自助洗车系统

2017-08-02 09:10西安工业大学
电子世界 2017年14期
关键词:洗车扇区硬币

西安工业大学 白 伟 郑 翔 惠 凯 杨 凯 史 鑫

自助洗车系统

西安工业大学 白 伟 郑 翔 惠 凯 杨 凯 史 鑫

本项目主要研究自助洗车系统的自助刷卡,自动计费,自助选择服务类型的洗车机的设计,在本系统投入生产后,将为汽车的洗车提供,方便,快捷,实惠的服务。系统主要由STC15W4K60S4主控模块,MRC500刷卡模块,LM2576电压转化模块,继电器输出控制模块,人机交互模块,硬币检测模块组成。主控模块从刷卡模块和硬币检测模块获取卡上的金额数,当金额大于单次服务最少金额时,通过继电器输出控制输出模块启动,水泵喷头进行洗车服务,而电压转换模块将12V的输入电压转换为5V电压供系统使用。

STC15W4K60S4主控模块;MRC500刷卡模块;LM2576电压转化模块;继电器输出控制模块;洗车喷头水泵模块;人机交互模块

0.引言

我国各大中城市虽然发展很快,但建设不配套,缺乏停车场所,使大量汽车只能露天栖息,饱受风吹、雨淋、日晒的无奈,致使汽车日渐老化。这就更加促进了汽车美容业的发展。而汽车清洗是汽车美容项目的重要,虽然人工洗车和pc洗车的收费相差不几,但在时间、效率、人的劳力、物力上却泾渭分明。而使用自助洗车机则具有以下优点:①洗一辆车的时间只需要3至4分钟,效率高;②单次洗车成本大大降低,更易吸引客户;③能大大削减生产力、降低劳动强度,节省成本;④手洗比起来更易吸引家庭客户,在提高群体形象的同时,又能大幅度提高的经济收益;⑤可以采用轮回水设备,减少用水量,节能环保。

1.系统总体方案设计

整个系统是由刷卡单元,主控单元,水泵喷头单元,服务选择单元组成,当检测到有IC卡进入检测范围后,系统自动在人机交互界面显示消费时间和消费金额,消费者通过服务选择单元选着配水形状和喷水的启停,当IC卡没有金额时自动停止服务。本系统通过220v转12v电源模块为水泵提供电源,通过LM2576(12v转5v单元)为STC15W4K60S4主控板提供能源。

2.系统硬件设计

2.1 总体硬件设计

自助洗车系统中主控单元通过总线的方式与IC卡检测单元进行通讯和对IC卡操作,而人机交互单元通过IIC总线的方式进行数据显示的操作,在对水泵和喷头进行操作时是通过三极管和继电器的复合应用进行操作。以下是系统的硬件设计框图。

2.2 主控S T C 1 5 W4 K 6 0 S 4主控模块

因为考虑到系统的的功能需求,所以在本系统中采用STC-15W4K60S4为主控芯片。STC15W4K60S4主控芯片是stc51系类的加强版的MCU,STC15W4K60S4拥有61k的FLASH和4k的SRAM,8路的AD,5个定时器,4个可以掉电唤醒的串口,同时系统还拥有ISP的通讯方式,8路的PWM输出。

2.3 刷卡模块

MFRC500是应用于13.56 M H z非接触式通信中高集成读卡器IC 系列 中的一员。该读卡IC利用先进的调制和解调概念.完全集成了13.56 M H z下所 有类 型的被动非接触式通信方式和协议。M F R C500能够支持ISO 1~443A 所有的层,其内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线 (可达 100 m m );M FR C500的接收器部分提供有一个坚固而有效的解调和解码电路,可用于IS0 14443兼容 的应答器信号 ;数收稿 日期∶2006-09—18字部分则用 于处理ISO 1~443A 帧和错误 检测 f奇偶& C R C)。此外 它还支持快速CR Y P1’ o 1加密算法 ,以用于验证M ifare系产品。其方便 的并行接 口可直接连接 到任何8位微处理器上 ,这样就给读卡器/ 终端的设计提供了极大的灵活性 。在本系统系统中利于主控芯片的P0组口和MRC500的D0~D7进行通讯,硬件设计图如下:

2.4 电源模块

LM2576系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压电路,它内含固定频率振荡器(52kHz)和基准稳压器(1.23V),并具 有完善的保护电路,包括电流限制及热关断电路等,利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。LM2576系列包括 LM2576(最高输入电压40V)及LM2576HV(最高输入电压60V)二个系列。各系列产品均提供有3.3V(-3.3)、5V(-5.0)、 12V(-12)、15V(-15)及可调(-ADJ)等多个电压档次产品。此外,该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚。在本系统中主要通过LM2576将12V的电压转换为5V电驱动主控芯片和其它芯片工作。

2.5 硬币识别模块

现在市面上的的硬币识别模块里面都设有感应线圈,通过硬币材料的大小材料进行识别硬币的真伪,在通过不同硬币对电感量的影响不同,从而电感量的变化引起振荡频率的变化,再通过检测频率的变化与设定值进行比,确定某种硬币种类经窄带选频电路将频率信号变成电压信号输出,通过主控模块的具有A/D功能的模块采集,电压的大小就反应了投入硬币的面值。

2.6 继电器输出控制模块

继电器是具有隔离功能的自动开关元件,广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中,是最重要的控制元件之一。继电器一般都有能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)的感应机构(输入部分);有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构(输出部分);在继电器的输入部分和输出部分之间,还有对输入量进行耦合隔离,功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构(驱动部分)。本系统采用的是5V控12V的继电器,通过主控单元输出信号控制三极管的导和关闭进而控制继电器的常开常闭触电关闭和打开,使外围设备工作或者停止。

2.7 人机交互模块

CH453 是16位数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。CH453内置时钟振荡电路,可以动态驱动16位数码管或者128只LED发光管;同时还可以进行64键的键盘扫描;CH453通过2线串行接口与单片机等交换数据。在本系统中利用主控单元利用IIC总线与ch453进行数据交换,进而控制显示相应的数据。

3.系统软件设计

3.1 MR C 5 0 0的刷卡流程

MRC500是本系统中最重要的单元模块,MRC50中集成了一个1024个字节的EEPROM,这1024个字节分成了16个扇区,每个扇区有4个块,每个块都有16个字节。MRC50中这64个块在访问时是按绝对地址来操作的,即块地址=扇区编号x4+扇区内的块编号,其中扇区编号是(0,--15),扇区内的块编号是(0--,3)。所有扇区的第3块都是控制块,第0个扇区中的第0块是存放的产品代码,这个块是64个块中唯一只能读不能写的块,存放的是固化中的32bit的世界唯一的产品代码。其余15个扇区的第0到第2块都是数据块。在进行卡操作之前需要进行∶复位请求,反碰撞,卡选择,卡认证等操作,以下是IC卡读写的流程图。

3.2 主控单元流程图

主控单元主要操控MRC500进行读卡操作,和硬币的识别模块的硬币识别,根据用户输入的信息驱动外围器件(水泵,喷头)进行洗车服务,实时在人机交互界面显示消费信息,当消费金额大于IC卡和投入硬币的金额时自动停止服务,在整个系统中承担这中央枢钮的作用。下面是主控单元的软件控制流程图:

4.总结

本文主要说明了自助洗车系统在硬件和软件设计方法,对整个系统的组成有很好的描述对读者在设计洗车系统方面有很好的借鉴作用。本系统所采用的MRC500读卡芯片有很好的兼容性,可以接到具有总线扩展的处理器上,该芯片组成的系统具有很好性能,同时对于LM2576变压芯片的使用轻松的解决了电压转换的问题,对于电源要求高的系统可以采用LM2576进行变压操作。

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白伟(1995-),西安工业大学电子信息工程学院学生,主要从事嵌入式系统研究。

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