魏 鵬

（福建省計量科學(xué)研究院，福建 福州350003）

電子停車計時收費表檢定裝置的研制

魏 鵬

（福建省計量科學(xué)研究院，福建 福州350003）

文中根據(jù)最新實施的 JJG1010-2013《電子停車計時收費表》規(guī)程要求,采用高精度溫補晶振計時和北斗/GPS授時技術(shù)，采用多通道方式，設(shè)計了一套電子停車計時收費表檢定裝置。該裝置能對檢定規(guī)程所要求的時鐘日差、當(dāng)前時刻誤差、停車計時誤差、扣費正確性項目進行檢定。

電子停車計時收費表；咪表；檢定；計時；扣費

1 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國已經(jīng)全面進入了汽車時代，單位公車和私家車的數(shù)量逐年遞增。電子停車計時收費表（俗稱“咪表”）作為泊車收費的工具已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但在使用過程中出現(xiàn)計時不準(zhǔn)，計費錯誤等問題時常發(fā)生[1] ，這些問題直接影響了消費者權(quán)益，新聞媒體也為此經(jīng)常報道。為了避免此類矛盾與爭議,國家先后頒布了JJG1010- 2006《電子停車計時收費表》檢定規(guī)程，2013又對規(guī)程進行了修訂，使電子停車場系統(tǒng)也納入了該檢定規(guī)程。文中緊跟最新檢定規(guī)程，采用高精度溫補晶振計時和北斗/GPS授時技術(shù)，采用多通道方式，設(shè)計了一套電子停車計時收費表檢定裝置。該裝置可用于檢定規(guī)程所要求各項檢定項目，如：當(dāng)前時刻誤差、時鐘日差、停車計時誤差及扣費正確性項目等。

2 電子停車計時收費裝置的檢定項目要求

根據(jù)《JJG1010-2013電子停車場計時收費表》要求，主要檢定項目有當(dāng)前時刻檢定、停車計時誤差檢定、時鐘日差檢定、費率和扣費正確性檢定及、免費停車時間檢定。

對于計量性能有如下要求：

（1）時鐘日差：±4s；

（2）當(dāng)前時刻誤差：±5min；

（3）停車計時誤差：±1min；

（4）費率和扣費正確性：收費表的費率應(yīng)與當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門規(guī)定的收費標(biāo)準(zhǔn)完全一致；

（5）讀寫靈敏度：非接觸式IC卡收費表讀寫距離應(yīng)不小于3cm 。

3 檢定裝置的系統(tǒng)設(shè)計

該檢定裝置主要由GPS標(biāo)準(zhǔn)時鐘、高穩(wěn)定度晶振、電子秒表觸發(fā)發(fā)送/接收器、主控芯片MCU、液晶、鍵盤以及電源構(gòu)成。具體如圖1所示。系統(tǒng)首先通過內(nèi)置的GPS標(biāo)準(zhǔn)鐘對標(biāo)準(zhǔn)裝置當(dāng)前時刻進行校準(zhǔn)，如果無GPS信號（如地下停車場）則使用高穩(wěn)定度晶振，檢定時通過電子秒表觸發(fā)發(fā)送/接收器控制計時，電子秒表觸發(fā)發(fā)送/接收器有多組開關(guān)可同時進行多臺檢定。下面將介紹系統(tǒng)中的主要模塊。

圖1 檢定裝置系統(tǒng)框圖

（1）主控芯片

主控芯片模塊我們選用的是STM32F103RBT6芯片。STM32系列單片機采用ARM Cortex-M3內(nèi)核，具有性能高、功耗低、成本低廉等特點。其最高工作頻率達到72MHz，片上集成Flash存儲器， SRAM存儲器，多組定時器，以及SPI，IIC，USART等多種數(shù)字通訊接口。

電路設(shè)計如圖2所示：

圖2 控制器原理圖

（2）北斗/GPS授時

系統(tǒng)通過GPS模塊（GPS接收機）獲取標(biāo)準(zhǔn)時間并更新RTC，確保系統(tǒng)時間的準(zhǔn)確性和可靠性。GPS模塊是一種接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的低無線電信號，并通過計算得出GPS時間和位置的接收裝置。為了獲得準(zhǔn)確的時間，GPS接收器必須接收至少4個GPS衛(wèi)星信號，計算出自己的位置。在已經(jīng)得知具體位置的前提下，GPS接收機只要接收到1顆GPS衛(wèi)星信號，GPS時鐘就能夠準(zhǔn)確性地走時。[2]

系統(tǒng)選用的GPS模塊是Ublox公司的NEO-6M型號，根據(jù)設(shè)計要求及實際開發(fā)確定以下參數(shù)：

GPS模塊接收到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給主控芯片，通過設(shè)置為只接收$GPRMC報文，主控芯片避免了不必要的串口接收中斷，將系統(tǒng)資源更多的投入到計時的精確性上。

GPS模塊原理圖如圖3所示：

圖3 GPS模塊原理圖

（3）溫補晶體振蕩器

為了達到計時的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)采用高精度的溫度補償晶體振蕩器，具體采用美信公司的DS32KHZ晶振作為脈沖源。溫度補償晶體振蕩器(TCXO)是一種采用溫度補償技術(shù)使其震蕩頻率受溫度影響較小，使系統(tǒng)能夠在較寬溫度范圍內(nèi)連續(xù)使用而保證很高的計時精度。而且它具有頻率穩(wěn)定度高、工作環(huán)境范圍寬、功耗低、可靠性高、重量輕等優(yōu)點。[4]

晶振模塊原理圖如圖4所示：

圖4 晶振模塊原理圖

4 檢定裝置的程序流程

根據(jù)設(shè)計需求，電子停車計時收費表檢定裝置的系統(tǒng)軟件流程圖如圖5所示。程序按照硬件資源進行有序管理：中斷、串口、IO口、AD、LCD、EEPROM等。

根據(jù)用戶界面，又將系統(tǒng)軟件流程細分為4部分：（1）時鐘菜單基本流程；（2）計時菜單基本流程；（3）輸入菜單基本流程；（4）輸出菜單基本流程。其中，時鐘菜單主要負(fù)責(zé)當(dāng)前時刻檢定和時鐘日差檢定；計時菜單主要負(fù)責(zé)停車計時誤差檢定、免費停車時間檢定及費率和扣費正確性檢定；而輸入菜單和輸出菜單主要用于自身檢定和查看記錄，因為檢定裝置本身也是計量設(shè)備, 它的精度指標(biāo)也需要更高一級的計量設(shè)備進行檢定。

系統(tǒng)最多可支持16通道的計時任務(wù)。每個通道可以自由配置為正常計時和倒計時模式。在正常計時模式下除基本功能外還可支持6次的瞬時記錄，在倒計時模式下計時時間到后會有相應(yīng)的聲光提示，方便檢定人員的檢定工作。檢定人員可以根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況在設(shè)置界面中完成對停車計費的各種參數(shù)的設(shè)置。

時鐘菜單和計時菜單的基本流程如圖6所示。

圖5 軟件流程圖

圖6 時鐘菜單和計時菜單基本流程

5 結(jié)論

文中根據(jù)最新實施的JJG1010-2013《電子停車計時收費表》檢定規(guī)程,采用高精度溫補晶振計時和北斗/GPS授時技術(shù)，采用多通道方式，設(shè)計了一套電子停車計時收費表檢定裝置。該裝置能夠?qū)z定規(guī)程所要求的檢定項目進行檢定。并可同時對1～16臺電子停車計時收費表（咪表）或停車場電子計時收費裝置進行檢定，各項指標(biāo)符合或優(yōu)于JJG1010-2013《電子停車計時收費表》國家計量檢定規(guī)程的各項要求。具體實現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）標(biāo)準(zhǔn)時鐘當(dāng)前時刻誤差：±1s；

（2）計時器日差：±0.5s 分辨力：10ms；

（3）通用計數(shù)器頻率準(zhǔn)確度：2×10-6；

（4）頻率輸出誤差：2×10-6。

另外，手持式設(shè)計,內(nèi)置GPS天線,及大容量鋰電池,有效避免了同類型檢定裝置笨重而不易操作的缺點。

[1]胡智宏,李恩政.咪表檢定裝置的設(shè)計[J].微計算機信息,2008,(13):155.

[2]魏華.利用GPS實現(xiàn)控制系統(tǒng)時鐘同步[J].石油化工自動化.2010,(5):45.

[3]佚名.通用計數(shù)器及其應(yīng)[EB/OL].http://wenku. baidu.com/link?url=MmINgU9CnPjOF_guQHMy52HPBf_ Sx2CiBofsI6O3_fPYiIhKfgTgwk7FNb7RN4dwaDVm1Vt Sj7gent_uBl6ENfGiDLkGI0rbyqhMTwCCLCO.

[4]楊金泉,梁廷貴.采用溫補晶振的高精度智能可編程時間控制器的設(shè)計[J].唐山學(xué)院學(xué)報,2006,(4):107.

Design of Calibrating Device for Electronic Parking Meter

WEI Peng
( Fujian Metrology Institute, Fujian Fuzhou 350003, Fujian, China)

According to the requirements of JJG1010-2013, the calibrating device is designed by using the technology of high-precision temperature-compensated crystal oscillator (TCXO) and Beidou/GPS timing method with a multichannel way in this paper. It shows that the calibrating device can verify the projects, such as clock daily error, current hour error, parking timing error, charging correctness.

Electronic parking meter ;Parking meter; Determine; Timing; Charging

2014-03-12

魏鵬，男，福建省計量科學(xué)研究院科研中心，工程師，碩士