一種智能售飲料冰柜

楊慎祥 徐志國 潘文娟 盧韻

摘要??? 本文提出了一種智能售飲料冰柜，包括單片機(jī)、重力傳感器、電子鎖、壓機(jī)制冷室、讀卡器、卡槽、報(bào)警器等。通過重力傳感器上壓力的數(shù)值變化來判斷是否機(jī)器內(nèi)部有飲料被拿走，通過報(bào)警器來確保學(xué)校同學(xué)不會(huì)隨意拿商品，通過讀卡器來進(jìn)行認(rèn)證學(xué)生身份和扣取金額。該系統(tǒng)成功的進(jìn)行了飲料冰柜的智能售賣的測(cè)試試驗(yàn)，具有很高便利性，達(dá)到了智能售飲料冰柜設(shè)計(jì)的預(yù)期目的，具有很高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】智能冰柜 讀卡器 重力傳感器

隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的發(fā)展也不斷進(jìn)步，現(xiàn)在的社會(huì)越來越向智能化方向發(fā)展。射頻識(shí)別，RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。而如今，射頻識(shí)別已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在各行各業(yè)，例如：

（1）物流行業(yè)：可應(yīng)用的過程包括：物流過程中的貨物追蹤，信息自動(dòng)采集，倉儲(chǔ)管理應(yīng)用，港口應(yīng)用，郵政包裹，快遞等。

（2）零售行業(yè)：由沃爾瑪、麥德隆等大超市一手推動(dòng)的RFID應(yīng)用，可以為零售業(yè)帶來包括降低勞動(dòng)力成本、商品的可視度提高，降低因商品斷貨造成的損失，減少商品偷竊現(xiàn)象等好處。

（3）制造業(yè)：應(yīng)用于生產(chǎn)過程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，質(zhì)量追蹤，自動(dòng)化生產(chǎn)，個(gè)性化生產(chǎn)等。射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成部分為：閱讀器、應(yīng)答器和應(yīng)用軟件系統(tǒng)。應(yīng)答器通常的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為：天線、耦合元件和芯片，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，相當(dāng)于人的身份證號(hào)。閱讀器也通常由天線、耦合元件和芯片組成，它能夠讀取特定標(biāo)簽的信息。應(yīng)用軟件系統(tǒng)：是應(yīng)用層軟件，它的功能是把收集的數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，整理成可以供人們使用的信息。

目前市面上已有的智能售貨機(jī)常見故障問題：

（1）智能售貨機(jī)卡貨：由于采用彈簧螺旋貨到，在機(jī)器出貨時(shí)彈簧旋轉(zhuǎn)會(huì)對(duì)商品產(chǎn)生擠壓力，擠壓力有正向也有斜向擠壓力，在正向擠壓力的作用下商品容易歪倒、甚至是倒下導(dǎo)致商品卡住。

（2）智能售貨機(jī)出了貨，不找零。

（3）智能售貨機(jī)投入零錢，零錢不進(jìn)入找零器內(nèi)反而存進(jìn)收錢區(qū)內(nèi)。

（4）智能售貨機(jī)的紙幣器口不往里吸錢。因此設(shè)計(jì)了一種智能售飲料冰柜，包括單片機(jī)、攝像頭、重力傳感器、電子鎖、壓機(jī)制冷室、讀卡器、報(bào)警器、卡槽。通過報(bào)警器來警告學(xué)校同學(xué)不要隨意拿商品，通過讀卡器來進(jìn)行認(rèn)證學(xué)生身份和扣取金額極大的方便了客戶購買商品，且成本低，非常的實(shí)用。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)主要包含兩個(gè)部分：硬件部分和軟件部分，兩部分是通過數(shù)模轉(zhuǎn)化和2，3，4g網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的。該智能冰柜內(nèi)共有兩層的飲料，每一層有32個(gè)重力傳感器。我們?yōu)槊恳粋€(gè)重力傳感器進(jìn)行編號(hào)，上面一層的編號(hào)是0-31，下一層的編號(hào)是32-63。64個(gè)重力傳感器與型號(hào)AT89C51單片機(jī)輸出口的p0.0-p0.7及p2.0-p2.7按照矩按鍵法相連，型號(hào)AT89C51單片機(jī)與微處理器相連，微處理器分別與電子鎖、讀卡器的（顯示模塊、射頻模塊和報(bào)警器）相連。當(dāng)傳感器上的數(shù)值變?yōu)?時(shí)，通過單片機(jī)及微處理器在軟件編程輔助下進(jìn)行運(yùn)算，在讀卡器的顯示模塊上顯示出金額大小，系統(tǒng)的整體框架圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件主要含有：報(bào)警器、讀卡器的（射頻模塊、顯示模塊、天線、微處理器）、卡槽、單片機(jī)、電子鎖、64個(gè)重力傳感器。系統(tǒng)的主要硬件連接設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.1 讀卡器

讀卡器又稱刷卡機(jī)，簡(jiǎn)稱POS機(jī)終端，終端通過電話卡撥號(hào)的方式將信息首先發(fā)送到銀聯(lián)的平臺(tái)，銀聯(lián)平臺(tái)識(shí)別相關(guān)信息之后會(huì)將扣款信息發(fā)送到發(fā)卡銀行，經(jīng)發(fā)卡銀行確認(rèn)之后，再回發(fā)信息至銀聯(lián)平臺(tái)。

MODEM板由中央處理模塊、存儲(chǔ)器模塊、MODEM模塊、電話線接口組成。首先，POS會(huì)先檢測(cè)/RING和/PHONE信號(hào)，以確定電話卡上的電壓是否可以使用，交換機(jī)返回可以拔號(hào)音，POS拔號(hào)，發(fā)送燈閃動(dòng)，開始拔號(hào)，由通訊協(xié)議確定交換機(jī)和POS之間的信號(hào)握手確認(rèn)等，之后才開始POS的數(shù)據(jù)交換，信號(hào)通過MODEM電路收發(fā)信號(hào);完成后掛斷，結(jié)束該過程。其包括的射頻模塊在與讀卡器相連的卡槽底部。所說卡槽的具體結(jié)構(gòu)是銀聯(lián)取款機(jī)的卡槽，主要作用就是將卡吞進(jìn)機(jī)器進(jìn)行識(shí)別學(xué)生的信息，并且在交易完成學(xué)生將門關(guān)上的時(shí)候才吐出卡，完成整個(gè)交易流程。

2.2 單片機(jī)

AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，其主要結(jié)構(gòu)為128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和5個(gè)中斷源。本系統(tǒng)中的一個(gè)AT89C51單片機(jī)的作用就是配合軟件編程，使用矩陣鍵盤法進(jìn)行連接64個(gè)重力傳感器，作為判斷有無飲料被拿走的關(guān)鍵判斷中心。單片機(jī)AT89C51的外觀結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.3 電子鎖

電子鎖它也是以51系列單片機(jī)（AT89051）為核心，配以相應(yīng)硬件電路，完成驅(qū)動(dòng)電磁執(zhí)行器并檢測(cè)其驅(qū)動(dòng)電流值、接收傳感器送來的報(bào)警信號(hào)、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。單片機(jī)將每次開鎖操作和此時(shí)電磁執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電流值作為狀態(tài)信息發(fā)送給智能監(jiān)控器，同時(shí)將接收來自傳感器接口的報(bào)警信息也發(fā)送給智能監(jiān)控器，作為智能化分析的依據(jù)。在本系統(tǒng)中它主要擔(dān)當(dāng)著開關(guān)冰柜門的作用。讀卡器識(shí)別出為的有效信息后開鎖，學(xué)生主動(dòng)將冰柜的門推回，使冰柜上的電子鎖鎖住，作為卡槽彈出學(xué)生卡的條件，也是交易的最后結(jié)束條件。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

首先由學(xué)生將學(xué)生卡插入卡槽中被讀卡器讀取判斷卡是否為有效學(xué)生卡且所剩金額是否大于4元，如果符合條件則顯示出卡內(nèi)的余額，并且打開電子鎖，學(xué)生開始拿走想要的商品，依據(jù)8*8矩陣鍵盤的方法劃定兩個(gè)范圍，規(guī)定0-31為4元區(qū)，32-63為5元區(qū)，當(dāng)某一個(gè)重力傳感器的示數(shù)變?yōu)?時(shí)，扣除相應(yīng)的金額。當(dāng)學(xué)生將門關(guān)閉使電子鎖鎖上的時(shí)候，微處理器控制卡槽內(nèi)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，將學(xué)生卡推出來，結(jié)束整個(gè)交易流程。系統(tǒng)的軟件流程如圖4所示。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)的一種智能售飲料冰柜具有較好的商品交易的體驗(yàn)感。使用校園卡應(yīng)用銀聯(lián)吞吐卡槽的結(jié)構(gòu)，配合電子鎖的應(yīng)用，再加上自動(dòng)扣除金額的設(shè)計(jì)，使交易的流程相對(duì)于投幣售賣機(jī)減少了一倍的時(shí)間，相對(duì)于移動(dòng)支付手段也節(jié)省了一定的時(shí)間，且交易更加的穩(wěn)定方便。實(shí)際推廣的應(yīng)用價(jià)值大，市場(chǎng)前景廣闊。

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