手机自动售货机的嵌入式系统设计

摘 要：阐述以移动增值服务为基础的手机自动售货机的嵌入式系统设计。硬件设计给出自动售货机设计方案，并简要介绍所用到的器件，软件设计给出自动售货机的流程图和服务器的功能简介。

关键词：手机USSD 白动售货机GSM／GPRS

引 言

移动增值业务产品的核心特点是移动性、即时性和个人性。移动增值服务是在通信技术、计算机技术和互联网技术不断发展融合的基础上，在人们以信息为基础的各种应用需求快速增长的激励下，在社会信息化水平日益提高的前提下，迅速发展的一种全新的服务方式。由于移动通信自身所具有的可移动性、无时空限制性、专属性、安全性和时尚性的特点，加上基于这些特点之上的短信息、游戏、支付、定位、办公等丰富多彩的应用服务，使得我国的移动增值业务在短短数年里从无到有，迅速发展为欣欣向荣的产业。本系统采用的是以ATmegal28单片机为核心的自动售货机，通过BENQ的13SM／GPRS M22模块与服务器通信来实现以手机支付形式的移动增值服务系统。在实际设计过程中，考虑了自动售货机硬件平台在低温下运行的情况。

1 自动售货机网络结构

图1概述了移动自动售货机系统在实际运行过程中的网络结构框图。


2 硬件设计

自动售货机是用户直接面对的终端界面，主要实现功能为：

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。

2.1 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。

2.2 LCD部分

金鹏科技有限公司的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。

2.3 GSM／GPRS模块

GSM／GPRS模块采用BENQ的M22模块，如图2所示。


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3所示。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。


2.4 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。

2．5 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。用广州双龙电子提供的下载线和相关软件送行熔丝配置。由表1可知：设CKSEL3．．1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。