基于嵌入式的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　自動(dòng)售貨機(jī)的移動(dòng)增值服務(wù)是一種新的商業(yè)模式和新的市場(chǎng)渠道，并擁有眾多的客戶群體。由于移動(dòng)電子商務(wù)的移動(dòng)性、便捷性和安全性，必將吸引眾多商家和客戶利用其進(jìn)行經(jīng)營(yíng)和消費(fèi)活動(dòng)。這將導(dǎo)致移動(dòng)價(jià)值鏈的形成，成功綁定用戶，使其融人社會(huì)的各行各業(yè)，使社會(huì)的各行各業(yè)都離不開(kāi)移動(dòng)，最終形成“多贏”的局面。

　　自動(dòng)售貨機(jī)中嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　(1)單片機(jī)部分

　　Atmel公司生產(chǎn)的ATmegal28單片機(jī)內(nèi)部集成了較大容量的存儲(chǔ)器和豐富強(qiáng)大的硬件接口：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、PWM通道、A/D轉(zhuǎn)換器、12C的串行接口、可編程的串行USART接口、SPI串行接口、帶片內(nèi)晶振的可編程看門狗定時(shí)器和片內(nèi)的模擬比較器等。它在省電性能、穩(wěn)定性、抗干擾性能和靈活性方面極具特色。單片機(jī)系統(tǒng)采用5 V電源供電，外接電源為24 V，經(jīng)LM2576s芯片開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)為5 V，為系統(tǒng)主電源。

　　(2)GSM/GPRS模塊

　　GSM/GPRS模塊采用BENQ的M22模塊，如圖1所示。

　　GSM/GPRS模塊采用BENQ的M22模塊

該模塊采用的是標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集，正常工作電壓為3.3～4.3 V，5 V的VCC經(jīng)過(guò)IN5401降壓到4.3 V左右為模塊使用，如圖2示。

　　
GSM/GPRS模塊電源部分

　　由于GSM/GPRS模塊有瞬間脈動(dòng)電流，在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中加了1個(gè)2200 μF的電解電容可以滿足模塊的瞬間大電流需求。

　　(3)LCD部分

　　金鵬科技有限公司的OCMJ中文模塊系列液晶顯示器內(nèi)含GB 2312 16×16點(diǎn)陣國(guó)標(biāo)一級(jí)簡(jiǎn)體漢字和ASCII8×8(半高)及8×16(全高)點(diǎn)陣英文字庫(kù)，使系統(tǒng)不用擴(kuò)展外部存儲(chǔ)空間。用戶輸入?yún)^(qū)位碼或ASCII碼即可實(shí)現(xiàn)文本顯示。本系列模塊具有上/下/左/右移動(dòng)當(dāng)前顯示屏幕及清除屏幕的命令。OCMJ中文模塊的所有初始化設(shè)置工作在上電時(shí)自動(dòng)完成，實(shí)現(xiàn)了“即插即用”。同時(shí)保留了一條專用的復(fù)位線，可強(qiáng)制復(fù)位。規(guī)劃整齊的10個(gè)用戶接口命令代碼，非常容易記憶。硬件接口采用REQ/BUSY握手協(xié)議，簡(jiǎn)單可靠。OCMJ5XlO模塊的背光源正極引腳所需較大電流才能保證LCD的亮度，所以加9012三極管放大，三極管基極電阻的選擇上一定要考慮低溫下三極管的特性，以保證可正常驅(qū)動(dòng)LCD。

　　(4)ISP下載接口

　　JTAG的仿真器比較貴，用ISP下載加上串口調(diào)試達(dá)到節(jié)約成本的目的。ATmegal 28的PDI、PDO、SCK和RESET加上VCC和GND就構(gòu)成了ISP接口。用廣州雙龍電子提供的下載線和相關(guān)軟件送行熔絲配置。由表1可知：設(shè)CKSEL3..1為111，則配置為外置晶振8 MHz，用ISP下載線下載即可。用ATmega]28的串口LJSARTl與PC機(jī)通信，由超級(jí)終端來(lái)顯示調(diào)試信息。

　　(5) 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分和電機(jī)的5×10控制陣列

　　自動(dòng)售貨機(jī)吐出飲料的過(guò)程實(shí)際為電機(jī)動(dòng)作推飲料下來(lái)。由于電機(jī)都是感性的，在停轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)有反向電流，所以需要用PC847光電隔離器把控制和驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離開(kāi)來(lái)，然后用L293D驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)需24 V電壓.控制信號(hào)經(jīng)過(guò)L293D后變?yōu)?4 V左右的電源信號(hào)才可驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)有三根線：電源、地線和反饋信號(hào)(電機(jī)轉(zhuǎn)一圈送出一個(gè)低電平)。由于要控制50個(gè)電機(jī)，占用單片機(jī)15個(gè)I/O口，其中5個(gè)為行線低有效，10個(gè)為列線高有效，形成5×10陣列。當(dāng)行為低、列為高的一個(gè)交叉點(diǎn)的電機(jī)動(dòng)作推貨物出來(lái)。在機(jī)械制作中使電機(jī)轉(zhuǎn)一圈剛好推出一瓶飲料，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈同時(shí)產(chǎn)生一反饋信號(hào)，此信號(hào)使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。另外一種情況是紅外檢測(cè)到有貨物落下則電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
自動(dòng)售貨機(jī)中嵌入式系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)

　　內(nèi)置的主控模塊控制自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部各部分流程進(jìn)行實(shí)際的管理，包括：吐貨流程、交易流程數(shù)據(jù)上報(bào)、LCD用戶界面顯示和故障上報(bào)。

　　自動(dòng)售貨機(jī)控制板的程序用C語(yǔ)言編寫(xiě)，開(kāi)發(fā)環(huán)境用Atmel公司提供的ICCAVR?？刂瓢宄绦蚩驁D如圖3所示。

　　控制板程序框圖

　　USSD無(wú)線通信方式

　　USSD(Unstructured Supplementary Service Data)定義為移動(dòng)臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之間經(jīng)過(guò)歸屬位置寄存器(HLR)傳遞信息和指令的一種機(jī)制，它為移動(dòng)通信用戶提供基于文本的界面，用于管理用戶的業(yè)務(wù)。USSD在通話狀態(tài)下使用獨(dú)立專用控制信道SDCCH(Stand-aIon(DedicatedControl ChanneD，數(shù)據(jù)傳輸速率大約為600 bps;而非通話狀態(tài)時(shí)，USSD)使用快速輔助控制信道FACCH(FastAssociated Control Channel)，數(shù)據(jù)傳輸速率約為1 kbps，比SMS傳輸速率高。

　　自動(dòng)售貨機(jī)主要實(shí)現(xiàn)的功能介紹

　　自動(dòng)售貨機(jī)是用戶直接面對(duì)的終端界面，以上設(shè)計(jì)方案主要實(shí)現(xiàn)的功能為：

　?、儇浳锎鎯?chǔ)和出貨。自動(dòng)售貨機(jī)將銷售商品存儲(chǔ)其中，以一臺(tái)飲料機(jī)為例，其中存儲(chǔ)的飲料可以高達(dá)3OO臺(tái)，并且自動(dòng)售貨機(jī)裝備有恒溫控制系統(tǒng)和密閉的儲(chǔ)存空間，在各種復(fù)雜的氣候條件下，均可有效的保證貨物的儲(chǔ)存周期。

　?、跓o(wú)線數(shù)據(jù)交換。自動(dòng)售貨機(jī)具備無(wú)線通信功能，可以和現(xiàn)有的(3SM/CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行對(duì)接，接受網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的各種無(wú)線通信連接，也可以主動(dòng)向GSM/CDMA網(wǎng)絡(luò)發(fā)起連接。通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)交換可以實(shí)現(xiàn)對(duì)售貨機(jī)的無(wú)線遠(yuǎn)程控制，并可以實(shí)時(shí)獲取售貨機(jī)當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)和銷售情況，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)業(yè)務(wù)的交易流程可控。自動(dòng)售貨機(jī)支持的無(wú)線通信方式包括：SMS、USSD、GPRS和CDMA lX。對(duì)于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例之自動(dòng)售貨機(jī)的軟硬件設(shè)計(jì)

　　總結(jié)

　　自動(dòng)售貨機(jī)只是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例中的一種，有關(guān)嵌入式的應(yīng)用案例還有很多，在這里小編就不一一舉例介紹了。本文主要介紹了自動(dòng)售貨機(jī)中嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，即單片機(jī)、GSM/GPRS模塊、LCD、ISP下載接口等部分以及軟件部分的設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)單分析了自動(dòng)售貨機(jī)主要實(shí)現(xiàn)的功能。