??? 摘? 要： 設計了一個智能化的汽車4S店鑰匙管理系統，該系統以RFID自動無線識別和數據獲取技術為基礎，加之強大的數據管理軟件，實現了高效、準確、便捷的自動識別和管理功能，同時記錄店內待售或者客戶送修的汽車信息和客戶信息。該系統還具有指紋識別和攝像功能，提高了整個管理系統的安全性。?

??? 關鍵詞： 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的舶來品，它是一種以“四位一體”為核心的汽車特許經營模式，包括整車銷售(Sale)、零配件(Sparepart)、售后服務(Service)、信息反饋等(Survey)， “4S”的關鍵詞是“解決方案”和“服務”。管理上的智能化和科技化是很好地滿足汽車4S店這種經營理念的前提。本文介紹了一種智能鑰匙牌管理系統， 保存汽車用智能鑰匙牌(內部安裝了無線射頻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智能高效便捷的管理平臺，為客戶打造一個優質的服務環境。?

??? 此系統主要由智能化鑰匙保管箱、數碼鑰匙扣以及上位PC機管理軟件3部分構成。系統具有4個最大的特征：記憶功能、管理功能、可視功能和網絡功能。?

??? (1)系統的記憶功能：智能管理系統不僅能詳細記錄每次開啟者的身份及開鎖時間，而且系統還能通過鑰匙扣上的IC片使鑰匙具有記憶功能，以防止對系統進行非法操作，增加了鑰匙的安全性和惟一性。?

??? (2)系統的管理功能：智能管理系統不僅可以對鑰匙進行管理，而且對系統的使用者也可以進行管理。根據不同工作人員的工作需要，它將系統的使用者劃分為幾個不同的權限級別。?

??? (3)系統的可視功能：管理軟件以圖形化界面實時反映保險柜中存放鑰匙的情況。另外，此管理系統有圖像抓拍、存儲等功能，操作管理人員進行身份認證時，此系統即對此人員當時圖像進行抓拍并存檔備案，在本系統的數據庫中可隨時查詢。?

??? (4)系統的網絡功能：智能管理系統不僅可作為一個單一的系統存在，并且還可以向其他系統傳送信息，通過網絡可以實現數據共享和數據傳輸。管理人員可以在任意網絡節點上檢查鑰匙當時的在位情況，還可以查詢以往的歷史數據并打印。?

1 系統硬件設計?

??? 汽車智能鑰匙牌管理系統的硬件系統由PC機、指紋識別儀、攝像頭、儲存柜抽屜控制板、儲存柜開關控制步進電機、智能鑰匙槽位控制板及RS232/485轉換接口等部分組成。?

??? PC機中安裝了人機交互操作界面軟件和管理數據庫系統，管理者在界面上的所有控制操作都會通過RS232/485轉換器與儲存柜抽屜控制板和儲存槽位控制板之間進行不間斷地指令數據通訊，保持存儲柜的存放鑰匙的信息實時地反映到界面上來，然后對數據庫中相應數據進行記錄、修改。?

??? 指紋掃描儀和攝像頭都由PC機控制，對管理者身份進行確認，保證系統安全可靠。?

1.1 鑰匙抽屜部分?

??? 整個系統有2個儲存柜抽屜(每個抽屜中存放32把智能鑰匙)，每個抽屜安裝的控制板的作用主要是接收PC機的命令而控制步進電機的啟停以開關抽屜，抽屜控制板作為從機時刻與主機保持通訊，當主機PC機發出打開或者關閉命令時，抽屜控制模塊主芯片控制腳發出電平信號，驅動步進電機轉動。?

1.2 鑰匙辨別部分?

??? 每一塊儲存槽位控制板(每個抽屜中有32塊)則負責由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ATMEL4051^[1]，再通過通訊協議傳給PC機上位機處理，如圖1所示。?

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??? 本系統的讀卡處理模塊采用了EM Microelectronic公司的射頻識別讀卡器芯片EM4095^[2]，該芯片使用時只需要接入少量的外圍設備，同時具有很高和多種智能ID卡芯片無線協議的兼容性。?

??? EM4095模式連線圖如圖2所示，EM4095和主單片機之間的通訊^[3]只需要SHD、RDY/CLK、DEMOD_OUT這3個引腳進行，MOD引腳置低將芯片置為只讀方式。SHD為控制端口，值為1時芯片處于睡眠模式，低則為工作模式。RDY/CLK為單片機提供時鐘信號和EM4095的準備信號，當SHD下降沿跳變開始接收信號，這時，根據智能芯片的不同，RDK/CLK若干個脈沖EM4095芯片會把收到的無線信號解調轉換成高低電平由DEMOD_OUT傳給單片機。?

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1.3 串口通訊模塊?

??? 在本智能鑰匙牌管理系統中，所有管理操作都是由PC上位機界面向單片機發出控制指令的，控制當前系統每一塊儲存柜抽屜控制板的打開/關閉和每一塊儲存槽位控制板的讀卡識別。系統采用了MAX485與PC機串口進行通訊，由于PC機串口是RS232接口，所以中間需要一個RS485/RS232轉換器。對于現有系統的2個抽屜，每個抽屜有32把鑰匙，采用令牌式的通訊方式。?

??? 本系統采用多個驅動器和接收器同時掛接總線的通訊方式，用RS485協議無論從可實現性和成本及軟件設計等各方面考慮都顯得恰到好處。所以本系統每塊控制板都采用了RS485收發芯片MAX485。?

??? MAX485接線方式如圖3所示，RO接51單片機的接收管腳，DI連接發送管腳，DE接一個普通I/O口作為發送的使能腳，當DE值為1時，串口發送可以進行，否則發送功能被禁止，所以可以通過控制P1.7這個I/O來控制串口發送過程。?

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2 系統軟件設計?

2.1 上位機管理系統?

??? 整個控制系統的HMI是基于PC機流行操作系統可視化編程語言(如VB、NET、C#等)實現的一個管理界面，這個管理界面系統包含了一個由汽車鑰匙信息庫、操作人員信息庫、歷史記錄等幾個數據表構成的數據庫，可以根據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PC串口向下位機發送各種命令來實現智能鑰匙自動化管理的功能。?

??? 進入管理系統前操作人員必須輸入指紋，核對后，系統會切出登錄界面，當管理人員輸入正確的用戶名密碼后，攝像頭會拍照記錄當前操作人員的照片存入數據庫，然后系統才能進入鑰匙管理主界面。另外，對于管理者每次的取放鑰匙及修改數據庫操作都會記錄下詳細的信息(包括本人的照片)方便核查。?

??? 在獲得了適當的管理使用權限之后，鑰匙管理人員便能通過PC機上的人機交互界面對整個系統進行操作。在主界面中顯示出存儲柜的所有槽位，并實時顯示槽中存放鑰匙牌的信息，管理者還可以快速查詢數據庫中鑰匙牌編號和相應的汽車編號，點擊取鑰匙命令抽屜會自動打開等待鑰匙取出，需要放鑰匙的時候只要打開抽屜即可隨意放置在任意存儲槽中，系統會實時顯示哪些槽中放置了哪些鑰匙。圖4所示為PC機端系統管理監測軟件界面。?

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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提供傳輸讀卡數據位的超始和終止信號，它連接了單片機的計數中斷，在每個數據位到來的時候，就會進入讀卡中斷子程序。?

??? 這個中斷程序主要按照鑰匙卡內部存儲的數據格式來讀取一共64 bit的數據，即幀頭－數據－列校驗－行校驗，然后對保存好的這幀數據進行行列校驗，校驗通過后主芯片就可以把其中的數據碼提取出來得到鑰匙芯片的ID數據。?

2.3 通訊協議?

??? 通訊過程是本系統實現各種管理功能的重要組成部分，通訊協議在軟件層面保證了通訊過程的順暢。通訊協議運用的是MODBUS通訊協議，保證通訊過程的安全可靠。數據幀結構如表1所示。?

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??? 在存放鑰匙時，系統采用順序掃描方式:PC機和抽屜里的每1塊槽芯片都保持著通訊，具體過程如圖5所示，PC向第1塊槽地址芯片發送請求，后者便會將讀卡器讀到的鑰匙ID號反饋給PC機，PC機收到后把槽地址和上面存放鑰匙的ID存入數據庫，然后繼續向下一個地址發送請求，只要儲存抽屜打開，這種通訊過程就會一直循環不中斷，如果某個槽上放了鑰匙，ID號會很快反饋給PC機，如果沒有放置，則會返回一個全0的ID。取鑰匙的過程就非常簡單，PC機直接對需求的插入鑰匙的槽地址發出請求，后者反饋ID號，這個過程會一直持續，直到PC機收到全0的ID號之后，即認為鑰匙已被取走。?

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??? 讀卡和通訊模塊構成了整個程序的主體，圖6為系統總流程圖。?

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??? 4S店模式這幾年在國內發展極為迅速。汽車行業的4S店就是汽車廠家為了滿足客戶在服務方面的需求而推出的一種業務模式。普通的鑰匙管理系統遠遠不能實現安全高效管理這一重要功能，加之RFID無線射頻ID卡識別技術的廣泛應用，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設計方案，同樣也能應用于其他涉及到RFID卡的管理場合。該系統具備記憶、管理、可視和網絡四大主要特征，配合計算機上位機的管理監測軟件，能讓管理者便捷高效地管理當前RFID卡的儲存情況及查詢歷史使用情況，另外值得一提的是，該系統配有指紋識別以及攝像裝置，更能確保整個管理系統的安全性。?

??? 在這個“以方案和服務為核心競爭力”的時代，4S店必定會越來越普遍地出現在汽車甚至其他行業，這個智能鑰匙牌管理系統功能全面、方便高效、使用安全，具有廣闊的應用前景。?

參考文獻?

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