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、重力傳感器、電子鎖、壓機制冷室、讀卡器、卡槽、報警器等。通過重力傳感器上壓力的數(shù)值變化來判斷是否機器內(nèi)部有飲料被拿走，通過報警器來確保學(xué)校同學(xué)不會隨意拿商品，通過讀卡器來進行認證學(xué)生身份和扣取金額。該系統(tǒng)成功的進行了飲料冰柜的智能售賣的測試試驗，具有很高便利性，達到了智能售飲料冰柜設(shè)計的預(yù)期目的，具有很高的應(yīng)用推廣價值。

【關(guān)鍵詞】智能冰柜 讀卡器 重力傳感器

隨著社會的發(fā)展，科技的發(fā)展也不斷進步，現(xiàn)在的社會越來越向智能化方向發(fā)展。射頻識別，RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸。而如今，射頻識別已經(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，信息自動采集，倉儲管理應(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的RFID應(yīng)用，可以為零售業(yè)帶來包括降低勞動力成本、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)實時監(jiān)控，質(zhì)量追蹤，自動化生產(chǎn)，個性化生產(chǎn)等。射頻識別系統(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，每個標簽具有唯一的電子編碼，相當于人的身份證號。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常見故障問題：

（1）智能售貨機卡貨：由于采用彈簧螺旋貨到，在機器出貨時彈簧旋轉(zhuǎn)會對商品產(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）智能售貨機出了貨，不找零。

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

（4）智能售貨機的紙幣器口不往里吸錢。因此設(shè)計了一種智能售飲料冰柜，包括單片機、攝像頭、重力傳感器、電子鎖、壓機制冷室、讀卡器、報警器、卡槽。通過報警器來警告學(xué)校同學(xué)不要隨意拿商品，通過讀卡器來進行認證學(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，非常的實用。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框架設(shè)計

整個系統(tǒng)主要包含兩個部分：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)進行通訊的。該智能冰柜內(nèi)共有兩層的飲料，每一層有32個重力傳感器。我們?yōu)槊恳粋€重力傳感器進行編號，上面一層的編號是0-31，下一層的編號是32-63。64個重力傳感器與型號AT89C51單片機輸出口的p0.0-p0.7及p2.0-p2.7按照矩按鍵法相連，型號AT89C51單片機與微處理器相連，微處理器分別與電子鎖、讀卡器的（顯示模塊、射頻模塊和報警器）相連。當傳感器上的數(shù)值變?yōu)?時，通過單片機及微處理器在軟件編程輔助下進行運算，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

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

2.1 讀卡器

讀卡器又稱刷卡機，簡稱POS機終端，終端通過電話卡撥號的方式將信息首先發(fā)送到銀聯(lián)的平臺，銀聯(lián)平臺識別相關(guān)信息之后會將扣款信息發(fā)送到發(fā)卡銀行，經(jīng)發(fā)卡銀行確認之后，再回發(fā)信息至銀聯(lián)平臺。

MODEM板由中央處理模塊、存儲器模塊、MODEM模塊、電話線接口組成。首先，POS會先檢測/RING和/PHONE信號，以確定電話卡上的電壓是否可以使用，交換機返回可以拔號音，POS拔號，發(fā)送燈閃動，開始拔號，由通訊協(xié)議確定交換機和POS之間的信號握手確認等，之后才開始POS的數(shù)據(jù)交換，信號通過MODEM電路收發(fā)信號;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)取款機的卡槽，主要作用就是將卡吞進機器進行識別學(xué)生的信息，并且在交易完成學(xué)生將門關(guān)上的時候才吐出卡，完成整個交易流程。

2.2 單片機

AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（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16位定時器/計數(shù)器和5個中斷源。本系統(tǒng)中的一個AT89C51單片機的作用就是配合軟件編程，使用矩陣鍵盤法進行連接64個重力傳感器，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（AT89051）為核心，配以相應(yīng)硬件電路，完成驅(qū)動電磁執(zhí)行器并檢測其驅(qū)動電流值、接收傳感器送來的報警信號、發(fā)送數(shù)據(jù)等功能。單片機將每次開鎖操作和此時電磁執(zhí)行器的驅(qū)動電流值作為狀態(tài)信息發(fā)送給智能監(jiān)控器，同時將接收來自傳感器接口的報警信息也發(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)中它主要擔當著開關(guān)冰柜門的作用。讀卡器識別出為的有效信息后開鎖，學(xué)生主動將冰柜的門推回，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

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范圍，規(guī)定0-31為4元區(qū)，32-63為5元區(qū)，當某一個重力傳感器的示數(shù)變?yōu)?時，扣除相應(yīng)的金額。當學(xué)生將門關(guān)閉使電子鎖鎖上的時候，微處理器控制卡槽內(nèi)的傳動結(jié)構(gòu)，將學(xué)生卡推出來，結(jié)束整個交易流程。系統(tǒng)的軟件流程如圖4所示。

4 結(jié)束語

設(shè)計的一種智能售飲料冰柜具有較好的商品交易的體驗感。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，再加上自動扣除金額的設(shè)計，使交易的流程相對于投幣售賣機減少了一倍的時間，相對于移動支付手段也節(jié)省了一定的時間，且交易更加的穩(wěn)定方便。實際推廣的應(yīng)用價值大，市場前景廣闊。

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