姚小春 郭春爽

(1:吉林建筑工程學(xué)院電氣與電子信息學(xué)院，長(zhǎng)春 130118;2:吉林省建筑設(shè)計(jì)有限公司，長(zhǎng)春 130021)

隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，不管是企事業(yè)單位還是大、中、小學(xué)校園內(nèi)都建有一定規(guī)模的食堂，采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備使管理者提高工作效率，消費(fèi)者消費(fèi)更方便、安全、節(jié)時(shí)已成為一種趨勢(shì).近年來，無(wú)線射頻技術(shù)不斷推出，其優(yōu)良特性迅速吸引了廣大用戶，在全球得到了廣泛應(yīng)用.基于射頻卡具有抗惡劣環(huán)境、保密性強(qiáng)、安全性高、識(shí)別號(hào)唯一無(wú)法偽造等優(yōu)點(diǎn)，也迅速在食堂管理上得到廣泛應(yīng)用.CAN總線是由德國(guó)Bosch公司20世紀(jì)80年代初提出的國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一.由于性能好、可靠性極高且價(jià)格低廉，所以應(yīng)用范圍越來越廣泛.現(xiàn)在CAN總線已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一.目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)食堂主要采用接觸式IC卡，射頻模塊主要采用國(guó)產(chǎn)型號(hào)為FM 1702.下位機(jī)與管理主機(jī)之間的通訊采用RS 485總線技術(shù).而FM 1702射頻模塊存在外圍電路復(fù)雜，接線相對(duì)繁瑣等缺點(diǎn)，RS 485總線存在相對(duì)保密性不高，傳輸速度慢等缺點(diǎn).本文把無(wú)線射頻技術(shù)和CAN總線技術(shù)應(yīng)用于食堂消費(fèi)管理系統(tǒng)中，使售飯管理系統(tǒng)體現(xiàn)智能化特點(diǎn).提高管理者的工作效率，使射頻卡持有者的消費(fèi)變得方便、簡(jiǎn)潔.

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案和硬件電路設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

在食堂消費(fèi)智能化管理系統(tǒng)中，持卡人身份的快速確認(rèn)和各種信息的快速傳遞和管理，以及防偽是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的技術(shù)問題.為此，本設(shè)計(jì)采用了以ZLG 500 A為采集模塊的射頻技術(shù)和CAN總線技術(shù)，以及SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)管理等.該系統(tǒng)由終端售飯機(jī)、讀卡模塊、食堂管理主機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)及CAN通信總線組成.圖1為本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案框圖.

圖1 食堂消費(fèi)智能化管理系統(tǒng)總體框圖

1.2 硬件電路設(shè)計(jì)

1.2.1 終端機(jī)售飯機(jī)設(shè)計(jì)

終端售飯機(jī)即窗口機(jī)，是直接和用戶打交道的主要前臺(tái)設(shè)備.主要完成持卡者的消費(fèi)操作、余額查詢等功能.設(shè)計(jì)中售飯機(jī)的單片機(jī)采用AT 89 S 52，負(fù)責(zé)射頻卡信息的處理［1］.射頻卡讀/寫器模塊采用ZLG 500 A完成對(duì)非接觸式射頻卡的讀/寫等操作［1］.

本系統(tǒng)利用ZLG 500射頻卡讀寫模塊對(duì)MIFARE1射頻卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀出和寫入，進(jìn)而完成售飯系統(tǒng)中的用戶注冊(cè)、消費(fèi)、掛失等操作.ZLG 500 A模塊可方便地與任何MCU進(jìn)行接口，三線分別為SS，時(shí)鐘線SCLK和數(shù)據(jù)線SDATA.主控制器的MCU通過此三線相連，與讀卡模塊的MCU相連，由主控器的MCU控制讀卡模塊的所有操作［2］.

1.2.2 通訊電路設(shè)計(jì)

售飯機(jī)的通信采用CAN總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了管理主機(jī)與終端售飯機(jī)之間數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確傳遞，提高了食堂管理的智能化，圖2為上位機(jī)控制器CAN總線通信部分電路.控制器AT 89 S 52為高電平復(fù)位，而SJA 1000為低電平復(fù)位，增強(qiáng)CAN總線各節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力［3］.

圖2 通信系統(tǒng)硬件電路圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件由主程序、單片機(jī)AT 89 S 52和讀卡模塊ZLG 500 A通訊程序，CAN總線通訊程序及其他功能子程序或中斷程序等組成.主程序完成系統(tǒng)的初始化即射頻卡的識(shí)別、讀、寫，各種通訊初始化、各種中斷、定時(shí)器初始化等.CAN總線通訊程序完成運(yùn)行和中斷處理等、與鍵盤顯示有關(guān)的程序處理等［4］.圖3為終端售飯機(jī)主程序流程圖.

2.1 CAN總線通訊程序設(shè)計(jì)

CAN總線通訊軟件設(shè)計(jì)主要由3個(gè)部分組成，即CAN初始化、寫數(shù)據(jù)發(fā)送、讀數(shù)據(jù)接收.

SJA 1000初始化:SJA 1000是在復(fù)位模式進(jìn)行，包括工作方式的設(shè)定、接收濾波模式的設(shè)置、接收屏蔽寄存器AMR和接收代碼寄存器ACR的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置、輸出模式的設(shè)置等.

寫數(shù)據(jù)發(fā)送:初始化后，節(jié)點(diǎn)可通過CAN總線發(fā)送和接收CAN總線上的信息.信息的發(fā)送由CAN控制器SJA 1000根據(jù)CAN總線的規(guī)則自動(dòng)完成，主控器必須把發(fā)送的信息送到SJA 1000的緩沖器中，并在命令寄存器中設(shè)置“發(fā)送請(qǐng)求標(biāo)識(shí)位”.節(jié)點(diǎn)想總線發(fā)送數(shù)據(jù)信息是主動(dòng)的，如果一次發(fā)送不成功可再次發(fā)送，可采用查詢SJA 1000控制部分狀態(tài)標(biāo)示符的方法.

讀數(shù)據(jù)接收:CAN控制器SJA 1000根據(jù)規(guī)則自動(dòng)接收信息，并把收到的信息放在接收緩沖器中，這時(shí)緩沖器狀態(tài)標(biāo)識(shí)置為“1”，主控制器必須將信息保存到程序設(shè)置的消息緩沖器中，且接收釋放緩沖器并對(duì)消息內(nèi)容作出反應(yīng).可通過SJA 1000的中斷請(qǐng)求位或查詢SJA 1000的標(biāo)識(shí)控制部分實(shí)現(xiàn)接收過程［5］.

圖3 終端售飯機(jī)主程序設(shè)計(jì)流程

2.2 管理軟件設(shè)計(jì)

售飯機(jī)的管理軟件是整個(gè)售飯管理系統(tǒng)靈魂，通過管理軟件，將系統(tǒng)硬件所實(shí)現(xiàn)功能以人機(jī)友好的界面展示給管理者，管理者通過管理界面能較為直觀地完成功能選擇和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理，使售飯系統(tǒng)真正達(dá)到智能化管理.本系統(tǒng)管理軟件采用Visual asic編程語(yǔ)言，利用VB面向?qū)ο蟮姆椒ê湍K化思想，便于日后的維護(hù)和管理.在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)中，共設(shè)有系統(tǒng)登錄、管理主頁(yè)、發(fā)卡、存款、系統(tǒng)信息匯總、銷售收入、用戶信息查詢、餐卡統(tǒng)計(jì)、補(bǔ)卡等模塊.發(fā)卡機(jī)和售飯機(jī)的操作數(shù)據(jù)通過CAN總線傳輸，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)信息化管理.圖4為系統(tǒng)軟件功能框圖.

圖4 系統(tǒng)軟件功能框圖

3 結(jié)論

本文主要完成基于無(wú)線射頻技術(shù)和CAN總線技術(shù)在食堂消費(fèi)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì).根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，主要完成了系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，整個(gè)硬件系統(tǒng)選用性價(jià)比較高的元器件，合理地結(jié)合管理軟件實(shí)現(xiàn)了消費(fèi)系統(tǒng)的智能化管理，體現(xiàn)了食堂消費(fèi)管理的智能化.

［1］張國(guó)棟.基于單片機(jī)食堂售飯系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)［D］.青島:中國(guó)海洋大學(xué)，2007.

［2］李 鵬，成 理.基于MFRC500型讀卡器無(wú)源RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.國(guó)外電子元器件，2006(4):31－36.

［3］宋清昆，蔣繼成.基于AT89C52單片機(jī)CAN總線節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)［J］.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2009(5):55－68.

［4］楊 晶.CAN總線接口電路設(shè)計(jì)［J］.辦公自動(dòng)化，2010(1):34－45.

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