基于单片机的IC卡式自助洗车系统设计

安阳工学院电子信息与电气工程学院 申庆超 王 凯

基于单片机的IC卡式自助洗车系统设计

安阳工学院电子信息与电气工程学院 申庆超 王 凯

随着车辆保有量的增加，自助洗车系统依靠其自身的实用性受到广泛好评。目前自助洗车系统中存在的造价昂贵、电路复杂、无法实现互联通信等特点，基于此，设计了一种基于单片机的自助洗车系统，能够提供更好的用户体验。该系统为IC卡计费模式，有网络预约功能，根据重力传感器的采集信息，实现费用计算。实验结果表明：自助洗车系统响应快速、预约功能效果良好。

自助洗车系统；单片机；IC卡计费；网络预约

1 引言

随着社会的发展和科技的进步，人们的生活水平日益提高，私家车数量越来越多，清洗汽车已经成为人们日常生活的重要部分，这促使洗车行业发展迅速，虽然洗车服务种类越来越多，但大都是门店经营，需要人员配置齐全，造成洗车成本高[1]。据统计洗车店年增长数量与汽车年增长数量相比，远不能满足需求，洗车难洗车贵已成为社会的关注点，而自助洗车系统的出现大大缓解了这种现象。自助洗车具有占地少；洗车方便；洗车价格低廉等特点，受到越来越多人的青睐。目前市场上自助洗车系统大都是投币式且无法预约，这就造成用户没有硬币时无法洗车，用户在洗车高峰期排队时也会倍感烦恼[2]。为此，本文设计了一种基于单片机的自助式洗车系统，该系统采用IC卡计费模式[3]，具有网络预约功能，能够为用户提供更快捷的服务。

2 系统总体设计方案

根据实际需要，总过程分为3步：插卡、清洗、结算。系统主要包括称重传感模块、电磁锁模块、无线模块[4]、用户操作模块[5]、IC卡计费模块。系统总体设计方案结构如图1所示。

图1 基于单片机的自助洗车控制系统结构

该自助洗车系统相比于传统自助洗车系统最大的特点是造价低廉且具有网络预约功能。控制系统可通过无线模块实现PC端和手机端的预约功能[6]。单片机根据IC卡式计费模块判断插卡完毕且打开工具箱电磁锁，然后根据称重传感模块采集的信号判断洗车起始和截止时间，LCD液晶显示屏显示用户的当前余额和消费情况，用户洗车完毕将设备放入工具箱后将电磁锁执行关闭动作并扣费。

3 硬件设计

3.1 控制芯片

图2 控制芯片

控制单元用于采集相关信号和控制系统模块。本系统环境下，需要造价低廉，性能稳定，因此采用国产STC12C5A60S2单片机[7]。该单片机具有价格低廉、性能高、功耗低、强抗干扰、运算速度快、可靠性强等优点。

3.2 IC卡计费模块设计

为满足本系统使用场合的需要，IC卡读写单元采用SLE4442芯片IC卡，该芯片具有保密性和电子性能强的特点。

图3 IC卡计费模块设计

为提高IC卡操作的可靠性，设计卡插入检测电路等辅助电路。结合软件编程，可提高对IC卡读写的准确性。当有卡插入时，ICCHECK与GND短路，给INT0送入低电平，此信号用来检测有无卡插入。

3.3 称重传感模块设计

图4 称重传感模块硬件电路

称重芯片采用高精度称重传感的24位A/D转换器芯片HX711。该芯片具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点，从而达到降低电子秤整机成本，提高整机的性能和可靠性的目的。

3.4 无线模块

无线模块采用ESP8266模块。该模块价格低廉，支持较多的标准和工作模式，且支持协议栈、内置Socket AT指令等，足够当前系统环境的使用。

4 软件设计

4.1 硬件系统软件设计

该硬件系统使用嵌入式C语言编程，控制各类模块的运行状态。根据硬件设计要求，软件流程如图5所示。

图5 洗车系统软件流程图

在插入IC卡前首先检测当前时间阈值内是否预约，如果有预约情况，需等待预约人洗车完毕后才能正常使用，否则读取IC卡信息，当余额充足时打开工具箱电磁锁否则一直处于读取IC卡信息阶段，根据重力传感器采集到的信息判断洗车物品是否被取走，物品被取走则开始计时收费，用户洗车完毕后，在由重力传感器采集到的信号判断用户是否将洗车物品放回，如果放回则电磁锁关闭，此时停止计费并自动扣费，最后将IC卡拔出，洗车完毕。

4.2 预约系统软件设计

预约系统可在PC端和手机端同时使用。以PC端为例，由PC端网页、服务器响应、服务器发送、服务器反馈等组成。用户通过PC端网页将预约某台设备的请求发到服务器，服务器经查询如果该设备在预约时间处于空闲，则将响应信息发到设备，预约成功后服务器将预约信息反馈到PC端，设备处于预约状体，预约时间段内其他人无法使用。预约系统软件效果如图6所示。

图6 预约系统效果图

5 结论

经测试，该系统可正常运行且各部分软件和硬件兼容性、稳定性较好。采用以51单片机为核心的自助洗车系统，具有结构简单、性能可靠、功能较齐、价格低廉等特点，兼具网络预约功能，提高用户体验，且IC卡计费模式可实现的较为精准自动扣费功能。目前，在保证计费精确的前提下如何实现自助洗车设备的高耦合性和提升用户体验，降低制造和维护成本，已成为自助洗车系统技术的发展方向。

[1]潘晓阳．基于人机工程学的社区自助洗车机设计[D]．太原理工大学,2015．

[2]李培丽．节能便携式洗车机的研制[D]．内蒙古工业大学,2010．

[3]孟德成,次仁平措．基于PLC洗车刷卡一体机的设计构思[J]．电子世界,2015(14):134-135．

[4]梁仕勇．一种自助洗车机系统以及自助洗车方法:CN106064608A[P]．2016．

[5]吕娜．一种带英语操作界面的多功能自助洗车系统:CN105599731A[P]．2016．

[6]李坤,姚骏,史骥．自助洗车机远程监控系统的设计[J]．自动化仪表,2013,34(9):78-81．

[7]周克良,刘响响,张跃飞,等．基于ARM11的自助洗车系统设计[J]．传感器与微系统,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

安阳工学院青年科研基金“基于安卓的停车管理系统”（项目编号：QJJ2015013）。

申庆超（1986—），男，河南安阳人，硕士，安阳工学院电子信息与电气工程学院讲师，研究方向：信号处理理论与技术、计算机网络、无线传感器网络。