基于信息鈕扣的智能公交投幣箱的設計

1 引 言
在我國，公交系統實行投幣箱代替售票員以來，大幅提高了公交公司的運營效率。但司機盜竊投幣箱內的票款和乘客使用假硬幣乘車的事情時有發生，使公司蒙受巨大的經濟損失。

除個人素質因素外，主要的原因是投幣箱的安全性能差、功能單一。針對此問題，這里設計了一款智能公交投幣箱：系統以AT89S52單片機為控制核心，采用Dallas公司的信息紐扣DS1991構成密碼鎖控制電路，用DS1991的密鑰開啟投幣箱的密碼鎖。每個分區都具有64位密碼和識別區、安全性能非常高、可以避免因密碼鎖安全性能差而導致車票失竊的事件發生。信息鈕扣DS1991與單片機之間的數據傳遞采用單總線協議，數據傳遞只需將DS1991的數據線與單片機的I／O口短暫接觸即可完成。根據真、假硬幣使用的合金材料不相同，系統采用電渦流傳感器檢測硬幣的真假，可有效地防止乘客使用假硬幣乘坐公交車。

2 系統結構框圖和組成原理

基于DS1991的智能公交投幣箱的結構框圖如圖1所示：

系統的工作原理：若使用合法授權的DS1991與單片機的I／O口短暫接觸，單片機將存儲器的數據和時鐘數據寫入DS1991密鑰子存儲區，然后單片機開啟投幣箱的電子密碼鎖。若使用非授權的DS1991或其他的單總線器件，單片機拒絕開啟投幣箱的電子密碼鎖。當系統檢測到有假硬幣投入，啟動假硬幣剔除電路，使假硬幣從假硬幣通道流出投幣箱，與此同時蜂鳴器發聲。

2.1 DS1991接口電路

本系統采用信息紐扣DS1991，每個DS1991工廠刻入檢測過的64位注冊碼，沒有任何兩個器件的注冊碼相同。前8位是1-Wire產品的家族碼，接下來的48位是每個器件惟一的序列號，最后8位是前面56位碼的CRC校驗碼。它內部有安全可靠的1152位的密碼保護存儲器和512位的非密碼保護存儲器。1152位的密碼保護存儲器被分成3個分區，每分區包含384位，每個密鑰子區都具有64位密碼和識別區，對密鑰子存儲區的讀／寫操作均需進行密碼驗證。512位的非密碼保護存儲器主要用于加密數據的拷貝，以保證數據的完整性。DS1991存儲器圖如圖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，數據傳輸使用單總線協議，按照單總線協議，僅用1根數據線和地線即可與外界進行信息交換。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4.7 kΩ的上拉電阻。單片機與DS1991的傳輸速率可達16.3 kb／s，所以信息鈕扣DS1991與單片機之間的信息傳遞，只需將DS1991的數據線和單片機的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充當投幣箱系統、公交公司后臺管理系統之間數據傳遞的橋梁。信息鈕扣DS1991與單片機進行信息交換，必須先進行初始化和ROM操作，之后才能進行存儲器的讀寫操作。