基于嵌入式的自動售貨機設計與實現(xiàn)

　　自動售貨機的移動增值服務是一種新的商業(yè)模式和新的市場渠道，并擁有眾多的客戶群體。由于移動電子商務的移動性、便捷性和安全性，必將吸引眾多商家和客戶利用其進行經(jīng)營和消費活動。這將導致移動價值鏈的形成，成功綁定用戶，使其融人社會的各行各業(yè)，使社會的各行各業(yè)都離不開移動，最終形成“多贏”的局面。

　　自動售貨機中嵌入式系統(tǒng)的硬件設計

　　(1)單片機部分

　　Atmel公司生產(chǎn)的ATmegal28單片機內(nèi)部集成了較大容量的存儲器和豐富強大的硬件接口：定時器/計數(shù)器、實時時鐘、PWM通道、A/D轉換器、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。單片機系統(tǒng)采用5 V電源供電，外接電源為24 V，經(jīng)LM2576s芯片開關電源轉為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

該模塊采用的是標準的AT指令集，正常工作電壓為3.3～4.3 V，5 V的VCC經(jīng)過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模塊有瞬間脈動電流，在電路設計過程中加了1個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點陣國標一級簡體漢字和ASCII8×8(半高)及8×16(全高)點陣英文字庫，使系統(tǒng)不用擴展外部存儲空間。用戶輸入?yún)^(qū)位碼或ASCII碼即可實現(xiàn)文本顯示。本系列模塊具有上/下/左/右移動當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置工作在上電時自動完成，實現(xiàn)了“即插即用”。同時保留了一條專用的復位線，可強制復位。規(guī)劃整齊的10個用戶接口命令代碼，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)試達到節(jié)約成本的目的。ATmegal 28的PDI、PDO、SCK和RESET加上VCC和GND就構成了ISP接口。用廣州雙龍電子提供的下載線和相關軟件送行熔絲配置。由表1可知：設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機通信，由超級終端來顯示調(diào)試信息。

　　(5) 電機的驅(qū)動部分和電機的5×10控制陣列

　　自動售貨機吐出飲料的過程實際為電機動作推飲料下來。由于電機都是感性的，在停轉的時候會有反向電流，所以需要用PC847光電隔離器把控制和驅(qū)動信號隔離開來，然后用L293D驅(qū)動電機。電機驅(qū)動需24 V電壓.控制信號經(jīng)過L293D后變?yōu)?4 V左右的電源信號才可驅(qū)動電機。電機有三根線：電源、地線和反饋信號(電機轉一圈送出一個低電平)。由于要控制50個電機，占用單片機15個I/O口，其中5個為行線低有效，10個為列線高有效，形成5×10陣列。當行為低、列為高的一個交叉點的電機動作推貨物出來。在機械制作中使電機轉一圈剛好推出一瓶飲料，電機轉一圈同時產(chǎn)生一反饋信號，此信號使電機停止轉動。另外一種情況是紅外檢測到有貨物落下則電機停止轉動。
自動售貨機中嵌入式系統(tǒng)的軟件部分設計

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

　　自動售貨機控制板的程序用C語言編寫，開發(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無線通信方式

　　USSD(Unstructured Supplementary Service Data)定義為移動臺和網(wǎng)絡應用之間經(jīng)過歸屬位置寄存器(HLR)傳遞信息和指令的一種機制，它為移動通信用戶提供基于文本的界面，用于管理用戶的業(yè)務。USSD在通話狀態(tài)下使用獨立專用控制信道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，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。

　　自動售貨機主要實現(xiàn)的功能介紹

　　自動售貨機是用戶直接面對的終端界面，以上設計方案主要實現(xiàn)的功能為：

　?、儇浳锎鎯统鲐?。自動售貨機將銷售商品存儲其中，以一臺飲料機為例，其中存儲的飲料可以高達3OO臺，并且自動售貨機裝備有恒溫控制系統(tǒng)和密閉的儲存空間，在各種復雜的氣候條件下，均可有效的保證貨物的儲存周期。

　　②無線數(shù)據(jù)交換。自動售貨機具備無線通信功能，可以和現(xiàn)有的(3SM/CDMA網(wǎng)絡進行對接，接受網(wǎng)絡側發(fā)起的各種無線通信連接，也可以主動向GSM/CDMA網(wǎng)絡發(fā)起連接。通過無線數(shù)據(jù)交換可以實現(xiàn)對售貨機的無線遠程控制，并可以實時獲取售貨機當前系統(tǒng)狀態(tài)和銷售情況，從而實現(xiàn)整個業(yè)務的交易流程可控。自動售貨機支持的無線通信方式包括：SMS、USSD、GPRS和CDMA lX。對于嵌入式系統(tǒng)設計實例之自動售貨機的軟硬件設計

　　總結

　　自動售貨機只是嵌入式系統(tǒng)設計實例中的一種，有關嵌入式的應用案例還有很多，在這里小編就不一一舉例介紹了。本文主要介紹了自動售貨機中嵌入式系統(tǒng)的硬件設計，即單片機、GSM/GPRS模塊、LCD、ISP下載接口等部分以及軟件部分的設計，并簡單分析了自動售貨機主要實現(xiàn)的功能。