基于信息钮扣的智能公交投币箱的设计

1 引 言
在我国，公交系统实行投币箱代替售票员以来，大幅提高了公交公司的运营效率。但司机盗窃投币箱内的票款和乘客使用假硬币乘车的事情时有发生，使公司蒙受巨大的经济损失。

除个人素质因素外，主要的原因是投币箱的安全性能差、功能单一。针对此问题，这里设计了一款智能公交投币箱：系统以AT89S52单片机为控制核心，采用Dallas公司的信息纽扣DS1991构成密码锁控制电路，用DS1991的密钥开启投币箱的密码锁。每个分区都具有64位密码和识别区、安全性能非常高、可以避免因密码锁安全性能差而导致车票失窃的事件发生。信息钮扣DS1991与单片机之间的数据传递采用单总线协议，数据传递只需将DS1991的数据线与单片机的I／O口短暂接触即可完成。根据真、假硬币使用的合金材料不相同，系统采用电涡流传感器检测硬币的真假，可有效地防止乘客使用假硬币乘坐公交车。

2 系统结构框图和组成原理

基于DS1991的智能公交投币箱的结构框图如图1所示：

系统的工作原理：若使用合法授权的DS1991与单片机的I／O口短暂接触，单片机将存储器的数据和时钟数据写入DS1991密钥子存储区，然后单片机开启投币箱的电子密码锁。若使用非授权的DS1991或其他的单总线器件，单片机拒绝开启投币箱的电子密码锁。当系统检测到有假硬币投入，启动假硬币剔除电路，使假硬币从假硬币通道流出投币箱，与此同时蜂鸣器发声。

2.1 DS1991接口电路

本系统采用信息纽扣DS1991，每个DS1991工厂刻入检测过的64位注册码，没有任何两个器件的注册码相同。前8位是1-Wire产品的家族码，接下来的48位是每个器件惟一的序列号，最后8位是前面56位码的CRC校验码。它内部有安全可靠的1152位的密码保护存储器和512位的非密码保护存储器。1152位的密码保护存储器被分成3个分区，每分区包含384位，每个密钥子区都具有64位密码和识别区，对密钥子存储区的读／写操作均需进行密码验证。512位的非密码保护存储器主要用于加密数据的拷贝，以保证数据的完整性。DS1991存储器图如图2所示：

DS1991封装于直径为16 mm、厚约6 mm的不锈钢外壳中。它具有双向通讯功能，数据传输使用单总线协议，按照单总线协议，仅用1根数据线和地线即可与外界进行信息交换。DS1991属于漏极开路的单总线器件，DS1991的连接I／O必须是双向的，而且必须在I／O口外接一个4.7 kΩ的上拉电阻。单片机与DS1991的传输速率可达16.3 kb／s，所以信息钮扣DS1991与单片机之间的信息传递，只需将DS1991的数据线和单片机的I／O口短暂接触(轻轻一碰)即可完成。DS1991接口电路如图3所示：

信息钮扣DS1991充当投币箱系统、公交公司后台管理系统之间数据传递的桥梁。信息钮扣DS1991与单片机进行信息交换，必须先进行初始化和ROM操作，之后才能进行存储器的读写操作。