非接触式薄型IC卡单程票发售模块的研究与设计

摘要

步入21世纪以来，我国城市化发展速度越来越快，城市轨道交通系统也随之进入高速发展阶段，特别是AFC系统的使用，让人们的出行愈加方便。但是由于国内城市轨道交通系统起步较晚，AFC系统终端设备的使用大都只能从国外进口，故近些年来国家不断倡导要将其本土化。本课题正是在此号召下展开的，它是南京理工大学和南京某集团合作开发的的城市轨道交通项目，主要关于非接触式薄型IC卡单程票发售模块的研究与设计。
　　本文首先分析了非接触式薄型IC卡单程票发售模块的功能需求，然后在此基础上对整个发售模块进行了规划，采用模块化结构将发售模块的机械结构做了总体布局，接着逐一介绍各个功能模块的机械结构设计方法。其次，由于票卡与刮刀要经常接触，存在着一定的安全隐患，故对其进行了接触碰撞仿真分析，从而验证了票卡的安全性。最后，根据票卡的机械结构及工作流程，本文设计了一套硬件控制电路，主要涉及发售模块中电机的控制，传感器的布置及接口电路设计，电源模块的管理等。除了完成对整个系统的控制之外，本文还选用了RS232串口通信作为发售模块与上位机的通信方式，从而大大提高了整个系统的智能化水平。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 城市轨道交通系统国内外发展现状

1．2．2 非接触式薄型IC单程票发售模块的国内外发展现状

1．3 论文的创新点及主要内容

2 票卡发售模块的总体设计

2．1 模块的功能需求分析

2．2 设计思想及其主要技术难点

2．3 票卡发售模块的工作原理及整体方案设计

2．3．1 票卡发售模块的工作原理

2．3．2 机械系统整体方案设计

2．3．3 控制系统整体方案设计

2．4 本章小结

3 票卡发售模块的机械结构设计

3．1 票卡发售模块的整体结构布局

3．2 票卡升降机构的结构设计

3．2．1 电机的选择

3．2．2 弹簧各项参数的设计

3．3 票卡发送装置的结构方案设计

3．3．1 刮刀的机械结构设计

3．3．2 刮票机构的传动部分设计

3．3．3 刮票机构出票口处理方案

3．3．4 刮票机构的机械结构

3．4 传送机构的设计与布局

3．4．1 传送类型的选型

3．4．2 带轮的形状与配置

3．4．3 传送机构的机械设计

3．5 储票箱及换向器机构设计

3．5．1 储票箱的结构设计

3．5．2 换向器结构设计

3．6 本章小结

4 票卡与刮刀接触碰撞仿真分析

4．1 非接触式薄型IC卡简介

4．2 分析思路

4．3 接触碰撞理论的有限元分析

4．3．1 有限元法的简介

4．3．2 接触和碰撞理论研究

4．3．3 票卡接触和碰撞问题的有限元实现

4．4 ABAQUS有限元模型建立

4．4．1 简化几何模型的建立

4．4．2 定义几何模型的材料和截面属性

4．4．3 装配模块

4．4．4 票卡接触碰撞模型的网格划分

4．4．5 定义接触和参数

4．4．6 施加载荷和约束

4．5 仿真计算结果分析

4．6 本章小结

5 票卡发售模块的控制系统设计

5．1 控制系统的总体结构设计

5．2 DSP系统简介及其选型

5．3 传感器选型及其接口电路设计

5．3．1 传感器的选型

5．3．2 传感器的接口电路设计

5．4 电机控制系统设计

5．4．1 直流无刷电机的控制系统设计

5．4．2 直流有刷电机的控制系统设计

5．5 电源管理模块的设计

5．6 系统的串口通信电路

5．7 系统的抗干扰性设计

5．8 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录