基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的IC卡式自助洗車系統(tǒng)設(shè)計

申慶超++李志瑞++王凱

摘 要：隨著車輛保有量的增加，自助洗車系統(tǒng)依靠其便捷性和實用性已廣泛深入各個城市。針對目前自助洗車系統(tǒng)中存在的造價昂貴、電路復(fù)雜、無法實現(xiàn)互聯(lián)通信等問題，設(shè)計了一種基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的自助洗車系統(tǒng)，在硬件上減少電路復(fù)雜程度，增加無線模塊，實現(xiàn)用戶PC端和手機端的網(wǎng)絡(luò)預(yù)約功能，提供更好的用戶體驗。該系統(tǒng)為IC卡計費模式，根據(jù)重力傳感器采集信息，控制計費時間的開始和結(jié)束，實現(xiàn)費用計算。實驗結(jié)果表明，文中所設(shè)計的自助洗車系統(tǒng)響應(yīng)迅速、電路簡單、預(yù)約功能效果良好。

關(guān)鍵詞：自助洗車系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)+；網(wǎng)絡(luò)預(yù)約；IC卡計費

中圖分類號：TP39；TN92.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）10-00-03

0 引 言

隨著生活水平的提高，私家車數(shù)量與日俱增，相關(guān)問題隨之而來，特別是清洗汽車成為人們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠諿1]。汽車在使用過程中需要定期清洗，導(dǎo)致洗車行業(yè)火爆。雖然洗車服務(wù)越來越多，但均為實體店面經(jīng)營，洗車成本高，且由于洗車店數(shù)量與汽車保有量相比遠不能滿足需求，會造成洗車高峰期影響交通秩序的后果，而自助洗車系統(tǒng)的出現(xiàn)大大緩解了這種現(xiàn)象[2]。自助洗車具有占地少；位于小區(qū)內(nèi)部，用戶洗車方便；價格低廉等優(yōu)勢，受到越來越多人的青睞。自助洗車系統(tǒng)一般分為投幣式和IC卡式兩種，目前市場上自助洗車系統(tǒng)以投幣式居多，但用戶沒有硬幣時無法洗車，且在洗車高峰期等待也會讓人倍感煩惱[3]。為此，本文設(shè)計了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的自助式洗車系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用IC卡計費模式，具有網(wǎng)絡(luò)預(yù)約功能，可為用戶提供更方便快捷的服務(wù)[4]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

根據(jù)實際需要，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的自助洗車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括稱重傳感模塊、電磁鎖模塊、用戶操作模塊、無線模塊、IC卡計費模塊。用戶使用過程主要分為4步，即預(yù)約、插卡、清洗、結(jié)算。基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的自助洗車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

文中所設(shè)計的自助洗車系統(tǒng)相比傳統(tǒng)自助洗車系統(tǒng)最大的特點是具有網(wǎng)絡(luò)預(yù)約功能，且造價低廉[5]?？刂葡到y(tǒng)的核心CPU為51單片機?？刂葡到y(tǒng)通過無線模塊實現(xiàn)預(yù)約功能，可實現(xiàn)手機端預(yù)約和PC端預(yù)約，CPU首先根據(jù)IC卡式計費模塊判斷是否插卡且余額足夠則打開工具箱電磁鎖，然后根據(jù)稱重傳感模塊采集的信號判斷洗車起始時間，LCD液晶顯示屏顯示用戶的當(dāng)前余額和消費情況，用戶洗車完畢后將設(shè)備放入具有稱重傳感模塊的工具箱，CPU根據(jù)稱重傳感模塊所傳信號對電磁鎖執(zhí)行關(guān)閉動作，洗車過程結(jié)束。

2 硬件設(shè)計

2.1 控制芯片

控制模塊是整個自助洗車系統(tǒng)的核心，用于采集相關(guān)信號和控制系統(tǒng)各模塊。本系統(tǒng)需要使用造價低廉，性能穩(wěn)定的單片機，經(jīng)過選型比較，所設(shè)計的自助洗車系統(tǒng)的控制單元采用國產(chǎn)STC12C5A60S2單片機[6]。該單片機具有價格低廉、性能高、功耗低、抗干擾能力強、運算速度快、可靠性高等優(yōu)點?？刂颇K電路圖如圖2所示。

2.2 IC卡計費模塊設(shè)計

IC卡計費模塊采用西門子公司設(shè)計的存儲卡芯片SLE4 442芯片IC卡，帶寫保護功能及編程安全碼認證功能，采用I2C總線，其觸點配置和接口標(biāo)準(zhǔn)符合ISO7816同步傳輸協(xié)議，內(nèi)含256×8位E2PROM主存儲器和一個32位帶PROM功能的保護存儲器，保護存儲器可對E2PROM的前32字節(jié)進行寫/刪除保護?？芍辽賹崿F(xiàn)一萬次以上的擦寫，數(shù)據(jù)保持時間十年以上。SLE4442芯片具有的這些性能能夠完全滿足本系統(tǒng)使用場合的需要，所設(shè)計的IC卡計費模塊如圖3所示。

為提高IC卡操作的可靠性，結(jié)合軟件編程，可提高對IC卡讀寫的準(zhǔn)確性。當(dāng)有卡插入時，ICCHECK與GND短路，給INT0送入低電平，此信號用來檢測是否有卡插入。

2.3 稱重傳感模塊設(shè)計

稱重傳感模塊芯片采用HX711，這是一款專為高精度稱重傳感器而設(shè)計的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片。與同類型其它芯片相比，該芯片集成了穩(wěn)壓電源、片內(nèi)時鐘振蕩器等其它同類型芯片所需的外圍電路，具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強等優(yōu)點，可以降低電子秤的整機成本，提高整機的性能和可靠性。稱重傳感模塊電路如圖4所示。

2.4 無線模塊

無線模塊采用ESP8266模塊。該模塊支持無線802.11b/g/n三種標(biāo)準(zhǔn)，支持STA/AP/STA+AP三種工作模式，支持TCP/IP協(xié)議棧，支持多路TCP Client連接，內(nèi)置豐富的Socket AT指令，支持UART/GPIO數(shù)據(jù)通信接口，支持Smart Link智能聯(lián)網(wǎng)，適合電池供電應(yīng)用，3.3 V單電源供電。無線模塊電路如圖5所示。

3 軟件設(shè)計

自助洗車硬件系統(tǒng)構(gòu)建好后就進行軟件編程設(shè)計，使用嵌入式C語言編程，控制各類模塊的運行狀態(tài)[7]。根據(jù)設(shè)計要求，軟件設(shè)計分為預(yù)約系統(tǒng)設(shè)計和洗車軟件設(shè)計。

3.1 預(yù)約系統(tǒng)軟件

PC端預(yù)約系統(tǒng)采用網(wǎng)頁形式，由PC端網(wǎng)頁、服務(wù)器響應(yīng)、服務(wù)器發(fā)送、服務(wù)器反饋等組成。用戶通過PC端網(wǎng)頁將預(yù)約某臺設(shè)備的請求發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器經(jīng)查詢，如果該設(shè)備在預(yù)約時間內(nèi)處于空閑狀態(tài)，則將響應(yīng)信息發(fā)到該設(shè)備，預(yù)約成功后服務(wù)器將預(yù)約信息反饋到PC端，設(shè)備處于預(yù)約狀態(tài)，預(yù)約時間段內(nèi)其他人無法使用。

PC端預(yù)約系統(tǒng)軟件流程圖如圖6所示。

3.2 自助洗車系統(tǒng)軟件

在插入IC卡前首先應(yīng)檢測當(dāng)前時間閾值內(nèi)是否預(yù)約，如果有預(yù)約，則需等待預(yù)約人洗車完畢后才能正常使用，否則讀取IC卡信息，當(dāng)余額充足時打開工具箱電磁鎖，否則一直處于讀取IC卡信息階段。根據(jù)重力傳感器采集的信息判斷洗車物品是否被取走，物品被取走則開始計時收費，用戶洗車完畢后，由重力傳感器采集的信號判斷用戶是否將洗車物品放回，若放回則電磁鎖關(guān)閉，此時停止計費并自動扣費，最后將IC卡拔出，洗車完畢。洗車系統(tǒng)軟件流程圖如圖7所示。

4 結(jié) 語

經(jīng)測試，該系統(tǒng)運行狀況良好，各部分軟件和硬件兼容性、穩(wěn)定性較好。采用IC卡計費模式可實現(xiàn)無人操作情況下的精準(zhǔn)自動扣費功能。此外，引入互聯(lián)網(wǎng)模式設(shè)計思想，用戶體驗較好，手機端和PC端都可實現(xiàn)預(yù)約功能，可方便用戶在空閑時間洗車，避免“一窩蜂”的狀況出現(xiàn)，達到降低用戶時間成本的效果。

參考文獻

[1]吳蓬勃，楊斐，鄭玉紅.基于STM32+CPLD的社區(qū)智能自助洗車機設(shè)計[J].電子制作，2016（9）：35-37.

[2]李培麗，霍天強.節(jié)能便攜式洗車機的研制[J].能源與環(huán)境，2010 （4）：40-41.

[3]楊一帆，李斌，姚駿.自助投幣洗車機的支付系統(tǒng)設(shè)計[J].工業(yè)控制計算機，2017，30（5）：28-29.

[4]王震洲，許星星.具有聯(lián)網(wǎng)功能的IC卡智能自助洗車機：CN201420566401.9[P].2015-01-14.

[5]胥天龍，劉洋，余帥.一種自助洗車裝置：CN2015202274 36.4[P].2015-08-26.

[6]周克良，劉響響，張躍飛，等.基于ARM11的自助洗車系統(tǒng)設(shè)計[J].傳感器與微系統(tǒng)，2016， 35（6）：107-108.

[7]韓曉成.智能洗車控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].沈陽：東北大學(xué)，2011.

[8]于佳寧.“互聯(lián)網(wǎng)+”的三個重要發(fā)展方向[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015，5（4）：3-4.endprint