我国高速公路经过了多年的快速发展之后，总体水平有了较大的提高，促进了我国交通运输业的发展。然而近些年来随着人们生活水平的不断提高，社会车辆的保有量不断增长，造成高速公路车流量较大，特别是在高速公路入口处经常造成车辆拥堵。高速公路自动发卡系统可以很好的解决这个问题，既可以降低人力成本，又可以较好的解决入口的拥堵问题。本课题设计的高速公路自动发卡系统分为主控制系统和上、下工位各2套发卡控制系统，各个系统都采用基于ARM Cortex-M3架构的工业级芯片STM32F103ZET6作为处理器，保证了系统良好的实时性和稳定性。系统卡箱容量大，最大可以容纳8000张卡，并且具有废卡回收功能，极大的降低了人工劳动强度，先进的搓卡模式在提高发卡稳定性的同时又可以实现对卡的保护，降低卡片的损坏率。本系统采用了模块化设计，内部各个出卡控制系统与主控制系统之间采用CAN总线通信，方便系统日后的维护及升级，主控制系统通过RS232与工控机进行通信，并且通过继电器实现对写卡天线的控制。出卡控制系统中使用了直流电机、步进电机、光电传感器、行程开关、触力传感器、电磁铁等一系列器件实现对出卡过程的精确控制，通过触力传感器的使用，可以实时监测系统搓卡的压力，提高了系统搓卡的准确性。由于系统的工作环境比较恶劣，所以采取了一系列保护措施，对电路板进行的防潮和防过流保护，使用EEPROM芯片AT25080对系统掉电之后的数据保护，以及直流电机的过流保护，都极大的提高了系统工作的稳定性和可靠性。本文主要从课题研究的目的意义、国内外研究现状、系统各个模块的硬件电路设计以及软件设计等方面展开。首先介绍了本课题研究的目的，以及当前国内外的研究现状，在此基础上提出了本系统所要达到的性能指标和相比同类产品的优势，根据提出的性能指标阐述了系统的总体设计方案，并举例介绍了系统的通信协议，然后分别介绍了本系统各个模块的硬件电路设计方案以及软件设计思路，最后介绍了整个系统的硬件和软件部分调试过程，分析了调试过程中出现的问题及解决方案，并且记录了调试数据。经过现场多次测试，本系统的滞卡率低于1/20000，发卡时间小于3s，达到了设计要求，并且近期已经投入市场。