基于MIT App Inventor的预付费水表手机充值系统设计

2018-05-31吴宇航谢少伟俞轲鑫黄恒英

机电信息 2018年15期

吴宇航谢少伟俞轲鑫黄恒英

（浙江水利水电学院，浙江杭州310018）

0 引言

随着淡水资源日益短缺，用水管理逐渐加强，供水企业管理的水表数急剧增加，为方便管理与提倡节约用水，很多地区尤其是一些缺水地区，预付费水表的应用正在日益增加。目前预付费水表主要有两种形式：IC卡式[1]及代码式[2]。这两种形式主要存在以下问题[3]：IC卡预付费水表，需要建立营业厅，用户到指定地进行充值，易丢卡；代码式预付费水表，需要将代码手动输入到水表，操作不便，并对安装空间及位置要求较高。

本文提出了一种基于MIT App Inventor设计的预付费水表手机充值系统，较好地解决了预付费水表存在的上述问题。

1 系统结构

图1为预付费水表手机充值系统框图。代码式预付费水表通过增加内置式“蓝牙接口”单元，实现与手机终端的通信。手机通过第三方支付平台完成预付费后，获取加密的预付费代码，预付费代码与水表身份（固化在水表中的身份识别号）关联，无法在其他水表使用，具有唯一性，降低了移动支付系统中代码安全性要求。手机终端采用蓝牙通信方式，通过App软件将预付费代码发送至预付费水表，实现预付费充值、余额及用水量查询等功能。

图1 系统框图

2 预付费水表蓝牙接口单元

可采用串口透传蓝牙模块，通过串口与预付费水表进行通信。本次设计采用HC-05模块，该模块基于英国CSR公司BlueCore4-Ext芯片，遵循V2.1+EDR蓝牙规范，手机普及程度较高，但功耗相对较大，Page scan状态时的平均功耗为0.42 mA，Standby Host connection状态时的平均功耗为40 μA。对于预付费充值来说，由于使用频率很低，可以采用图2所示的工作电源控制原理图，通过控制图2中的使能端EN，使HC-05蓝牙模块间隙式工作，间隙时间远大于工作时间，以降低功耗。图2中Q1为P沟道MOS管，当EN为低电平时，Q1导通，输出3.3 V工作电压到HC-05蓝牙模块。

图2 工作电源控制原理图

3 预付费充值手机App设计

3.1 MIT App Inventor

采用MIT App Inventor工具进行设计，MIT App Inventor是以可视化编程语言为基础的Android应用开发工具，它抛弃了复杂的程序代码，事先将代码全部编写完毕，用户只要根据自己的需求编写简单的代码拼装程序，使用乐高积木式的堆栈法来完成Android程序设计[4]。

3.2 通信协议

主要包括充值及查询两个方面，查询数据主要包括：余量查询、累计购买量查询、累计使用量查询等。以下为本次设计采用的预付费水表通信协议：

手机App发送的命令格式：前导字符+通信地址数据帧+命令代码数据帧+CS校验码+结束字符。

水表返回的数据格式：前导字符+通信地址数据帧+返回数据帧+CS校验码+结束字符。

3.3 App交互界面设计

图3为App交互界面。按照系统的功能需求，用组件设计器把开发软件需要的设计功能组件摆放到手机设计界面上，本设计所需要的设计功能组件有按钮（完成相应功能的控制）、标签（用于提示以及显示水表返回数据）、文本输入框（用于输入通信地址与预付费代码）、对话框（用于发送警告信息）、微数据库1（用于存储通信地址）、蓝牙客户端1（通过蓝牙使手机与水表通信）、计时器1（用于接收水表返回值）等，各功能设计组件按照项目需求设置相应的功能属性和界面位置。