自助洗車系統

西安工業大學 白 偉 鄭 翔 惠 凱 楊 凱 史 鑫

自助洗車系統

西安工業大學 白 偉 鄭 翔 惠 凱 楊 凱 史 鑫

本項目主要研究自助洗車系統的自助刷卡，自動計費，自助選擇服務類型的洗車機的設計，在本系統投入生產后，將為汽車的洗車提供，方便，快捷，實惠的服務。系統主要由STC15W4K60S4主控模塊，MRC500刷卡模塊，LM2576電壓轉化模塊，繼電器輸出控制模塊，人機交互模塊，硬幣檢測模塊組成。主控模塊從刷卡模塊和硬幣檢測模塊獲取卡上的金額數，當金額大于單次服務最少金額時，通過繼電器輸出控制輸出模塊啟動，水泵噴頭進行洗車服務，而電壓轉換模塊將12V的輸入電壓轉換為5V電壓供系統使用。

STC15W4K60S4主控模塊；MRC500刷卡模塊；LM2576電壓轉化模塊；繼電器輸出控制模塊；洗車噴頭水泵模塊；人機交互模塊

0.引言

我國各大中城市雖然發展很快，但建設不配套，缺乏停車場所，使大量汽車只能露天棲息，飽受風吹、雨淋、日曬的無奈，致使汽車日漸老化。這就更加促進了汽車美容業的發展。而汽車清洗是汽車美容項目的重要，雖然人工洗車和pc洗車的收費相差不幾，但在時間、效率、人的勞力、物力上卻涇渭分明。而使用自助洗車機則具有以下優點：①洗一輛車的時間只需要3至4分鐘，效率高；②單次洗車成本大大降低，更易吸引客戶；③能大大削減生產力、降低勞動強度，節省成本；④手洗比起來更易吸引家庭客戶，在提高群體形象的同時，又能大幅度提高的經濟收益；⑤可以采用輪回水設備，減少用水量，節能環保。

1.系統總體方案設計

整個系統是由刷卡單元，主控單元，水泵噴頭單元，服務選擇單元組成，當檢測到有IC卡進入檢測范圍后，系統自動在人機交互界面顯示消費時間和消費金額，消費者通過服務選擇單元選著配水形狀和噴水的啟停，當IC卡沒有金額時自動停止服務。本系統通過220v轉12v電源模塊為水泵提供電源，通過LM2576（12v轉5v單元）為STC15W4K60S4主控板提供能源。

2.系統硬件設計

2.1 總體硬件設計

自助洗車系統中主控單元通過總線的方式與IC卡檢測單元進行通訊和對IC卡操作，而人機交互單元通過IIC總線的方式進行數據顯示的操作，在對水泵和噴頭進行操作時是通過三極管和繼電器的復合應用進行操作。以下是系統的硬件設計框圖。

2.2 主控S T C 1 5 W4 K 6 0 S 4主控模塊

因為考慮到系統的的功能需求，所以在本系統中采用STC-15W4K60S4為主控芯片。STC15W4K60S4主控芯片是stc51系類的加強版的MCU，STC15W4K60S4擁有61k的FLASH和4k的SRAM，8路的AD，5個定時器，4個可以掉電喚醒的串口，同時系統還擁有ISP的通訊方式，8路的PWM輸出。

2.3 刷卡模塊

MFRC500是應用于13.56 M H z非接觸式通信中高集成讀卡器IC 系列 中的一員。該讀卡IC利用先進的調制和解調概念.完全集成了13.56 M H z下所 有類 型的被動非接觸式通信方式和協議。M F R C500能夠支持ISO 1～443A 所有的層，其內部的發送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅動近操作距離的天線 (可達 100 m m )；M FR C500的接收器部分提供有一個堅固而有效的解調和解碼電路，可用于IS0 14443兼容 的應答器信號 ；數收稿 日期∶2006-09—18字部分則用 于處理ISO 1～443A 幀和錯誤 檢測 f奇偶& C R C)。此外 它還支持快速CR Y P1’ o 1加密算法 ，以用于驗證M ifare系產品。其方便 的并行接 口可直接連接 到任何8位微處理器上 ，這樣就給讀卡器／ 終端的設計提供了極大的靈活性 。在本系統系統中利于主控芯片的P0組口和MRC500的D0～D7進行通訊，硬件設計圖如下：

2.4 電源模塊

LM2576系列是美國國家半導體公司生產的3A電流輸出降壓開關型集成穩壓電路，它內含固定頻率振蕩器(52kHz)和基準穩壓器(1.23V)，并具 有完善的保護電路，包括電流限制及熱關斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構成高效穩壓電路。LM2576系列包括 LM2576(最高輸入電壓40V)及LM2576HV(最高輸入電壓60V)二個系列。各系列產品均提供有3.3V(-3.3)、5V(-5.0)、 12V(-12)、15V(-15)及可調(-ADJ)等多個電壓檔次產品。此外，該芯片還提供了工作狀態的外部控制引腳。在本系統中主要通過LM2576將12V的電壓轉換為5V電驅動主控芯片和其它芯片工作。

2.5 硬幣識別模塊

現在市面上的的硬幣識別模塊里面都設有感應線圈，通過硬幣材料的大小材料進行識別硬幣的真偽，在通過不同硬幣對電感量的影響不同，從而電感量的變化引起振蕩頻率的變化，再通過檢測頻率的變化與設定值進行比,確定某種硬幣種類經窄帶選頻電路將頻率信號變成電壓信號輸出，通過主控模塊的具有A/D功能的模塊采集，電壓的大小就反應了投入硬幣的面值。

2.6 繼電器輸出控制模塊

繼電器是具有隔離功能的自動開關元件，廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設備中，是最重要的控制元件之一。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應機構（輸入部分）；有能對被控電路實現“通”、“斷”控制的執行機構（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對輸入量進行耦合隔離，功能處理和對輸出部分進行驅動的中間機構（驅動部分）。本系統采用的是5V控12V的繼電器，通過主控單元輸出信號控制三極管的導和關閉進而控制繼電器的常開常閉觸電關閉和打開，使外圍設備工作或者停止。

2.7 人機交互模塊

CH453 是16位數碼管顯示驅動和鍵盤掃描控制芯片。CH453內置時鐘振蕩電路，可以動態驅動16位數碼管或者128只LED發光管；同時還可以進行64鍵的鍵盤掃描；CH453通過2線串行接口與單片機等交換數據。在本系統中利用主控單元利用IIC總線與ch453進行數據交換，進而控制顯示相應的數據。

3.系統軟件設計

3.1 MR C 5 0 0的刷卡流程

MRC500是本系統中最重要的單元模塊，MRC50中集成了一個1024個字節的EEPROM，這1024個字節分成了16個扇區，每個扇區有4個塊，每個塊都有16個字節。MRC50中這64個塊在訪問時是按絕對地址來操作的，即塊地址=扇區編號x4+扇區內的塊編號，其中扇區編號是(0,--15)，扇區內的塊編號是(0--,3)。所有扇區的第3塊都是控制塊，第0個扇區中的第0塊是存放的產品代碼，這個塊是64個塊中唯一只能讀不能寫的塊，存放的是固化中的32bit的世界唯一的產品代碼。其余15個扇區的第0到第2塊都是數據塊。在進行卡操作之前需要進行∶復位請求，反碰撞，卡選擇，卡認證等操作，以下是IC卡讀寫的流程圖。

3.2 主控單元流程圖

主控單元主要操控MRC500進行讀卡操作，和硬幣的識別模塊的硬幣識別，根據用戶輸入的信息驅動外圍器件(水泵，噴頭)進行洗車服務，實時在人機交互界面顯示消費信息，當消費金額大于IC卡和投入硬幣的金額時自動停止服務，在整個系統中承擔這中央樞鈕的作用。下面是主控單元的軟件控制流程圖：

4.總結

本文主要說明了自助洗車系統在硬件和軟件設計方法，對整個系統的組成有很好的描述對讀者在設計洗車系統方面有很好的借鑒作用。本系統所采用的MRC500讀卡芯片有很好的兼容性，可以接到具有總線擴展的處理器上，該芯片組成的系統具有很好性能，同時對于LM2576變壓芯片的使用輕松的解決了電壓轉換的問題，對于電源要求高的系統可以采用LM2576進行變壓操作。

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白偉（1995－），西安工業大學電子信息工程學院學生，主要從事嵌入式系統研究。