安陽工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院 申慶超 王 凱

基于單片機(jī)的IC卡式自助洗車系統(tǒng)設(shè)計

安陽工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院 申慶超 王 凱

隨著車輛保有量的增加，自助洗車系統(tǒng)依靠其自身的實用性受到廣泛好評。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)通信等特點，基于此，設(shè)計了一種基于單片機(jī)的自助洗車系統(tǒng)，能夠提供更好的用戶體驗。該系統(tǒng)為IC卡計費模式，有網(wǎng)絡(luò)預(yù)約功能，根據(jù)重力傳感器的采集信息，實現(xiàn)費用計算。實驗結(jié)果表明：自助洗車系統(tǒng)響應(yīng)快速、預(yù)約功能效果良好。

自助洗車系統(tǒng)；單片機(jī)；IC卡計費；網(wǎng)絡(luò)預(yù)約

1 引言

隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們的生活水平日益提高，私家車數(shù)量越來越多，清洗汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾糠?，這促使洗車行業(yè)發(fā)展迅速，雖然洗車服務(wù)種類越來越多，但大都是門店經(jīng)營，需要人員配置齊全，造成洗車成本高[1]。據(jù)統(tǒng)計洗車店年增長數(shù)量與汽車年增長數(shù)量相比，遠(yuǎn)不能滿足需求，洗車難洗車貴已成為社會的關(guān)注點，而自助洗車系統(tǒng)的出現(xiàn)大大緩解了這種現(xiàn)象。自助洗車具有占地少；洗車方便；洗車價格低廉等特點，受到越來越多人的青睞。目前市場上自助洗車系統(tǒng)大都是投幣式且無法預(yù)約，這就造成用戶沒有硬幣時無法洗車，用戶在洗車高峰期排隊時也會倍感煩惱[2]。為此，本文設(shè)計了一種基于單片機(jī)的自助式洗車系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用IC卡計費模式[3]，具有網(wǎng)絡(luò)預(yù)約功能，能夠為用戶提供更快捷的服務(wù)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

根據(jù)實際需要，總過程分為3步：插卡、清洗、結(jié)算。系統(tǒng)主要包括稱重傳感模塊、電磁鎖模塊、無線模塊[4]、用戶操作模塊[5]、IC卡計費模塊。系統(tǒng)總體設(shè)計方案結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于單片機(jī)的自助洗車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該自助洗車系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)自助洗車系統(tǒng)最大的特點是造價低廉且具有網(wǎng)絡(luò)預(yù)約功能?？刂葡到y(tǒng)可通過無線模塊實現(xiàn)PC端和手機(jī)端的預(yù)約功能[6]。單片機(jī)根據(jù)IC卡式計費模塊判斷插卡完畢且打開工具箱電磁鎖，然后根據(jù)稱重傳感模塊采集的信號判斷洗車起始和截止時間，LCD液晶顯示屏顯示用戶的當(dāng)前余額和消費情況，用戶洗車完畢將設(shè)備放入工具箱后將電磁鎖執(zhí)行關(guān)閉動作并扣費。

3 硬件設(shè)計

3.1 控制芯片

圖2 控制芯片

控制單元用于采集相關(guān)信號和控制系統(tǒng)模塊。本系統(tǒng)環(huán)境下，需要造價低廉，性能穩(wěn)定，因此采用國產(chǎn)STC12C5A60S2單片機(jī)[7]。該單片機(jī)具有價格低廉、性能高、功耗低、強抗干擾、運算速度快、可靠性強等優(yōu)點。

3.2 IC卡計費模塊設(shè)計

為滿足本系統(tǒng)使用場合的需要，IC卡讀寫單元采用SLE4442芯片IC卡，該芯片具有保密性和電子性能強的特點。

圖3 IC卡計費模塊設(shè)計

為提高IC卡操作的可靠性，設(shè)計卡插入檢測電路等輔助電路。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，此信號用來檢測有無卡插入。

3.3 稱重傳感模塊設(shè)計

圖4 稱重傳感模塊硬件電路

稱重芯片采用高精度稱重傳感的24位A/D轉(zhuǎn)換器芯片HX711。該芯片具有集成度高、響應(yīng)速度快、抗干擾性強等優(yōu)點，從而達(dá)到降低電子秤整機(jī)成本，提高整機(jī)的性能和可靠性的目的。

3.4 無線模塊

無線模塊采用ESP8266模塊。該模塊價格低廉，支持較多的標(biāo)準(zhǔn)和工作模式，且支持協(xié)議棧、內(nèi)置Socket AT指令等，足夠當(dāng)前系統(tǒng)環(huán)境的使用。

4 軟件設(shè)計

4.1 硬件系統(tǒng)軟件設(shè)計

該硬件系統(tǒng)使用嵌入式C語言編程，控制各類模塊的運行狀態(tài)。根據(jù)硬件設(shè)計要求，軟件流程如圖5所示。

圖5 洗車系統(tǒng)軟件流程圖

在插入IC卡前首先檢測當(dāng)前時間閾值內(nèi)是否預(yù)約，如果有預(yù)約情況，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)重力傳感器采集到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，在由重力傳感器采集到的信號判斷用戶是否將洗車物品放回，如果放回則電磁鎖關(guān)閉，此時停止計費并自動扣費，最后將IC卡拔出，洗車完畢。

4.2 預(yù)約系統(tǒng)軟件設(shè)計

預(yù)約系統(tǒng)可在PC端和手機(jī)端同時使用。以PC端為例，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)到服務(wù)器，服務(wù)器經(jīng)查詢?nèi)绻撛O(shè)備在預(yù)約時間處于空閑，則將響應(yīng)信息發(fā)到設(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)約狀體，預(yù)約時間段內(nèi)其他人無法使用。預(yù)約系統(tǒng)軟件效果如圖6所示。

圖6 預(yù)約系統(tǒng)效果圖

5 結(jié)論

經(jīng)測試，該系統(tǒng)可正常運行且各部分軟件和硬件兼容性、穩(wěn)定性較好。采用以51單片機(jī)為核心的自助洗車系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、功能較齊、價格低廉等特點，兼具網(wǎng)絡(luò)預(yù)約功能，提高用戶體驗，且IC卡計費模式可實現(xiàn)的較為精準(zhǔn)自動扣費功能。目前，在保證計費精確的前提下如何實現(xiàn)自助洗車設(shè)備的高耦合性和提升用戶體驗，降低制造和維護(hù)成本，已成為自助洗車系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展方向。

[1]潘曉陽．基于人機(jī)工程學(xué)的社區(qū)自助洗車機(jī)設(shè)計[D]．太原理工大學(xué),2015．

[2]李培麗．節(jié)能便攜式洗車機(jī)的研制[D]．內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué),2010．

[3]孟德成,次仁平措．基于PLC洗車刷卡一體機(jī)的設(shè)計構(gòu)思[J]．電子世界,2015(14):134-135．

[4]梁仕勇．一種自助洗車機(jī)系統(tǒng)以及自助洗車方法:CN106064608A[P]．2016．

[5]呂娜．一種帶英語操作界面的多功能自助洗車系統(tǒng):CN105599731A[P]．2016．

[6]李坤,姚駿,史驥．自助洗車機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J]．自動化儀表,2013,34(9):78-81．

[7]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．

Design of IC card self-service car wash system based on SCM

Shen Qingchao，Wang Kai
（School of electronic information and electrical engineering，Anyang Institute of Technology，Henan，Anyang 455000，China）

with the increase in vehicle ownership，self-service car wash system has been widely praised by its practicability.The existing system of self-service car wash are expensive and complex circuits，unable to realize the communication characteristics，so，we design a self-service car washing system based on SCM，and which can provide a better user experience.The system has an IC card charging model and network reservation function.According to the acquisition information of gravity sensors，the cost calculation is realized.The experimental results show that the self-help car wash system response has quick response and good reservation function.

self-help car wash system；SCM；IC card charging；network reservation

安陽工學(xué)院青年科研基金“基于安卓的停車管理系統(tǒng)”（項目編號：QJJ2015013）。

申慶超（1986—），男，河南安陽人，碩士，安陽工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院講師，研究方向：信號處理理論與技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。