基于“互联网+”的IC卡式自助洗车系统设计

申庆超++李志瑞++王凯

摘 要：随着车辆保有量的增加，自助洗车系统依靠其便捷性和实用性已广泛深入各个城市。针对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问题，设计了一种基于“互联网+”的自助洗车系统，在硬件上减少电路复杂程度，增加无线模块，实现用户PC端和手机端的网络预约功能，提供更好的用户体验。该系统为IC卡计费模式，根据重力传感器采集信息，控制计费时间的开始和结束，实现费用计算。实验结果表明，文中所设计的自助洗车系统响应迅速、电路简单、预约功能效果良好。

关键词：自助洗车系统；互联网+；网络预约；IC卡计费

中图分类号：TP39；TN92.5 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）10-00-03

0 引 言

随着生活水平的提高，私家车数量与日俱增，相关问题随之而来，特别是清洗汽车成为人们日常生活的一部分[1]。汽车在使用过程中需要定期清洗，导致洗车行业火爆。虽然洗车服务越来越多，但均为实体店面经营，洗车成本高，且由于洗车店数量与汽车保有量相比遠不能满足需求，会造成洗车高峰期影响交通秩序的后果，而自助洗车系统的出现大大缓解了这种现象[2]。自助洗车具有占地少；位于小区内部，用户洗车方便；价格低廉等优势，受到越来越多人的青睐。自助洗车系统一般分为投币式和IC卡式两种，目前市场上自助洗车系统以投币式居多，但用户没有硬币时无法洗车，且在洗车高峰期等待也会让人倍感烦恼[3]。为此，本文设计了基于“互联网+”的自助式洗车系统，该系统采用IC卡计费模式，具有网络预约功能，可为用户提供更方便快捷的服务[4]。

1 系统总体设计方案

根据实际需要，基于“互联网+”的自助洗车控制系统结构主要包括称重传感模块、电磁锁模块、用户操作模块、无线模块、IC卡计费模块。用户使用过程主要分为4步，即预约、插卡、清洗、结算。基于“互联网+”的自助洗车控制系统结构如图1所示。

文中所设计的自助洗车系统相比传统自助洗车系统最大的特点是具有网络预约功能，且造价低廉[5]。控制系统的核心CPU为51单片机。控制系统通过无线模块实现预约功能，可实现手机端预约和PC端预约，CPU首先根据IC卡式计费模块判断是否插卡且余额足够则打开工具箱电磁锁，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，用户洗车完毕后将设备放入具有称重传感模块的工具箱，CPU根据称重传感模块所传信号对电磁锁执行关闭动作，洗车过程结束。

2 硬件设计

2.1 控制芯片

控制模块是整个自助洗车系统的核心，用于采集相关信号和控制系统各模块。本系统需要使用造价低廉，性能稳定的单片机，经过选型比较，所设计的自助洗车系统的控制单元采用国产STC12C5A60S2单片机[6]。该单片机具有价格低廉、性能高、功耗低、抗干扰能力强、运算速度快、可靠性高等优点。控制模块电路图如图2所示。

2.2 IC卡计费模块设计

IC卡计费模块采用西门子公司设计的存储卡芯片SLE4 442芯片IC卡，带写保护功能及编程安全码认证功能，采用I2C总线，其触点配置和接口标准符合ISO7816同步传输协议，内含256×8位E2PROM主存储器和一个32位带PROM功能的保护存储器，保护存储器可对E2PROM的前32字节进行写/删除保护。可至少实现一万次以上的擦写，数据保持时间十年以上。SLE4442芯片具有的这些性能能够完全满足本系统使用场合的需要，所设计的IC卡计费模块如图3所示。

为提高IC卡操作的可靠性，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，此信号用来检测是否有卡插入。

2.3 称重传感模块设计

称重传感模块芯片采用HX711，这是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点，可以降低电子秤的整机成本，提高整机的性能和可靠性。称重传感模块电路如图4所示。

2.4 无线模块

无线模块采用ESP8266模块。该模块支持无线802.11b/g/n三种标准，支持STA/AP/STA+AP三种工作模式，支持TCP/IP协议栈，支持多路TCP Client连接，内置丰富的Socket AT指令，支持UART/GPIO数据通信接口，支持Smart Link智能联网，适合电池供电应用，3.3 V单电源供电。无线模块电路如图5所示。

3 软件设计

自助洗车硬件系统构建好后就进行软件编程设计，使用嵌入式C语言编程，控制各类模块的运行状态[7]。根据设计要求，软件设计分为预约系统设计和洗车软件设计。

3.1 预约系统软件

PC端预约系统采用网页形式，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送至服务器，服务器经查询，如果该设备在预约时间内处于空闲状态，则将响应信息发到该设备，预约成功后服务器将预约信息反馈到PC端，设备处于预约状态，预约时间段内其他人无法使用。

PC端预约系统软件流程图如图6所示。

3.2 自助洗车系统软件

在插入IC卡前首先应检测当前时间阈值内是否预约，如果有预约，则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，由重力传感器采集的信号判断用户是否将洗车物品放回，若放回则电磁锁关闭，此时停止计费并自动扣费，最后将IC卡拔出，洗车完毕。洗车系统软件流程图如图7所示。

4 结 语

经测试，该系统运行状况良好，各部分软件和硬件兼容性、稳定性较好。采用IC卡计费模式可实现无人操作情况下的精准自动扣费功能。此外，引入互联网模式设计思想，用户体验较好，手机端和PC端都可实现预约功能，可方便用户在空闲时间洗车，避免“一窝蜂”的状况出现，达到降低用户时间成本的效果。

参考文献

[1]吴蓬勃，杨斐，郑玉红.基于STM32+CPLD的社区智能自助洗车机设计[J].电子制作，2016（9）：35-37.

[2]李培丽，霍天强.节能便携式洗车机的研制[J].能源与环境，2010 （4）：40-41.

[3]杨一帆，李斌，姚骏.自助投币洗车机的支付系统设计[J].工业控制计算机，2017，30（5）：28-29.

[4]王震洲，许星星.具有联网功能的IC卡智能自助洗车机：CN201420566401.9[P].2015-01-14.

[5]胥天龙，刘洋，余帅.一种自助洗车装置：CN2015202274 36.4[P].2015-08-26.

[6]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.

[7]韩晓成.智能洗车控制系统设计与研究[D].沈阳：东北大学，2011.

[8]于佳宁.“互联网+”的三个重要发展方向[J].物联网技术，2015，5（4）：3-4.endprint