基于嵌入式系統(tǒng)的ic卡自助加油機(jī)設(shè)計(jì)

基于嵌入式系統(tǒng)的ic卡自助加油機(jī)設(shè)計(jì)

近年來(lái)，中國(guó)和美國(guó)等工業(yè)化國(guó)家的石油公司在加油站管理理念和標(biāo)準(zhǔn)化管理方面取得了進(jìn)展。然而，總的來(lái)說(shuō)，與美國(guó)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家的大型石油公司相比，差距仍然很大。美國(guó)石油公司的加油站除了在布局設(shè)計(jì)上以方便車(chē)輛加油為原則,加油站外觀鮮艷、簡(jiǎn)潔、視覺(jué)沖擊強(qiáng)外,還非常注重新技術(shù)的應(yīng)用,積極推廣IC卡自助加油,開(kāi)展非油品銷(xiāo)售,拓寬常規(guī)業(yè)務(wù)領(lǐng)域,使加油不但方便快捷,同時(shí)還可享受其它服務(wù)。加油站+便利店,加油站+便利店+汽車(chē)維護(hù),加油站+便利店+快餐等已成為大多數(shù)加油站采用的組合模式,為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì),增強(qiáng)市場(chǎng)控制能力,我國(guó)加油站迫在眉睫的任務(wù)是要積極開(kāi)拓加油自助化服務(wù),降低人工費(fèi)用成本,提高競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,這同時(shí)也對(duì)加油機(jī)生產(chǎn)廠商提出了更高的要求,為此作者專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一種新型IC卡自助加油機(jī)。本文將詳細(xì)介紹該IC自助加油機(jī)的軟硬件設(shè)計(jì)。1防壓包加油該IC卡自助加油機(jī)的服務(wù)作業(yè)設(shè)計(jì),充分考慮了顧客自助服務(wù)的要求。顧客插卡之后根據(jù)操作終端顯示屏上的提示,通過(guò)觸摸式薄膜鍵盤(pán)進(jìn)行操作,可選擇定量加油,也可直接提槍加油,加油中實(shí)時(shí)顯示加油升數(shù)、金額、單價(jià),加油結(jié)束退卡后,可以立即從結(jié)算打印口取到自己加油的消費(fèi)憑證。在加油機(jī)的兩側(cè)還配有自動(dòng)切紙機(jī),顧客加完油后可方便地取到清潔紙,清洗油箱口處和手上的油漬。2終端控制部分該IC卡自助加油機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由操作終端、單片機(jī)、薄膜鍵盤(pán)、打印機(jī)、讀卡器、IC卡認(rèn)證模塊、油泵與電磁閥輸出控制部分、流量傳感器與油槍開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入控制部分、看門(mén)狗、非易失性存儲(chǔ)器和實(shí)時(shí)時(shí)鐘等組成。2.1嵌入式pc抗磨損性能操作終端是IC卡自助加油機(jī)的核心部件之一,其主要提供與客戶(hù)交戶(hù)的人機(jī)界面。本系統(tǒng)采用從國(guó)內(nèi)某知名生產(chǎn)廠商定制的工業(yè)用嵌入式PC作為操作終端,其穩(wěn)定可靠、防暴性能好,抗干擾能力強(qiáng),可在高溫、低溫、油氣污染、強(qiáng)電磁干擾等惡劣條件下24小時(shí)不間斷正常運(yùn)行。該嵌入式PC配有36鍵薄膜鍵盤(pán)和液晶顯示屏,其都具有很強(qiáng)的抗磨損、防油漬性能;還有1個(gè)RS232C串行接口用于與單片機(jī)通訊,1個(gè)并行口用于連接打印機(jī),本系統(tǒng)打印機(jī)采用具有防爆性能的設(shè)備。2.2p29c69系統(tǒng)及熱控制板單片機(jī)是IC卡自助加油機(jī)的另一個(gè)核心部件,它是加油控制部分的指揮中心,控制加油功能的實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用基于新51MX內(nèi)核的P89C669單片機(jī),它包含96KB的Flash程序存儲(chǔ)器、2KB的數(shù)據(jù)SRAM、1個(gè)可編程計(jì)數(shù)器陣列(PCA)、可配置成不同時(shí)間范圍的看門(mén)狗定時(shí)器(通過(guò)SFR的位設(shè)置)、2個(gè)增強(qiáng)型UART以及字節(jié)型I2C總線串行接口,具有在系統(tǒng)編程和在應(yīng)用中編程的功能,可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程程序升級(jí)。2.3系統(tǒng)和電路設(shè)計(jì)讀卡器用于IC卡插入和退出的識(shí)別與控制,實(shí)現(xiàn)IC卡和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換,為IC卡提供所需的電源和時(shí)鐘信號(hào);IC認(rèn)證模塊用于對(duì)IC卡進(jìn)行合法性認(rèn)證,鑒別卡的真?zhèn)巍?.4.2門(mén)狗系統(tǒng)看門(mén)狗電路的功能主要是保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,防止系統(tǒng)受擾后出現(xiàn)程序跑飛、死機(jī)現(xiàn)象。其主要由MAX813L組成,MAX813L具有看門(mén)狗、復(fù)位輸出、電壓檢測(cè)等特征,若在1.6秒內(nèi)看門(mén)狗輸入端未被觸發(fā),看門(mén)狗輸出端將使單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位,恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行;當(dāng)單片機(jī)電壓低于正常值時(shí),電壓檢測(cè)輸出端將觸發(fā)單片機(jī)外部中斷,使其執(zhí)行相應(yīng)的掉電數(shù)據(jù)保護(hù)程序。2.5計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)的傳遞本系統(tǒng)輸入控制的信號(hào)主要是油槍開(kāi)關(guān)信號(hào)和流量傳感器計(jì)數(shù)脈沖信號(hào),輸出控制的信號(hào)主要是油泵和電磁閥控制信號(hào)。這兩部分由油槍開(kāi)關(guān)、流量傳感器、油泵和電磁閥控制板等組成。當(dāng)提起油槍時(shí),油槍開(kāi)關(guān)將向系統(tǒng)發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào),系統(tǒng)接收后發(fā)出打開(kāi)電磁閥和啟動(dòng)電機(jī)的指令信號(hào),使系統(tǒng)進(jìn)入待加油狀態(tài);當(dāng)開(kāi)啟油槍時(shí),油液將流經(jīng)流量計(jì),推動(dòng)流量計(jì)內(nèi)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng),排出固定體積的油液,使流量計(jì)的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)傳感器分度盤(pán)切割光槽,產(chǎn)生油液計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)送入系統(tǒng)后,系統(tǒng)將對(duì)其進(jìn)行處理,若接收正常,將顯示和存儲(chǔ)加油數(shù)據(jù);當(dāng)掛上油槍或加到預(yù)置流量時(shí),系統(tǒng)將發(fā)出關(guān)閉電磁閥和電機(jī)的控制信號(hào),加油過(guò)程結(jié)束。2.6片式變儲(chǔ)存儲(chǔ)非易失性存儲(chǔ)器主要保存加油交易記錄、IC卡黑白名單等數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用SST公司的28SF040SuperFlashEEPROM,其存儲(chǔ)容量為512KB,接口方式簡(jiǎn)單,讀寫(xiě)速度快,具有片上硬件和軟件數(shù)據(jù)保護(hù)功能,片內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)可保存100年以上。2.7加快時(shí)鐘芯片實(shí)時(shí)時(shí)鐘為系統(tǒng)提供準(zhǔn)確可靠的日期和時(shí)間。本系統(tǒng)采用DS12C887時(shí)鐘芯片,它具有完備的時(shí)鐘及到2100年的日歷功能;內(nèi)含可充電鋰電池,電路通電時(shí)自動(dòng)對(duì)其充電,充足一次電可供時(shí)鐘芯片運(yùn)行半年之久,正常工作時(shí)可保證時(shí)鐘數(shù)據(jù)10年內(nèi)不丟失。3口腔通訊模塊IC卡自助加油機(jī)的軟件設(shè)計(jì)包括操作終端軟件設(shè)計(jì)和P89C669單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。操作終端軟件主要由操作界面模塊、串口通訊模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)模塊等組成。單片機(jī)程序主要包括主程序模塊、IC卡讀寫(xiě)模塊和串口通訊模塊,程序用C51編寫(xiě)。操作終端和單片機(jī)之間按照統(tǒng)一的接口通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)交換直接通過(guò)命令的方式實(shí)現(xiàn),主要的命令如下。(1)單片機(jī)對(duì)多媒體操作終端的普通查詢(xún)命令。(2)單片機(jī)發(fā)送卡插入狀態(tài)命令。(3)單片機(jī)發(fā)送加油中狀態(tài)命令。(4)單片機(jī)上送交易記錄命令。(5)單片機(jī)下載數(shù)據(jù)(黑名單、白名單、油品價(jià)格、油站通用信息和單片機(jī)程序)命令。(6)單片機(jī)向操作終端查詢(xún)黑、白名單命令。(7)操作終端對(duì)單片機(jī)的普通查詢(xún)命令。(8)操作終端發(fā)送定量加油命令。(9)操作終端發(fā)送退卡命令。在實(shí)際的加油過(guò)程中,操作終端和單片機(jī)之間不斷地通過(guò)命令進(jìn)行通訊,如圖2所示,圖中詳細(xì)地描述了