關(guān)于嵌入式單片機(jī)軟件中的智能控制

趙云飛

摘要：針對(duì)售賣小商品的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)了智能嵌入式單片機(jī)控制系統(tǒng)，給出其硬件和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)以16位單片機(jī)SPCE0061為控制核心，可實(shí)現(xiàn)貨幣識(shí)別找零、商品選擇、商品輸出、語(yǔ)音提示等功能，具有智能化的人機(jī)界面，功能強(qiáng)大，使用方便。

關(guān)鍵詞：嵌入式單片機(jī);軟件;智能控制

中圖分類號(hào)：TP368.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672 - 9129（2018）12 - 0131 - 01

引言：嵌入式系統(tǒng)是用來控制或者監(jiān)視機(jī)器、裝置、工廠等大規(guī)模設(shè)備的系統(tǒng)。

1 嵌入式系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)控制程序存儲(chǔ)在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實(shí)上，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手表、微波爐、錄像機(jī)、汽車等，都使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)控制邏輯。

嵌入式系統(tǒng)的核心是由一個(gè)或幾個(gè)預(yù)先編程好以用來執(zhí)行少數(shù)幾項(xiàng)任務(wù)的微處理器或者單片機(jī)組成。與通用計(jì)算機(jī)能夠運(yùn)行用戶選擇的軟件不同，嵌入式系統(tǒng)上的軟件通常是暫時(shí)不變的;所以經(jīng)常稱為“固件”。

2 嵌入式單機(jī)片應(yīng)用模式片應(yīng)用

作為計(jì)算機(jī)的內(nèi)含，要求計(jì)算機(jī)領(lǐng)域人員介入其體系結(jié)構(gòu)、軟件技術(shù)、工程應(yīng)用方面的研究。然而，了解對(duì)象系統(tǒng)的控制要求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制模式必須具備對(duì)象領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。因此，從嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的歷史過程，以及嵌入式應(yīng)用的多樣性中，可以了解到客觀上形成的兩種應(yīng)用模式。

2.1.客觀存在的兩種應(yīng)用模式。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)起源于微型機(jī)時(shí)代，在單片機(jī)時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)以器件形態(tài)迅速進(jìn)入到傳統(tǒng)電子技術(shù)領(lǐng)域中，以電子技術(shù)應(yīng)用工程師為主體，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電子系統(tǒng)的智能化，而計(jì)算機(jī)專業(yè)隊(duì)伍并沒有真正進(jìn)入單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。因此，電子技術(shù)應(yīng)用工程師以自己習(xí)慣性的電子技術(shù)應(yīng)用模式，從事單片機(jī)的應(yīng)用開發(fā)。這種應(yīng)用模式最重要的特點(diǎn)是：軟、硬件的底層性和隨意性;對(duì)象系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)的密切相關(guān)性;缺少計(jì)算機(jī)工程設(shè)計(jì)方法。

雖然在單片機(jī)時(shí)代，計(jì)算機(jī)專業(yè)淡出了嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，但隨著后PC時(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)得以發(fā)展;同時(shí)，嵌入式系統(tǒng)軟、硬件技術(shù)有了很大的發(fā)展，為計(jì)算機(jī)專業(yè)人士介入嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開辟了新天地。計(jì)算機(jī)專業(yè)人士的加入.形成的計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式帶有明顯的計(jì)算機(jī)的工程應(yīng)用特點(diǎn)，即基于嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺(tái)，以網(wǎng)絡(luò)、通信為主的非嵌入式底層應(yīng)用。

2.2.兩種應(yīng)用模式的并存與互補(bǔ)。由于嵌入式系統(tǒng)最大、最廣、最底層的應(yīng)用是傳統(tǒng)電子技術(shù)領(lǐng)域的智能化改造，因此，以通曉對(duì)象專業(yè)的電子技術(shù)隊(duì)伍為主，用最少的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件開銷，以8位機(jī)為主，帶有濃重的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)色彩的電子系統(tǒng)應(yīng)用模式會(huì)長(zhǎng)期存在下去。

另外，計(jì)算機(jī)專業(yè)人士會(huì)愈來愈多地介入嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，但囿于對(duì)象專業(yè)知識(shí)的隔閡，其應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)集中在網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體、商務(wù)電子等方面，不可能替代原來電子工程師在控制、儀器儀表、機(jī)械電子等方面的嵌入式應(yīng)用。因此，客觀存在的兩種應(yīng)用模式會(huì)長(zhǎng)期并存下去，在不同的領(lǐng)域中相互補(bǔ)充。電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式應(yīng)從計(jì)算機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)模式中，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)工程方法和嵌入式系統(tǒng)軟件技術(shù);計(jì)算機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)模式應(yīng)從電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中，了解嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的電路系統(tǒng)特性、基本的外圍電路設(shè)計(jì)方法和對(duì)象系統(tǒng)的基本要求等。

3 嵌入式單片機(jī)在自動(dòng)售貨機(jī)中的應(yīng)用

自動(dòng)售貨機(jī)在我們國(guó)家的公共區(qū)域很常見，例如機(jī)場(chǎng)、火車站、醫(yī)院、寫字樓等，因無需專人看守可以24小時(shí)售貨，這種方便快捷的服務(wù)形式適應(yīng)現(xiàn)代快節(jié)奏的生活需求，從而越來越被需求。根據(jù)大量調(diào)研，自動(dòng)售貨機(jī)各組成結(jié)構(gòu)如下，機(jī)體正面外觀為上部為商品展示窗，和價(jià)格該標(biāo)簽，下部為拿貨口。右邊上部有本機(jī)操說明，中部有紙幣和硬幣的投人口，在以下有退幣口。作者設(shè)計(jì)了嵌入單片機(jī)的智能化自動(dòng)機(jī)售貨系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大、操作方便，界面良好等優(yōu)點(diǎn)。用戶將貨幣投入投幣口，系統(tǒng)通過語(yǔ)音播放提示請(qǐng)按使用說明操作本機(jī)，同時(shí)貨幣識(shí)別器對(duì)所投貨幣進(jìn)行識(shí)別。如是殘幣、偽幣，則將其從退幣口退出，反之進(jìn)行幣值的使用。在等待顧客按鍵選擇商品，當(dāng)系統(tǒng)掃描到“購(gòu)物鍵”按下后進(jìn)行處理操作。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)有商品輸出的信號(hào)，則根據(jù)當(dāng)前剩余金額決定下一步操作，如果還有剩余，則語(yǔ)音提示“繼續(xù)購(gòu)買”。此時(shí)，如果顧客繼續(xù)購(gòu)買，則重復(fù)前面操作，若顧客按下“退幣鍵”，語(yǔ)音播放結(jié)束，并退還金額。

為實(shí)現(xiàn)上訴操作要求，本控制系統(tǒng)要進(jìn)行嵌入式微機(jī)系統(tǒng)、貨幣檢測(cè)識(shí)別模塊、鍵盤輸入模塊、語(yǔ)音提示、貨幣控制和金額顯示模塊等設(shè)備。其控制模塊工作原理通過三個(gè)方面，第一，錢幣的真?zhèn)渭捌涿嬷底R(shí)別利用電渦流傳感器，檢測(cè)線圈輸出的頻率值反應(yīng)被測(cè)錢幣的材料大小、外形等多種信息，輸出電壓峰值經(jīng)放大、檢幅、檢波、保持及A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸入單片機(jī)，與系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)的信息比較從而實(shí)現(xiàn)錢幣的檢測(cè)、識(shí)別。第二，根據(jù)投入的錢幣的真?zhèn)?，啟?dòng)離導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的繼電器Tl、T2、T3帶動(dòng)相應(yīng)分離撥片1、2、3動(dòng)作。如若是偽幣則通過專用通道落人退幣口，若是真幣則按幣值分別進(jìn)入儲(chǔ)幣口，同時(shí)記錄幣值的大小。第三，找零食，單片機(jī)根據(jù)記錄從最末開始找零，找零直流店家經(jīng)過減速后帶動(dòng)硬幣撥片轉(zhuǎn)動(dòng)，從儲(chǔ)幣口下端撥出一枚硬幣，落人退幣口內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用嵌入式單片機(jī)，處理速度快，功能齊全，利用人性化操作，易于維護(hù)可廣泛運(yùn)用在各類自動(dòng)服務(wù)設(shè)施中。

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