串口通讯电路；

所述的上层扩展板上还设置有网络通信模块，所述的网络通讯模块与时钟模块相连接，在连接网络时，时钟模块通过网络进行校时。

本实用新型的积极效果是：本实用新型提供的嵌入式盒子，内设有底层核心控制板和上层扩展板，该嵌入式盒子连接停车场的各个设备，能够接收停车场的各种信息，以实现自动、灵活扣费，不需停车摇窗，即可自动识别，实现扣费功能，还能将交易过程中产生的交易信息和车辆的出入场信息上传至数据库；具有防拆模块，可有效保护该盒子内保存的信息数据，不会因数据丢失造成相关人的损失。

附图说明

图1是本实用新型的底层核心控制板的结构框图。

图2是本实用新型的上层扩展板的结构框图。

图3是上层扩展板的输入模块的电路原理图。

图4是上层扩展板的光耦输出模块的电路原理图

图5是上层扩展板的通讯模块的电路原理图。

图6是上层扩展板的时钟模块的电路原理图。

图7是上层扩展板的防拆模块的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种用于ETC停车场智能扣费系统的嵌入式盒子，包括壳体，壳体内设有底层核心控制板和上层扩展板，底层核心控制板采用嵌入式核心板，底层核心控制板通过四十个管脚的GPIO扩展接口与上层扩展板进行电气连接，上层扩展板是连接停车场各个设备的连接板；

所述的底层核心控制板是基于ARM处理器的微型电脑主板，底层核心控制板上设有MicroSD卡位内存硬盘，底层核心控制板上有四个USB接口和一个百兆以太网接口，用来连接键盘、鼠标和网线，底层核心控制板上同时还拥有HDMI高清视频输出接口和音频输出口，以上部件全部整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，底层核心控制板具备所有PC的基本功能，接通显示器和键盘鼠标就可以操作里面的Linux操作系统的诸多功能；

如图2所示，上层扩展板包括输入模块、光耦输出模块、通讯模块、时钟模块、防拆模块和指示模块；所述的输入模块包括四路输入电路，四路输入电路分别连接停车场中的地感线圈和车检器，用来检测车辆的出入；所述的光耦输出模块包括四路光耦输出电路，四路光耦输出电路分别连接停车场的道闸，用来控制车辆的抬杆放行和禁止通行；所述的通讯模块包括五路串口通讯电路，四路串口通讯电路通过MAX3232芯片把四十个管脚中的一路串口扩展成五路串口，通过不同的使能端来控制四个车道的LED显示屏和语音播报，MAX3232芯片的功能是进行串口电平的转换，是将系统输出的TTL电平转换成232电平或将输入的232电平转换成系统能够接收的TTL电平；所述的时钟模块包括时钟芯片、外围电路和外接纽扣电池，时钟芯片和外接纽扣电池电连接，时钟芯片采用RX8025，时钟芯片进行初始化时需要设置一次当前时间，在正常的供电的情况下，芯片的时间在设置的初始时间的基础上进行更新；时钟芯片掉电，时间会丢失，所以外接纽扣电池的作用主要是在外接电源断电时，为时钟芯片供电；外围电路主要是为时钟芯片选择供电方式，当有外接电源时使用外接电源供电，当外接电源断开时，使用纽扣电池供电；整个时钟模块主要为系统在没有网络连接时提供系统时间；

所述的上层扩展板上还设有网络通信模块，网络通讯模块与时钟模块相连接，在通过220V供电和连接网络时，时钟模块通过网络进行校时，当现场没有电和网络不通时，时钟模块就会通过IIC时钟芯片进行时间校验，防止再次上电或者有的现场没有网络的情况下时间不正确；

所述的防拆模块包括单片机和微动开关，单片机和ARM处理器电连接，当盒子丢失且被别人恶意拆解时，单片机会发送一个自毁指令到ARM处理器，当盒子上电时所有的软件和数据库将进行自毁，防止数据丢失；

所述的指示模块通过电缆连接有指示灯，指示灯外露于壳体外部，主要指示盒子电源是否供电，系统是否运行正常，地感输入是否正常，光耦输出是否有信号输出等指示信息。

如图3所示，四路输入电路IN1、IN2、IN3、IN4的有效检测电平为低电平，主要目的是为了检测地感线圈是否被触发来获知是否有车辆出入，再告知输入模块进行处理。因此，电路中使用上拉电阻对输入管脚进行上拉，增强输入能力，当输入管脚有低电平输入时，对应的LED会被点亮。

如图4所示，输出模块的主要目的是为了控制道闸的开启，当车辆要进入，系统处理完后进行抬杆入场，出场扣费成功进行抬杆放行。输出电路由四路光耦构成，CTRL1、CTRL2、CTRL3、CTRL4为控制光耦导通或者关闭的控制引脚，OUT1、OUT2、OUT3、OUT4为四路输出。二极管D1、D2、D3、D4的作用是利用二极管正向导通、反向截止的特性，防止输出电路接反时，反向电压过大，烧坏光耦。

如图5所示，通讯模块的目的是为了连接LED显示屏显示停车场的车位数、车辆信息、缴费金额、停留时间的相关信息。串口拓展芯片将底层核心控制板上的1路串口拓展为5路串口，具体的是，底层核心控制板上的一路串口的TXD和RXD由MAX3232芯片进行电平转换，经过转换之后的TXD和RXD再经由串口拓展芯片SN74LVC2G125进行串口拓展；每一个串口拓展芯片都有个使能引脚OE，要使用其中的任意一路串口，必须先将相对应的芯片使能引脚拉低。

如图6所示，时钟电路的目的是为了提供给整个系统完整的时间校对。时钟芯片的供电电压为+VCC，+VCC是由底层核心控制板上提供的3.3V电压和纽扣电池提供的3V电压通过BAT54C进行电压对比选择得到的，如果底层核心控制板供电正常，则+VCC为3.3V，如果底层核心控制板掉电，则+VCC为3V。时钟芯片上的SCL和SDA分别与底层核心控制板上的SCL和SDA管脚相连，这样可以使用底层核心控制板的硬件IIC通信协议，而不需要软件进行模拟IIC的通信过程。

如图7所示，防拆电路是对嵌入式盒子和停车场中的数据进行一个有效保护，防止数据丢失被其他人利用对停车场数据进行攻击。防拆电路使用8管脚TI单片机作为主控芯片，芯片的供电电源在底层核心控制板提供的3.3V和电池电压之间进行选择。电池电压最高为3V，当3.3V供电正常时，由于BAT54C的2端电压为3.3V，1端为电池电压3V，2端电压大于1端电压，所以此时选取3.3V作为芯片的供电电压。当底层核心控制板掉电，无法提供3.3V电源时，由于BAT54C的2端电压为0V，1端为电池电压3V，1端电压大于2端电压，此时选取电池电压3V为供电电压。嵌入式盒子安装完成后，开关S1的弹片被按下，此时1和2导通，单片机的8引脚输入为高电平。当嵌入式盒子被再次拆开时，开关S1的弹片被弹起，此时1和3导通，STC15W201S的8引脚输入变为低电平。单片机的8引脚为外部中断引脚，因此可将8管脚配置为下降沿触发的外部中断模式，当有外部中断触发时，则说明嵌入式盒子被拆开，此时通过串口向底层核心控制板发送消息，告知嵌入式盒子被拆开。