基于嵌入式的自动售货机设计与实现

　　我们知道，智能设备的根本在于嵌入式系统的开发应用（嵌入式系统开发流程），随着电子技术不断的发展，很多智能化设备逐步取代了人工劳动，自动售货机就是其中一种基于嵌入式系统的智能化设备（什么是嵌入式系统），对于嵌入式系统设计实例，小编就以自动售货机软硬件设计为例，来简单对嵌入式系统应用作以介绍。下面我们先来看一下有关自动售货机的知识（嵌入式系统程序设计）。

　　自动售货机的移动增值服务是一种新的商业模式和新的市场渠道，并拥有众多的客户群体。由于移动电子商务的移动性、便捷性和安全性，必将吸引众多商家和客户利用其进行经营和消费活动。这将导致移动价值链的形成，成功绑定用户，使其融人社会的各行各业，使社会的各行各业都离不开移动，最终形成“多赢”的局面。

　　自动售货机中嵌入式系统的硬件设计

　　（1）单片机部分

　　Atmel公司生产的ATmegal28单片机内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口：定时器/计数器、实时时钟、PWM通道、A/D转换器、12C的串行接口、可编程的串行USART接口、SPI串行接口、带片内晶振的可编程看门狗定时器和片内的模拟比较器等。它在省电性能、稳定性、抗干扰性能和灵活性方面极具特色。单片机系统采用5 V电源供电，外接电源为24 V,经LM2576s芯片开关电源转为5 V,为系统主电源。

　　（2）GSM/GPRS模块

　　GSM/GPRS模块采用BENQ的M22模块，如图1所示。 

　　GSM/GPRS模块采用BENQ的M22模块

　　该模块采用的是标准的AT指令集，正常工作电压为3.3~4.3 V,5 V的VCC经过IN5401降压到4.3 V左右为模块使用，如图2示。 

　　GSM/GPRS模块电源部分

　　由于GSM/GPRS模块有瞬间脉动电流，在电路设计过程中加了1个2200 μF的电解电容可以满足模块的瞬间大电流需求。

　　（3）LCD部分

　　OCMJ中文模块系列液晶显示器内含GB 2312 16×16点阵国标一级简体汉字和ASCII8×8（半高）及8×16（全高）点阵英文字库，使系统不用扩展外部存储空间。用户输入区位码或ASCII码即可实现文本显示。本系列模块具有上/下/左/右移动当前显示屏幕及清除屏幕的命令。OCMJ中文模块的所有初始化设置工作在上电时自动完成，实现了“即插即用”.同时保留了一条专用的复位线，可强制复位。规划整齐的10个用户接口命令代码，非常容易记忆。硬件接口采用REQ/BUSY握手协议，简单可靠。OCMJ5XlO模块的背光源正极引脚所需较大电流才能保证LCD的亮度，所以加9012三极管放大，三极管基极电阻的选择上一定要考虑低温下三极管的特性，以保证可正常驱动LCD. 

　　（4）ISP下载接口

　　JTAG的仿真器比较贵，用ISP下载加上串口调试达到节约成本的目的。ATmegal 28的PDI、PDO、SCK和RESET加上VCC和GND就构成了ISP接口。用提供的下载线和相关软件送行熔丝配置。由表1可知：设CKSEL31为111,则配置为外置晶振8 MHz,用ISP下载线下载即可。用ATmega]28的串口LJSARTl与PC机通信，由超级终端来显示调试信息。 

　　（5） 电机的驱动部分和电机的5×10控制阵列

　　自动售货机吐出饮料的过程实际为电机动作推饮料下来。由于电机都是感性的，在停转的时候会有反向电流，所以需要用PC847光电隔离器把控制和驱动信号隔离开来，然后用L293D驱动电机。电机驱动需24 V电压。控制信号经过L293D后变为24 V左右的电源信号才可驱动电机。电机有三根线：电源、地线和反馈信号（电机转一圈送出一个低电平）。由于要控制50个电机，占用单片机15个I/O口，其中5个为行线低有效，10个为列线高有效，形成5×10阵列。当行为低、列为高的一个交叉点的电机动作推货物出来。在机械制作中使电机转一圈刚好推出一瓶饮料，电机转一圈同时产生一反馈信号，此信号使电机停止转动。另外一种情况是红外检测到有货物落下则电机停止转动。

　　自动售货机中嵌入式系统的软件部分设计

　　内置的主控模块控制自动售货机内部各部分流程进行实际的管理，包括：吐货流程、交易流程数据上报、LCD用户界面显示和故障上报。

　　自动售货机控制板的程序用C语言编写，开发环境用Atmel公司提供的ICCAVR.控制板程序框图如图3所示。 

　　控制板程序框图

　　USSD无线通信方式

　　USSD（Unstructured Supplementary Service Data）定义为移动台和网络应用之间经过归属位置寄存器（HLR）传递信息和指令的一种机制，它为移动通信用户提供基于文本的界面，用于管理用户的业务。USSD在通话状态下使用独立专用控制信道SDCCH（Stand-aIon（DedicatedControl ChanneD,数据传输速率大约为600 bps;而非通话状态时，USSD）使用快速辅助控制信道FACCH（FastAssociated Control Channel），数据传输速率约为1 kbps,比SMS传输速率高。

　　自动售货机主要实现的功能介绍

　　自动售货机是用户直接面对的终端界面，以上设计方案主要实现的功能为：

　　①货物存储和出货。自动售货机将销售商品存储其中，以一台饮料机为例，其中存储的饮料可以高达3OO台，并且自动售货机装备有恒温控制系统和密闭的储存空间，在各种复杂的气候条件下，均可有效的保证货物的储存周期。

　　②无线数据交换。自动售货机具备无线通信功能，可以和现有的（3SM/CDMA网络进行对接，接受网络侧发起的各种无线通信连接，也可以主动向GSM/CDMA网络发起连接。通过无线数据交换可以实现对售货机的无线远程控制，并可以实时获取售货机当前系统状态和销售情况，从而实现整个业务的交易流程可控。自动售货机支持的无线通信方式包括：SMS、USSD、GPRS和CDMA lX.对于嵌入式系统设计实例之自动售货机的软硬件设计

　　总结

　　自动售货机只是嵌入式系统设计实例中的一种，有关嵌入式的应用案例还有很多，在这里小编就不一一举例介绍了。本文主要介绍了自动售货机中嵌入式系统的硬件设计，即单片机、GSM/GPRS模块、LCD、ISP下载接口等部分以及软件部分的设计，并简单分析了自动售货机主要实现的功能。