一种智能检票验票设备论文和设计-余静

全文摘要

本实用新型公开了一种智能检票验票设备，属于电子技术领域，包括集成控制主板、触摸屏、闸机、人流传感器、紧急开关、12V外接电源、摄像头、指纹识别模块和身份证阅读器，解决了传统对老旧检票验票设备的改造中不能实现模块化改造、不具备ESD保护功能和无通信接口提示的技术问题，本实用新型提供多种设备接口，极大的提高了与老旧检票验票设备之间的兼容性，可以适用市面上大多数老旧检票验票设备的改造升级工作，本实用新型采用集成控制主板的方式，集成度高，实现了模块化改造。

主设计要求

1.一种智能检票验票设备，其特征在于：包括集成控制主板、触摸屏、闸机、人流传感器、紧急开关、12V外接电源、摄像头、指纹识别模块和身份证阅读器，触摸屏、闸机、人流传感器、12V外接电源、摄像头、紧急开关、指纹识别模块和身份证阅读器均与集成控制主板电连接；集成控制主板包括中心控制器、语音单元、维根接口、闸机控制单元、人流检测单元、FLASH存储单元、SD卡接口、电源模块、调试接口、摄像头接口、USB通信单元、串口通信单元、以太网单元、无线通信单元和TFT接口，语音单元、维根接口、闸机控制单元、人流检测单元、FLASH存储单元、SD卡接口、电源模块、调试接口、摄像头接口、USB通信单元、串口通信单元、以太网单元、无线通信单元和TFT接口均与中心控制器电连接；触摸屏连接TFT接口；指纹识别模块和身份证阅读器均与串口通信单元连接，摄像头连接摄像头接口，人流传感器和紧急开关均与人流检测单元连接，闸机连接闸机控制单元；维根接口包括第一维根接口和第二维根接口，第一维根接口由光耦G7、光耦G8、电阻R141、电阻R142、电阻R143和电阻R144组成的光电隔离电路构成，第二维根接口由光耦G9、光耦G10、电阻R141、电阻R142、电阻R143、电阻R144、电阻R145、电阻R146、电阻R147和电阻R148组成的光电隔离电路构成，中心控制器的两个IO口分别通过光耦G7和光耦G8的隔离由输出第一路维根通信接口，中心控制器的另外两个IO口分别通过光耦G9和光耦G10的隔离由输出第二路维根通信接口；人流检测单元包括紧急情况检检测单元和阻塞检测单元，紧急情况检检测单元包括接口J11、电阻R151、二极管D30、二极管D31、电阻R152、电阻R153、电阻R154、电阻R155、电阻R156、电阻R157、电阻R158、电阻R159、电阻R160、电阻R161、电阻R162、电阻R163、电阻R164、比较器U38、光耦G11和光耦G12,电阻R151的一端连接二极管D30的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D30的负极连接接口J11的1脚，接口J11的1脚还通过电阻R152连接比较器U38的3脚，比较器U38的3脚还通过R155连接地线EGND，电阻R153和电阻R155为比较器U38的2脚的分压电阻；电阻R158的一端连接二极管D31的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D31的负极连接接口J11的3脚，接口J11的3脚还通过电阻R159连接比较器U38的5脚，比较器U38的5脚还通过R161连接地线EGND，电阻R160和电阻R168为比较器U38的6脚的分压电阻；比较器U38通过电压EVCC5供电，比较器U38的1脚通过电阻R156、电阻R157和光耦G11组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；比较器U38的7脚通过电阻R163、电阻R164和光耦G12组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；接口J11的2脚和4脚均连接地线EGND；接口J11连接紧急开关；J11连接紧急开关；阻塞检测单元包括二极管D32、二极管D33、电阻R165、电阻R166、电阻R167、电阻R168、电阻R169、电阻R170、电阻R171、电阻R172、电阻R173、电阻R174、电阻R175、电阻R176、电阻R177、电阻R178、光耦G13、光耦G14、比较器U39、接口J12、接口J13、电容C3、电容C2和电感L11，电阻R165的一端连接二极管D32的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D32的负极连接接口J13的1脚，接口J13的1脚还通过电阻R166连接比较器U39的3脚，比较器U39的3脚还通过R168连接地线EGND，电阻R167和电阻R169为比较器U39的2脚的分压电阻；接口J13的2脚连接地线、3脚通过电感L11连接电源EVCC12，电容C3和电容C2为接口J13的3脚的滤波电容；电阻R172的一端连接二极管D33的正极、另一端连接电源EVCC5，二极管D33的负极连接接口J12的1脚，接口J12的1脚还通过电阻R173连接比较器U39的5脚，比较器U39的5脚还通过R175连接地线EGND，电阻R174和电阻R176为比较器U39的6脚的分压电阻；比较器U39通过电压EVCC5供电，比较器U39的1脚通过电阻R170、电阻R171和光耦G13组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；比较器U39的7脚通过电阻R177、电阻R178和光耦G14组成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口；接口J13连接人流传感器；以太网单元包括以太网控制单元、出厂地址选择电路和以太网接口电路，以太网控制单元包括以太网控制芯片U9及其外围电路构成，以太网接口电路由接口J5及其外围电路构成，出厂地址选择电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30和电阻R31，电阻R20一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R27连接地线GND，电阻R20与电阻R27的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD4管脚，电阻R21一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R28连接地线GND，电阻R21与电阻R28的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD3管脚，电阻R22一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R29连接地线GND，电阻R22与电阻R29的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD2管脚，电阻R23一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R30连接地线GND，电阻R23与电阻R30的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD1管脚，电阻R24一端连接电源VCC3、另一端通过电阻R31连接地线GND，电阻R24与电阻R31的连接节点还连接太网控制芯片U9的RXD_3PHYAD0管脚；闸机控制单元包括闸机信号监测电路和闸机控制电路，闸机控制电路包括接口J16、光耦G2、电阻R122、电阻R57、电阻R58、三极管Q3、LED灯D22、二极管D21、电阻R121和继电器JS1，中心控制器的一个IO口通过由光耦G2和电阻R122构成的光电隔离电路连接电阻R57的一端，电阻R57的另一端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的基极还通过电阻R58连接地线ENGD，三极管Q3的发射极连接地线EGND、集电极连接LED灯D22的负极，LED灯D22的正极通过电阻R121连接电源EVCC5，继电器JS1的线圈的一端连接电源EVCC5、另一端连接三极管Q3的集电极，继电器JS1的公共端1脚连接接口J16的2脚、常开端3脚连接接口J16的1脚、常闭端4脚连接接口J16的3脚；闸机信号监测电路包括光耦G1、电阻R124、电阻R123和二极管D5，接口J16的2脚通过由光耦G1、电阻R124和电阻R123构成的光电隔离电路连接中心控制器的一个IO口，接口J16的2脚还连接二极管D5的负极，二极管D5的正极连接地线EGND；继电器JS1驱动闸机；串口通信单元包括串口通信电路、保护电路和指示灯电路，串口通信电路由串口芯片U28及其外围电路构成，串口芯片U28的17脚和16脚输出一路备用串口通信端、8脚和9脚输出一路串口通信端；保护电路包括电感L13、电感L14、电感L17、电感L18、电感L19、电感L20、电感L21、电容C66、电容C67、电容C70、电容C71、电容C68和电容C69，电感L17和电容C66构成了串口芯片U28的9脚的LC滤波电路，电感L18和电容C67构成了串口芯片U28的8脚的LC滤波电路，电感L19和电容C68构成了串口芯片U28的16脚的LC滤波电路，电感L20和电容C69构成了串口芯片U28的17脚的LC滤波电路；串口芯片U28的16脚和17脚分别通过电感L20和电感L19连接接口J4的1脚和2脚，接口J4的3脚连接地线GND，接口J4的1脚和2脚还分别通过电感L13和电感L14连接串口芯片U28的15脚和13脚，串口芯片U28的15脚和13脚连接中心控制器的一个串口、12脚和10脚连接中心控制器的另一个串口；串口芯片U28的8脚和9脚分别通过电感L18和电感L17连接接口J3的2脚和1脚，接口J3的3脚和4脚连接地线GND、5脚通过电感L21连接电源VCC5，电容C70和电容C71为接口J3的5脚的滤波电容；指示灯电路包括或门U13、LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11、LED灯D12、电阻R53、电阻R54、电阻R52和电阻R51，或门U13的1脚和2脚均连接串口芯片U28的15脚，或门U13的4脚和5脚均连接串口芯片U28的15脚，或门U13的12脚和13脚均连接串口芯片U28的12脚，或门U13的9脚和10脚均连接串口芯片U28的12脚；或门U13的3脚、6脚、8脚和11脚分别驱动LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11和LED灯D12，电阻R53、电阻R54、电阻R51和电阻R52分别为LED灯D13、LED灯D14、LED灯D11和LED灯D12的上拉电阻；USB通信单元包括USB接口J9、USB接口J10、USB芯片U27及其外围电路、共模电感L16、共模块电感L15、ESD保护器D17、ESD保护器D16、电阻R10、电阻R11、电阻R12、三极管Q6、LED灯D19、电阻R9、电阻R14、电阻R15、电阻R16、三极管Q7、LED灯D20和电阻R13，USB接口9的1脚连接USB芯片U27的8脚、2脚和3脚分别通过共模电感L16连接中心控制器的两个IO口、4脚连接地线GND，USB接口10的1脚连接USB芯片U27的5脚、2脚和3脚分别通过共模电感L15连接中心控制器的两个IO口、4脚连接地线GND；ESD保护器D17为接口J9提供ESD保护，ESD保护器D16为接口J10提供ESD保护；接口J9的2脚和3脚分别通过电阻R10和电阻R11连接三极管Q6的基极，三极管Q6的集电极连接LED灯D19的负极，LED灯D19的正极通过电阻R9连接USB芯片U27的8脚，三极管Q6的发射极连接地线GND，三极管Q6的基极还通过电阻R12连接地线GND；接口J10的2脚和3脚分别通过电阻R14和电阻R15连接三极管Q7的基极，三极管Q7的集电极连接LED灯D20的负极，LED灯D20的正极通过电阻R13连接USB芯片U27的5脚，三极管Q7的发射极连接地线GND，三极管Q7的基极还通过电阻R16连接地线GND；电源模块包括VCC5电源模块、EVCC5电源模块、4.2V电源模块和VCC3电源模块，VCC5电源模块包括5V稳压器U2及其外围电路、二极管D8和保险管F1，12V外接电源连接二极管D8的正极，二极管D8的负极通过保险管F1连接5V稳压器U2的输入端，12V外接电源输出电源EVCC12V和地线EGND，5V稳压器U2输出电源VCC5和地线GND，EVCC5电源模块包括稳压器U7及其外围电路，稳压器U7的输入端连接电源EVCC12V、输出端输出电源EVCC5和地线EGND；4.2V电源模块包括4.2V稳压器U8及其外围电路，4.2V稳压器U8的输入端连接电源EVCC5、输出端输出电源4.2V，VCC3电源模块包括3.3V稳压器U4及其外围电路，3.3V稳压器U4的输入端连接电池电压VCC5、输出端输出电源VCC3；所述电源4.2V为无线通信单元供电。

设计图

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