??? 摘? 要： 設(shè)計(jì)了一個(gè)智能化的汽車4S店鑰匙管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)以RFID自動(dòng)無(wú)線識(shí)別和數(shù)據(jù)獲取技術(shù)為基礎(chǔ)，加之強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理軟件，實(shí)現(xiàn)了高效、準(zhǔn)確、便捷的自動(dòng)識(shí)別和管理功能，同時(shí)記錄店內(nèi)待售或者客戶送修的汽車信息和客戶信息。該系統(tǒng)還具有指紋識(shí)別和攝像功能，提高了整個(gè)管理系統(tǒng)的安全性。?
??? 關(guān)鍵詞： 汽車4S店; RFID; EM4095; RS 232/485接口
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??? 汽車4S店是1998年以后才逐步由歐洲傳入中國(guó)的舶來(lái)品，它是一種以“四位一體”為核心的汽車特許經(jīng)營(yíng)模式，包括整車銷售(Sale)、零配件(Sparepart)、售后服務(wù)(Service)、信息反饋等(Survey)， “4S”的關(guān)鍵詞是“解決方案”和“服務(wù)”。管理上的智能化和科技化是很好地滿足汽車4S店這種經(jīng)營(yíng)理念的前提。本文介紹了一種智能鑰匙牌管理系統(tǒng)， 保存汽車用智能鑰匙牌(內(nèi)部安裝了無(wú)線射頻ID卡)，記錄這些鑰匙的使用信息， 它為4S店工作人員提供了一個(gè)智能高效便捷的管理平臺(tái)，為客戶打造一個(gè)優(yōu)質(zhì)的服務(wù)環(huán)境。?
??? 此系統(tǒng)主要由智能化鑰匙保管箱、數(shù)碼鑰匙扣以及上位PC機(jī)管理軟件3部分構(gòu)成。系統(tǒng)具有4個(gè)最大的特征：記憶功能、管理功能、可視功能和網(wǎng)絡(luò)功能。?
??? (1)系統(tǒng)的記憶功能：智能管理系統(tǒng)不僅能詳細(xì)記錄每次開啟者的身份及開鎖時(shí)間，而且系統(tǒng)還能通過(guò)鑰匙扣上的IC片使鑰匙具有記憶功能，以防止對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行非法操作，增加了鑰匙的安全性和惟一性。?
??? (2)系統(tǒng)的管理功能：智能管理系統(tǒng)不僅可以對(duì)鑰匙進(jìn)行管理，而且對(duì)系統(tǒng)的使用者也可以進(jìn)行管理。根據(jù)不同工作人員的工作需要，它將系統(tǒng)的使用者劃分為幾個(gè)不同的權(quán)限級(jí)別。?
??? (3)系統(tǒng)的可視功能：管理軟件以圖形化界面實(shí)時(shí)反映保險(xiǎn)柜中存放鑰匙的情況。另外，此管理系統(tǒng)有圖像抓拍、存儲(chǔ)等功能，操作管理人員進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，此系統(tǒng)即對(duì)此人員當(dāng)時(shí)圖像進(jìn)行抓拍并存檔備案，在本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中可隨時(shí)查詢。?
??? (4)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能：智能管理系統(tǒng)不僅可作為一個(gè)單一的系統(tǒng)存在，并且還可以向其他系統(tǒng)傳送信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)傳輸。管理人員可以在任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上檢查鑰匙當(dāng)時(shí)的在位情況，還可以查詢以往的歷史數(shù)據(jù)并打印。?
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)?
??? 汽車智能鑰匙牌管理系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)由PC機(jī)、指紋識(shí)別儀、攝像頭、儲(chǔ)存柜抽屜控制板、儲(chǔ)存柜開關(guān)控制步進(jìn)電機(jī)、智能鑰匙槽位控制板及RS232/485轉(zhuǎn)換接口等部分組成。?
??? PC機(jī)中安裝了人機(jī)交互操作界面軟件和管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，管理者在界面上的所有控制操作都會(huì)通過(guò)RS232/485轉(zhuǎn)換器與儲(chǔ)存柜抽屜控制板和儲(chǔ)存槽位控制板之間進(jìn)行不間斷地指令數(shù)據(jù)通訊，保持存儲(chǔ)柜的存放鑰匙的信息實(shí)時(shí)地反映到界面上來(lái)，然后對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、修改。?
??? 指紋掃描儀和攝像頭都由PC機(jī)控制，對(duì)管理者身份進(jìn)行確認(rèn)，保證系統(tǒng)安全可靠。?
1.1 鑰匙抽屜部分?
??? 整個(gè)系統(tǒng)有2個(gè)儲(chǔ)存柜抽屜(每個(gè)抽屜中存放32把智能鑰匙)，每個(gè)抽屜安裝的控制板的作用主要是接收PC機(jī)的命令而控制步進(jìn)電機(jī)的啟停以開關(guān)抽屜，抽屜控制板作為從機(jī)時(shí)刻與主機(jī)保持通訊，當(dāng)主機(jī)PC機(jī)發(fā)出打開或者關(guān)閉命令時(shí)，抽屜控制模塊主芯片控制腳發(fā)出電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。?
1.2 鑰匙辨別部分?
??? 每一塊儲(chǔ)存槽位控制板(每個(gè)抽屜中有32塊)則負(fù)責(zé)由EM4095讀卡芯片讀取槽中放置的鑰匙牌的ID，將信息傳給控制芯片51單片機(jī)ATMEL4051[1]，再通過(guò)通訊協(xié)議傳給PC機(jī)上位機(jī)處理，如圖1所示。?
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??? 本系統(tǒng)的讀卡處理模塊采用了EM Microelectronic公司的射頻識(shí)別讀卡器芯片EM4095[2]，該芯片使用時(shí)只需要接入少量的外圍設(shè)備，同時(shí)具有很高和多種智能ID卡芯片無(wú)線協(xié)議的兼容性。?
??? EM4095模式連線圖如圖2所示，EM4095和主單片機(jī)之間的通訊[3]只需要SHD、RDY/CLK、DEMOD_OUT這3個(gè)引腳進(jìn)行，MOD引腳置低將芯片置為只讀方式。SHD為控制端口，值為1時(shí)芯片處于睡眠模式，低則為工作模式。RDY/CLK為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)和EM4095的準(zhǔn)備信號(hào)，當(dāng)SHD下降沿跳變開始接收信號(hào)，這時(shí)，根據(jù)智能芯片的不同，RDK/CLK若干個(gè)脈沖EM4095芯片會(huì)把收到的無(wú)線信號(hào)解調(diào)轉(zhuǎn)換成高低電平由DEMOD_OUT傳給單片機(jī)。?
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1.3 串口通訊模塊?
??? 在本智能鑰匙牌管理系統(tǒng)中，所有管理操作都是由PC上位機(jī)界面向單片機(jī)發(fā)出控制指令的，控制當(dāng)前系統(tǒng)每一塊儲(chǔ)存柜抽屜控制板的打開/關(guān)閉和每一塊儲(chǔ)存槽位控制板的讀卡識(shí)別。系統(tǒng)采用了MAX485與PC機(jī)串口進(jìn)行通訊，由于PC機(jī)串口是RS232接口，所以中間需要一個(gè)RS485/RS232轉(zhuǎn)換器。對(duì)于現(xiàn)有系統(tǒng)的2個(gè)抽屜，每個(gè)抽屜有32把鑰匙，采用令牌式的通訊方式。?
??? 本系統(tǒng)采用多個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器同時(shí)掛接總線的通訊方式，用RS485協(xié)議無(wú)論從可實(shí)現(xiàn)性和成本及軟件設(shè)計(jì)等各方面考慮都顯得恰到好處。所以本系統(tǒng)每塊控制板都采用了RS485收發(fā)芯片MAX485。?
??? MAX485接線方式如圖3所示，RO接51單片機(jī)的接收管腳，DI連接發(fā)送管腳，DE接一個(gè)普通I/O口作為發(fā)送的使能腳，當(dāng)DE值為1時(shí)，串口發(fā)送可以進(jìn)行，否則發(fā)送功能被禁止，所以可以通過(guò)控制P1.7這個(gè)I/O來(lái)控制串口發(fā)送過(guò)程。?
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2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)?
2.1 上位機(jī)管理系統(tǒng)?
??? 整個(gè)控制系統(tǒng)的HMI是基于PC機(jī)流行操作系統(tǒng)可視化編程語(yǔ)言(如VB、NET、C#等)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)管理界面，這個(gè)管理界面系統(tǒng)包含了一個(gè)由汽車鑰匙信息庫(kù)、操作人員信息庫(kù)、歷史記錄等幾個(gè)數(shù)據(jù)表構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以根據(jù)需要記錄鑰匙牌信息、管理員信息、客戶信息和操作歷史信息等，并且能夠通過(guò)PC串口向下位機(jī)發(fā)送各種命令來(lái)實(shí)現(xiàn)智能鑰匙自動(dòng)化管理的功能。?
??? 進(jìn)入管理系統(tǒng)前操作人員必須輸入指紋，核對(duì)后，系統(tǒng)會(huì)切出登錄界面，當(dāng)管理人員輸入正確的用戶名密碼后，攝像頭會(huì)拍照記錄當(dāng)前操作人員的照片存入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后系統(tǒng)才能進(jìn)入鑰匙管理主界面。另外，對(duì)于管理者每次的取放鑰匙及修改數(shù)據(jù)庫(kù)操作都會(huì)記錄下詳細(xì)的信息(包括本人的照片)方便核查。?
??? 在獲得了適當(dāng)?shù)墓芾硎褂脵?quán)限之后，鑰匙管理人員便能通過(guò)PC機(jī)上的人機(jī)交互界面對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作。在主界面中顯示出存儲(chǔ)柜的所有槽位，并實(shí)時(shí)顯示槽中存放鑰匙牌的信息，管理者還可以快速查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中鑰匙牌編號(hào)和相應(yīng)的汽車編號(hào)，點(diǎn)擊取鑰匙命令抽屜會(huì)自動(dòng)打開等待鑰匙取出，需要放鑰匙的時(shí)候只要打開抽屜即可隨意放置在任意存儲(chǔ)槽中，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)顯示哪些槽中放置了哪些鑰匙。圖4所示為PC機(jī)端系統(tǒng)管理監(jiān)測(cè)軟件界面。?
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2.2 鑰匙辨別子程序?
??? 在圖2所示的EM4095的連接圖中，RDY/CLK提供傳輸讀卡數(shù)據(jù)位的超始和終止信號(hào)，它連接了單片機(jī)的計(jì)數(shù)中斷，在每個(gè)數(shù)據(jù)位到來(lái)的時(shí)候，就會(huì)進(jìn)入讀卡中斷子程序。?
??? 這個(gè)中斷程序主要按照鑰匙卡內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)格式來(lái)讀取一共64 bit的數(shù)據(jù)，即幀頭－數(shù)據(jù)－列校驗(yàn)－行校驗(yàn)，然后對(duì)保存好的這幀數(shù)據(jù)進(jìn)行行列校驗(yàn)，校驗(yàn)通過(guò)后主芯片就可以把其中的數(shù)據(jù)碼提取出來(lái)得到鑰匙芯片的ID數(shù)據(jù)。?
2.3 通訊協(xié)議?
??? 通訊過(guò)程是本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種管理功能的重要組成部分，通訊協(xié)議在軟件層面保證了通訊過(guò)程的順暢。通訊協(xié)議運(yùn)用的是MODBUS通訊協(xié)議，保證通訊過(guò)程的安全可靠。數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如表1所示。?
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??? 在存放鑰匙時(shí)，系統(tǒng)采用順序掃描方式:PC機(jī)和抽屜里的每1塊槽芯片都保持著通訊，具體過(guò)程如圖5所示，PC向第1塊槽地址芯片發(fā)送請(qǐng)求，后者便會(huì)將讀卡器讀到的鑰匙ID號(hào)反饋給PC機(jī)，PC機(jī)收到后把槽地址和上面存放鑰匙的ID存入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后繼續(xù)向下一個(gè)地址發(fā)送請(qǐng)求，只要儲(chǔ)存抽屜打開，這種通訊過(guò)程就會(huì)一直循環(huán)不中斷，如果某個(gè)槽上放了鑰匙，ID號(hào)會(huì)很快反饋給PC機(jī)，如果沒有放置，則會(huì)返回一個(gè)全0的ID。取鑰匙的過(guò)程就非常簡(jiǎn)單，PC機(jī)直接對(duì)需求的插入鑰匙的槽地址發(fā)出請(qǐng)求，后者反饋ID號(hào)，這個(gè)過(guò)程會(huì)一直持續(xù)，直到PC機(jī)收到全0的ID號(hào)之后，即認(rèn)為鑰匙已被取走。?
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??? 讀卡和通訊模塊構(gòu)成了整個(gè)程序的主體，圖6為系統(tǒng)總流程圖。?
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??? 4S店模式這幾年在國(guó)內(nèi)發(fā)展極為迅速。汽車行業(yè)的4S店就是汽車廠家為了滿足客戶在服務(wù)方面的需求而推出的一種業(yè)務(wù)模式。普通的鑰匙管理系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)安全高效管理這一重要功能，加之RFID無(wú)線射頻ID卡識(shí)別技術(shù)的廣泛應(yīng)用，本文介紹的這種4S汽車銷售專賣店中使用的非接觸式汽車用智能鑰匙牌的管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，同樣也能應(yīng)用于其他涉及到RFID卡的管理場(chǎng)合。該系統(tǒng)具備記憶、管理、可視和網(wǎng)絡(luò)四大主要特征，配合計(jì)算機(jī)上位機(jī)的管理監(jiān)測(cè)軟件，能讓管理者便捷高效地管理當(dāng)前RFID卡的儲(chǔ)存情況及查詢歷史使用情況，另外值得一提的是，該系統(tǒng)配有指紋識(shí)別以及攝像裝置，更能確保整個(gè)管理系統(tǒng)的安全性。?
??? 在這個(gè)“以方案和服務(wù)為核心競(jìng)爭(zhēng)力”的時(shí)代，4S店必定會(huì)越來(lái)越普遍地出現(xiàn)在汽車甚至其他行業(yè)，這個(gè)智能鑰匙牌管理系統(tǒng)功能全面、方便高效、使用安全，具有廣闊的應(yīng)用前景。?
參考文獻(xiàn)?
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