自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

1、東南大學(xué)碩士學(xué)位論文自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)姓名：丁昊申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：模式識別與智能系統(tǒng)指導(dǎo)教師：葉樺20080301摘要自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)碩士研究生：丁昊導(dǎo)師：葉樺教授東南大學(xué)摘要自動售貨機(jī)作為一種智能化產(chǎn)品，最核心部分是其控制系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)監(jiān)控各種外設(shè)，協(xié)調(diào)各個部分相白配合，按照軟件設(shè)置的銷售方式來完成整個銷售過程。目前在自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的研發(fā)領(lǐng)域出現(xiàn)了一系列新的設(shè)計思路和發(fā)展方向，并且協(xié)議也在事實(shí)上成為該領(lǐng)域中的主流通信協(xié)議。本課題設(shè)計的基于協(xié)議的自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)，充分參考和借鑒了國外先進(jìn)設(shè)計的成功經(jīng)驗(yàn)，提出了一系列新的設(shè)計思路和解決方法。本文首先對課題進(jìn)行

2、了詳細(xì)的需求分析，在對自動售貨機(jī)的應(yīng)用背景進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，分析了目前圖家和行業(yè)的相關(guān)設(shè)計規(guī)范和用戶的具體要求，并將其細(xì)化為具體的功能和性能指標(biāo)，從向根據(jù)這些需求信息提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。接著，經(jīng)過原理設(shè)計、器件選型、制版和電路調(diào)試等一系列步驟，設(shè)計完成了以微摔制器為核心，由擴(kuò)展存儲器、實(shí)時時鐘、串行通信電路、信號檢測和處理電路、電機(jī)驅(qū)動電路、人機(jī)接口電路等外圍電路組成的自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)硬件。并且根據(jù)實(shí)際需要，還專門設(shè)計出能夠?qū)τ布鈬娐愤M(jìn)行自動測試的軟件，以利于在批量制造時提高生產(chǎn)效率。隨后，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的軟件。這部分工作包括：）針對控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計了相應(yīng)的底層驅(qū)

3、動程序；）根據(jù)協(xié)議實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)與硬幣器、紙幣器和讀卡器等外設(shè)之間的會話程序；）完成了對應(yīng)用程序的設(shè)計，使得控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能?；诒菊n題的特點(diǎn)，還特別對軟件設(shè)計和實(shí)現(xiàn)中如何保證交易的安全性和可靠性問題進(jìn)行了研究。本課題設(shè)計的自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)完全能夠達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，智能程度較高，具有支持、等行業(yè)主流協(xié)議，支持?jǐn)?shù)據(jù)的統(tǒng)計及下載，銷售控制功能豐富，兼容性好等特點(diǎn)。這些優(yōu)勢在現(xiàn)場測試和驗(yàn)收的結(jié)果中也得到了很好的體現(xiàn)。采用該系統(tǒng)的自動售貨機(jī)目前已經(jīng)投入生產(chǎn)，并且出口到多個國家和地區(qū)，具有良好的應(yīng)用前景和商業(yè)價值。最后對本文的工作做了總結(jié)，并為后續(xù)的研發(fā)方向進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：自

4、動售貨機(jī)，微控制器，多點(diǎn)下傳總線（），數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)（），數(shù)據(jù)交換（）：（），），（），：，：；），：）；）；）（）；），：，（）（），（），¨目錄圖目錄圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖一圖一圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖禾圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖協(xié)議的串行通信位格式自動機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖自動售貨機(jī)的系統(tǒng)組成自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案中央處理器模塊電路原理圖地址鎖存和譯碼電路原理圖看門狗和復(fù)位電路原理圖擴(kuò)展存儲器電路原理圖的寄存器定義實(shí)時時鐘電路原理圖通信接口接插形式通信接口電路原理圖擴(kuò)展串口電路原理圖售貨檢測裝蜀和接口電路原理圖。熱敏電阻溫度傳感器熱敏電阻的特性曲線測溫電路的溫度輸信號電壓關(guān)系測

5、溫電路的溫度耗散功率關(guān)系。溫度檢測電路原理圖自動售貨機(jī)的貨裝置電機(jī)驅(qū)動電路原理圖電流檢測電路原理冬鍵盤接口電路原理圖液晶模塊接口電路原理圖自動調(diào)試軟件流程罔自動售貨機(jī)控制板硬件實(shí)物總體流程圖一程序文件的組織結(jié)構(gòu)控制器和外設(shè)之間的典型會話過程通信程序流程圖電機(jī)驅(qū)動程序流程圖的模數(shù)轉(zhuǎn)換時序鍵盤驅(qū)動程序流程圖短消息發(fā)送程序流程圖硬幣器初始化程序流程圖：硬幣器杏詢程序流程圖硬幣器找零程序流程冬。紙幣器仞始化程序流稃圖紙幣器查詢程序流程幽表目錄圖圖圖圖夸圖圖圖圖圖圖讀卡器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移示意幽讀器初始化程序流程矧讀卡器查詢程序流稃圖制冷控制板夜詢程序流程圖自動售貨機(jī)的兩種基本狀態(tài)，空閑狀態(tài)程序流稃圖銷售過程的

6、狀態(tài)轉(zhuǎn)移爾意圖¨¨銷售程序流程圖。無線數(shù)據(jù)終端模塊自動售貨機(jī)現(xiàn)場測試一¨目錄表目錄表需要主控板提供的端口列表銷售中使用的術(shù)語定義表自動售貨機(jī)的功能參數(shù)列農(nóng)需要統(tǒng)計的銷售數(shù)據(jù)微控制器端口功能定義通信接口線序定義熱敏電阻的電阻溫度特性液晶模塊寄存器功能定義控制板主要器件功耗電機(jī)的種運(yùn)行方式攝氏溫度與轉(zhuǎn)換結(jié)果的對應(yīng)表華氏溫度與轉(zhuǎn)換結(jié)果的對應(yīng)表協(xié)議對地址的分配和硬幣器的功能比較硬幣器指令列表的和紙幣器的功能比較紙幣器指令列表表表表表表表表表表乒表表表表表表表表各級別讀卡器的功能比較表讀卡器指令列表表讀卡器的銷售指令序列表制冷控制板指令列表銷售控制功能的邏輯關(guān)系表報管和提示

7、信息列表。自診斷故障信息列表現(xiàn)場測試項(xiàng)目一通信測試表表表表表現(xiàn)場測試項(xiàng)目卜外設(shè)功能測試表現(xiàn)場測試項(xiàng)目啪售功能測試東南大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名：斗叁日期：坦窆：垡！受東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔

8、，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布（包括刊登）論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布（包括刊登）授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。第章繡諗?shù)谡戮w論§課題的研究背景和意義鑫動辮贊極絡(luò)秀襻橇電一體純熬高掰智栽產(chǎn)瑟，娥翠逡璇予鼗本、羹爨等舔方發(fā)達(dá)罄家。年代以后，隨著防偽識別技術(shù)、數(shù)瑪技術(shù)、軟傳技術(shù)和測冷技術(shù)的發(fā)鼴，爨動售貨枧的霉靠蠛大大提離，逐澎成為髓提供鞠常生活用懿襁驤努的薪黧無入瘸鋪。褥到年代看期，自動倦貨機(jī)秣能夠畿接蓐卡潰費(fèi)，焉曼葵提供鵑服務(wù)功能魄蠢益多群純，囂裁經(jīng)過釣多年鶼發(fā)膜，騫麓售貨橇

9、這種薪鍪零磐形式濺經(jīng)登黼了世界上鰳多個篷家和縫區(qū)，特剮怒在美，囂、歐等黼家和麓融區(qū)，掰動售贊概凡擎無娃譽(yù)在。根據(jù)爨率自動售貨橇協(xié)會（）的統(tǒng)計，翻本國內(nèi)有大約萬臺自渤售貨梳，其中脊萬臺用淶銷售飲料，通過囊動餐貨轆瀣售麴商燕多達(dá)余種，平均每入裁攘有薹螽蠡動售貨橇。耱魄之下，囂蘺豳蠹的自動售貨機(jī)規(guī)模并不太，且必分布在大城市中。但是筇奧運(yùn)會和年馓博會的目益臨近為串黧鑫動售貨瓿產(chǎn)盈豹發(fā)鹺帶來了歷史魅戇楓逡，羲計裂戒熬麓辯巾懣熬鑫動焦貨視市場騫袋將達(dá)到了了臺，融此帶動的年生產(chǎn)總值將達(dá)到億元之巨溺。箍著科技囂不斷迸滲，新裂自動售貨橇芷贛蓊筵加糟能霉藝、人性化和網(wǎng)絡(luò)純的方向繳矮，餓新經(jīng)酶凌縫設(shè)謄屢爨苓窮，繪入

10、稻生活帶來充分豹纜剃幫舞瓣技約享受。轉(zhuǎn)統(tǒng)鰉自動售貨撬般港害飲料糨零食等小潴品，德是可黼可系公司的款數(shù)碼自動售貨梳除了飲料之舛，還融售游戲、照片甚至是手鞔鈴聲，并支持頹客逶過移麓運(yùn)營藏強(qiáng)玎公靄豹手梳進(jìn)紛季孝費(fèi)，數(shù)吸學(xué)年輕消費(fèi)者淄。據(jù)撮邀，售數(shù)碼榴機(jī)、香水和播放器等高檔消費(fèi)矗的自瀚售贊祝最避也在燕國的機(jī)場霸夭賣場鬃稅身了喇。雋了繅護(hù)未成年入，一般鐫售滔類琴煺孳夔爨渤售爨規(guī)都賽裝有身份談苗裝鬟，逶過羥摟諸鰹駕駛執(zhí)照等身份誕鞲來稔查颥鬻靛年齡，箍地公溺更楚推出了其有入臉識嬲裝置的香滔銷售枧，遵過瑟部特緩來判簌矮客楚否已縫藏年。此終，鉚公蠲還撩窶了其育人工藿戇，爵酸和顧客進(jìn)行簡犖語言交流的魏動售贊橇。富

11、士囀器零倦系統(tǒng)公司（）熬純教品叛賣視麓夠現(xiàn)場掏攝弗合成數(shù)碼穩(wěn)舜，瑕震示黷客使耀菜種純妝菇螽靜形象，幫助女榷選擇最適合的億妝樣式。猩不久的未來，甚至還會磁現(xiàn)能搬據(jù)顧客的偏好和健康狀況提供意覓的自動售貨撬緩。凝型鰓自動袋貨撬增艇了對信舅母、佬慎卡，代金卡等饕瑗金支付模式戇支持，這就使交易過程交褥更熬安全黎使稠。據(jù)統(tǒng)計，磊禱美圜鯰萬臺趣動轡貨輥中懿有，萬鴦左右髓夠支持卡溥費(fèi)，最避該匡最大豹魂子交器設(shè)備測造裔公司（，二）室蠢將袋手秀攀達(dá)國際（）和哥辯酊樂公司抱它的囂現(xiàn)念支付終端安裝到全甍豁鞫臺叁動售貨撬上戮。無線警梳紂贊嘲、贛瑗金卡囂費(fèi)等支紂手段將鏹底蔽變?nèi)说逶隗粍邮圪澼佂寥餄①M(fèi)習(xí)慣。鼴終鞴對成熟赫技

12、漆與孛隰自動鏘贊瓿簾場熬快速發(fā)展，凳拜發(fā)鬻產(chǎn)自旗簧贊稅控銷系統(tǒng)瓣供一令良好的契巍。我隧從年彈始是本穢韓困零避盤渤售貨桃，年掰割出籌一臺溺產(chǎn)：自動鵲貨稅攀今，已經(jīng)商數(shù)家公黿移科研謦位對自動售嫠杌迸季子自主耩發(fā)鞠生產(chǎn)瀚。鏹赫，潮辯金碼公司與中南大學(xué)會笙，在貨搿識戮設(shè)備、鑫動袋燙楓熬爹研發(fā)每制造、管遴系統(tǒng)平臺等方巍均畜產(chǎn)晶推向幫場，膏穗奧氍瑪商用設(shè)備商限公鐲開發(fā)出能夠?qū)崿F(xiàn)避程管蠖和手機(jī)購物等功簸的遠(yuǎn)耬控東南大學(xué)碩上學(xué)位論文制模塊，天津南開戈德公司的自動售貨機(jī)在整機(jī)方面占據(jù)了相當(dāng)?shù)氖袌龇蓊~。但是相比前述的國外先進(jìn)設(shè)計，我們必須承認(rèn)目前國內(nèi)的研發(fā)水平還相對落后。例如，國產(chǎn)自動售貨機(jī)大多功能簡單，幾乎沒有

13、任何智能化設(shè)計，機(jī)器能接收硬幣和小額紙幣，使用起來不方便，而且更關(guān)鍵的是沒有任何促銷功能商晶價格同周圍的便利店相比沒有優(yōu)勢。而國外的自動售貨機(jī)商品售價町以浮動，促銷策略也。分靈活，與便利店為鄰的自動售貨機(jī)出售的商品反而更便宜。因此，中國消費(fèi)者。般對自動售貨機(jī)的町靠性、易用性心存疑慮，這就更使得自動售貨行業(yè)在中國發(fā)展緩慢。如果能夠開發(fā)出一種智能化程度更高，更加可靠易用的自動售貨系統(tǒng)，將有助于自動售貨機(jī)的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用，有利于生產(chǎn)，家提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，搶占市場份額，創(chuàng)造更多的價值。§。課題的主要理論和技術(shù)§自助設(shè)備領(lǐng)域的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)規(guī)范針對自動售貨機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展，世界各

14、個地區(qū)與國家紛紛成立了專門的組織，主要有世界自動售貨協(xié)會（）、美國自動售貨協(xié)會（）、歐洲動售貨協(xié)會（）、日本自動售貨機(jī)協(xié)會、歐洲自動售貨制造商協(xié)會（）等。這些組織在該領(lǐng)域制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，對推動整個自動服務(wù)行業(yè)的發(fā)展起了重要的作用。協(xié)議塒目前，在助設(shè)備領(lǐng)域普遍采用內(nèi)部通信協(xié)議一一協(xié)議（）作為控制器與外設(shè)之聞的通信協(xié)議。該協(xié)議由、和三家組織共同制定，實(shí)際上是波特率為的從犁串行總線協(xié)議，并且為每一類外設(shè)都分配了固定的地址。根據(jù)協(xié)議，通信格式為每字節(jié)兒位：位起始位位數(shù)據(jù)位位模式位位停：位，如圖所示。圖協(xié)議的串行通信位格式控制器在總線上以廣播方式發(fā)送命令，第一字節(jié)為地址（高位地址低位指令），該

15、字節(jié)被所有的外設(shè)讀取，但只有符合地址的外設(shè)才處理其后的數(shù)據(jù)字節(jié)?？刂破飨蛲庠O(shè)發(fā)送時，模式位置表示發(fā)送地址，置表示發(fā)送數(shù)據(jù)；外設(shè)向主機(jī)發(fā)送時，模式位置表示發(fā)送完畢?？刂破飨蛲庠O(shè)發(fā)送的一條完整指令一般由個地址字節(jié)若干數(shù)據(jù)寧節(jié)個校驗(yàn)和（）字節(jié)構(gòu)成，外設(shè)的應(yīng)答有以下幾種情況：確認(rèn)（），未確認(rèn)（），重發(fā)（），數(shù)據(jù)（若干數(shù)據(jù)字節(jié)個字節(jié)）。協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)足簡單明了，可靠性高，易于擴(kuò)展，并且有眾多的外設(shè)廠商支持。為了提高兼容性，開發(fā)主控板時麻參照該協(xié)議設(shè)計與外設(shè)的接口。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)自動售貨機(jī)在為消贊者帶來方便的同時，其分布零散的特點(diǎn)也為經(jīng)營者在監(jiān)控、管理、維護(hù)等第章緒論方面帶來很大的不便。為了解決這一問題，一方面，控

16、制器應(yīng)該具仃較為完濘的管理手?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計功能，這些數(shù)據(jù)具體包括商品銷售情況、運(yùn)營收入、異常報告以及運(yùn)行設(shè)簧等，并能夠提供簡睢易用的數(shù)據(jù)下載接日；另一方面，隨著無線通訊技術(shù)的發(fā)展，采用無線網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)將是自動售貨機(jī)行業(yè)應(yīng)用發(fā)展的方向，可在很大程度上節(jié)省人力資源，降低管理成本，提高工作效率。但是這樣。來又產(chǎn)生了一系列新的問題：需要傳送的數(shù)據(jù)到底有哪蝗？具體的定義如何？不同廠商提供的設(shè)備之間能否兼容這些數(shù)據(jù)？組織制定的（）標(biāo)準(zhǔn)就著眼予解決以【：閥題。該數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)研究了自動售貨機(jī)在銷售過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，并對其具體意義和數(shù)據(jù)類型等都做了明確的規(guī)定。遵循該標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計和發(fā)送模塊，即使是不同廠商之問的

17、設(shè)備，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)栩互傳送，這樣就使自動售貨機(jī)運(yùn)營商在維護(hù)管理起來更加方便?？梢宰鲆粋€形象的比喻，如果說協(xié)議解決了自助設(shè)箭領(lǐng)域內(nèi)語言的統(tǒng)一問題，那么標(biāo)準(zhǔn)就解決了該領(lǐng)域內(nèi)度量衡的統(tǒng)一問題，讓溝通變得沒有障礙。§無線網(wǎng)絡(luò)和短消息業(yè)務(wù)（）全球數(shù)字移動通訊系統(tǒng)足園家投資建設(shè)的移動蜂窩通訊系統(tǒng)。系統(tǒng)除提供話音業(yè)務(wù)外，還提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、短消息、務(wù)（）等多項(xiàng)功能。本課題將要使用的就是其短消息業(yè)務(wù)。的短消息業(yè)務(wù)分為兩種：點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)和短消息小區(qū)廣。播務(wù)，但前短消息小區(qū)廣播業(yè)務(wù)還沒有開放。點(diǎn)對點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)能使數(shù)據(jù)移動通信網(wǎng)的用戶可以發(fā)：或接收長度有限的數(shù)據(jù)或文字信息，并且短消息的收發(fā)小影響通話：短

18、消息業(yè)務(wù)叮以使網(wǎng)絡(luò)端知道被叫方是畬已經(jīng)收到短信息，如果發(fā)送失敗，被叫方?jīng)]有回答確切消息，網(wǎng)絡(luò)一側(cè)會保留所傳的消息，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)被叫方能被叫通時，消息能被重發(fā)以確保被方能收到。發(fā)送和接收短信息有一種方式：和。，日前已經(jīng)很少使用：是純文本方式，可使用同的字符集，從技術(shù)上說也可用于發(fā)送中文短消息，但國內(nèi)手機(jī)基本上不支持，豐要用于歐莢地區(qū)。比較簡單，而且不適合做自定義數(shù)據(jù)傳輸。被所有手機(jī)支持，可以使用任何字符集，這也是手機(jī)默認(rèn)的編碼方式。短消息業(yè)務(wù)利用信令信道傳輸。它不用撥號建立連接，直接把要發(fā)送的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務(wù)中心，由短信息服務(wù)中心再發(fā)送給最終的信宿。短消息服務(wù)其有以下特點(diǎn)：短消息

19、服務(wù)是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)型的非電路犁通信方式，每次通信傳輸一條消息，從消息發(fā)送到接收一般大約需要幾秒到十幾秒的時間；中的短消息最大報文長度由報文傳送單元（）最大幀長度直接得到，為字節(jié)，即個比特碼編碼。短信息服務(wù)不占用通話信道，通信費(fèi)用低，通信時不需要撥號，因此特別適用丁通信頻率較密，但不需要建立直接電路連接的應(yīng)用場合。§有限狀態(tài)自動機(jī)自動機(jī)理論”【研究抽象計算裝置或者“機(jī)器”，起源于世紀(jì)年代圖靈的研究。起初研究者用自動機(jī)理論為人腦功能建立模型，后束發(fā)現(xiàn)這些自動機(jī)對于其它一些領(lǐng)域也極為有用。特別是有限狀態(tài)機(jī)，是研究許多重要類型的硬件和軟件的有用模型，它的一些重要的應(yīng)用包括：數(shù)字電東南大學(xué)碩士

20、學(xué)位論文路的設(shè)計和性能檢查軟件，典型編譯器的“詞法分析器”，文本手描與識別軟件，通信協(xié)議或安全交換信息協(xié)議的驗(yàn)證軟件。等等有限狀態(tài)機(jī)包括了一些狀態(tài)和在響應(yīng)輸入時發(fā)生的狀態(tài)之問的轉(zhuǎn)移，具體是指：有限的狀態(tài)集合，其中包括了初始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)；有限的輸入符號集合：狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，以一個狀態(tài)和一個輸入符號為變量，返回一個狀態(tài)，通常記作：（，口）（）因此，有限狀態(tài)機(jī)可以表示為：彳（，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是對有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)行描述的一種直觀方法。狀態(tài)轉(zhuǎn)移冬定義如下：對中每個狀態(tài)，存在一個頂點(diǎn)；（）對中每個狀態(tài)和中每個輸入符號，設(shè)（，），有從頂點(diǎn)到頂點(diǎn)的箭弧。如果有幾個輸入符號導(dǎo)致從到的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，則轉(zhuǎn)移圖有一個由這些符號列

21、構(gòu)成的箭弧。根據(jù)上述定義，（）式可以用如圖所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖描述。圖自動機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖通過對自動售貨系統(tǒng)的分析，可以恰當(dāng)?shù)亟⑵鹚挠邢逘顟B(tài)機(jī)模型，然后利用自動機(jī)理論中的概念和方法，就能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行分析和優(yōu)化。§課題研究內(nèi)容本課題是自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)（，）的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，最終口標(biāo)是設(shè)計完成控制系統(tǒng)的硬件電路實(shí)物，編寫出相應(yīng)的控制軟件，最后完成系統(tǒng)的調(diào)試工作。一個典型的自動售貨系統(tǒng)如圖所示，整個系統(tǒng)由主控板、制冷控制板、貨幣；！別裝胃、商品輸送裝置、傳感器和檢測器、入機(jī)交互裝置和數(shù)據(jù)處理裝置等部分組成。其中主控板是自動售貨機(jī)的核心。主要功能是協(xié)調(diào)各外設(shè)實(shí)現(xiàn)銷售功能，具體包括：保存相關(guān)的運(yùn)行參

22、數(shù)，設(shè)置各種工作方式：查詢貨幣識別裝置，如讀卡器、硬幣器和紙幣器等，獲得顧客的投幣值；查詢鍵盤，得到顧客選擇的商品序號；在顯示器上顯示相關(guān)信息，協(xié)助顧客完成購買；控制商品輸送裝置中的電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且檢測；品是含被送出；記錄指定的銷售統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并且能夠以有線或者無線的方式發(fā)送給運(yùn)營商。第章緒論島焉客圖自動售貨機(jī)的系統(tǒng)組成自動售貨機(jī)使用的貨幣識別裝置由其它廠商生產(chǎn)，都支持協(xié)議，而課題所研究的控制系統(tǒng)也參照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計對應(yīng)的接口，以便與它們通信。因此本課題并不涉及貨幣的識別技術(shù)、射頻卡通信技術(shù)等領(lǐng)域的內(nèi)容，而是研究如何通過通信協(xié)議獲得貨幣外設(shè)返回的信息，例如顧客的投幣金額，以及如何操作貨幣外設(shè)完成如

23、找零、退幣等功能。系統(tǒng)的控制對象足自動售貨機(jī)中包括商品輸送系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、貨幣識別系統(tǒng)等電氣設(shè)備在內(nèi)的諸多部件，并且還要對溫度、光線等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，在硬件上要設(shè)計出對應(yīng)的驅(qū)動電路、接幾電路以及信號檢測和調(diào)理電路等。由于包括機(jī)柜在內(nèi)的所有外圍設(shè)備均由課題的合作單位提供，因此這些外圍設(shè)備的具體功能原理，例如商品如何被送出自動售貨機(jī)，制冷設(shè)備的工作原理等內(nèi)容并不在本文的研究范圍之內(nèi)，后文只在涉及到時才進(jìn)行簡要的介紹。本文研究如何使這些控制對象協(xié)調(diào)運(yùn)作以實(shí)現(xiàn)整體功能。本課題的自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)，從硬件上可以分為主控板和制冷控制板兩部分。其中主控板完成了大部分的控制功能，而制冷控制板只用來

24、對壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等制冷設(shè)備進(jìn)行控制，并且通過協(xié)議和豐控板通信，以獲取設(shè)置的運(yùn)行參數(shù)并報告運(yùn)行狀態(tài)。這種分開設(shè)計方式一方面是為了提高系統(tǒng)對制冷設(shè)備控制的可靠性，另一方面允許運(yùn)營商可以根據(jù)用途不同來自由選裝制冷設(shè)備和制冷控制板，增強(qiáng)了自動售貨機(jī)配置的靈活性。制冷控制板的具體設(shè)計由本課題的合作者另文介紹，因此本文不再涉及對制冷系統(tǒng)的操作和控制，但是對于主控板和制冷控制板之間的通信以及如何進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)同步等問題，仍將將霞點(diǎn)討論。自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的軟件也包括兩部分：面向維護(hù)人員的服務(wù)模式軟件和面向顧客的銷售模式軟件。在服務(wù)模式下停止銷售商品，維護(hù)人員設(shè)置自動售貨機(jī)運(yùn)行的一系列參數(shù)：在銷售模式下顧客

25、能夠購買商品，這也是自動售貨機(jī)的默認(rèn)作模式。由于課題分工的關(guān)系，本文設(shè)計和實(shí)現(xiàn)了自動售貨機(jī)銷售模式的軟件功能，即默認(rèn)所有的運(yùn)行參數(shù)都已經(jīng)存在，并涉及如何修改和保存這些參數(shù)。服務(wù)模式軟件南本課題的合作者另文完成。東南大學(xué)碩士學(xué)位論文自動售貨機(jī)的先進(jìn)性和鉀能化程度在很大程度上取決于其控制軟件的設(shè)計。本課題研究的自動售貨機(jī)具有豐富的銷售控制選項(xiàng)和完善的銷售統(tǒng)計功能，這些都有賴于軟件實(shí)現(xiàn)，因此對自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)是本課題的重要內(nèi)容。§。本文章節(jié)安排本文基于對一個實(shí)際的新瓔自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)展開研究，介紹整個系統(tǒng)的設(shè)計思路、方案選擇、實(shí)現(xiàn)方法和測試過程，具體內(nèi)容安排

26、如下：第一章作為引言，介紹課題的背景和意義，目前行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀以及尚需要解決的問題，同時簡要介紹了此類課題需要涉及的主要理論和技術(shù)。第二章詳細(xì)介紹課題情況，包括對硬件設(shè)計和軟件設(shè)計方面進(jìn)行細(xì)致的需求分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行方案論證，確定最終的技術(shù)實(shí)施方案。第三章敘述了自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計。包括從器件選型、原理設(shè)計、制版，直到最后硬件調(diào)試的整個過程。在本節(jié)的最后還根據(jù)工程需要，結(jié)合具體情況，設(shè)計實(shí)現(xiàn)了硬件自動調(diào)試環(huán)境。第章對控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了介紹。控制系統(tǒng)的軟件分為三個部分：底層驅(qū)動程序、會話程序和應(yīng)月程序。最后對軟件設(shè)計中如何保障安全性和可靠性進(jìn)行了特別的討論。第五章介紹系

27、統(tǒng)的現(xiàn)場測試和驗(yàn)收情況。第六章對本文的工作做了一個總結(jié)，并且為后續(xù)的研發(fā)工作迸行了展望。第章需求分析和總體方案設(shè)計第章需求分析和總體方案設(shè)計對項(xiàng)目進(jìn)行完備的需求分析是課題成功的基礎(chǔ)。如果對用戶的需求把握不清楚就急于開始設(shè)計工作，到最后往往達(dá)不到設(shè)計要求，只能夠返工重來，極大地浪費(fèi)了時間和人力物力。因此，需求分析工作對整個課題的成功至關(guān)重要【。§硬件需求分析自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件電路是自動售貨桃的核心，設(shè)計出的最終產(chǎn)品是一塊成品電路板，外形尺寸規(guī)格為×，凈高小超過，四角各有一個直徑的安裝孔，孔中心距離邊緣。該電路板需要提供以卜功能：通過總線與硬幣器、紙幣器和讀卡器等外設(shè)相連

28、，定時查詢投幣或插卡，符合標(biāo)準(zhǔn)，有個以上的接；提供必要的人機(jī)接口，如鍵盤和顯示器等，顯示方式采用數(shù)碼顯示或液晶濕示；執(zhí)行機(jī)構(gòu)方面，應(yīng)能夠提供一定數(shù)量的電動機(jī)驅(qū)動接口。在自動售貨機(jī)中電動機(jī)用來驅(qū)動貨道里出貨裝置旋轉(zhuǎn)，使商晶送劍顧客手中，晟大可擴(kuò)展到個貨道：能夠?qū)σ韵聽顟B(tài)進(jìn)行檢測和處理：商品是否被送出、商品存儲溫度、機(jī)柜門開關(guān)、模式按鍵切換、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流等；連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備（）和（）等數(shù)據(jù)載設(shè)備，實(shí)現(xiàn)管理信息的無線或者有線發(fā)送，兇此需要提供接口或者接口；具有一定容螢的非易失存儲器，能夠保存桶莢的運(yùn)行參數(shù)；配置有實(shí)時日歷時鐘，系統(tǒng)可以顯刀÷實(shí)時時問；可與制冷控制板連接并通信；使用外部提供的

29、雙路電源供電，可以在，或，兩種電源規(guī)格之問進(jìn)行選擇，無需另行設(shè)計備用乜源：電氣安全性方面，應(yīng)參照現(xiàn)行相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)【兒腳和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)需求分析，可以對控制系統(tǒng)硬件電路提供的功能有一個整體上的把握。該電路是以中央處理模塊為核心的微控制系統(tǒng)，除了包含必要的配套電路和外圍器件，還提供各種接和外設(shè)相連接。這些外設(shè)包括以下幾類：支持協(xié)議的貨幣外設(shè)，包括硬幣器、紙幣器以及讀卡器等。這些外設(shè)采用標(biāo)準(zhǔn)的針接口和自動售貨機(jī)挖制器連接。出貨裝置的驅(qū)動電機(jī)。自動售貨機(jī)的出貨裝置由一排排的貨架組成，每一排貨架都有若干被微電機(jī)驅(qū)動的貨道，可以把顧客購買的商晶送出來。設(shè)計中的自動售貨機(jī)控制器應(yīng)該能夠控制多達(dá)個這種

30、微電機(jī)。售貨檢測器，用來判斷購買的商品是否送到顧客手中，還可以發(fā)現(xiàn)商品是否已經(jīng)售完缺貨。信號為開關(guān)最，由自動售貨機(jī)控制器為其提供電源。柜門開關(guān)檢測器。用來檢測自動售貨機(jī)柜門的開關(guān)狀態(tài)，信號為開關(guān)量，使控制軟件進(jìn)入不同的：作模式。溫度檢測器，一路榆測存儲空日溫度，。路檢測制冷設(shè)備農(nóng)面溫度。采集到的溫度值在經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換（）后送給中央處理模塊。人機(jī)交互設(shè)備，包括顯示和輸入鍵盤。數(shù)據(jù)傳送設(shè)備，如無線的設(shè)備和自線的下載器等，采用串口連接。東南大學(xué)碩士學(xué)位論文綜上所述，需要控制系統(tǒng)硬件電路提供的接口如表所示：表需要主控板提供的端口列表用途與外設(shè)通信驅(qū)動出貨裝置端口名稱總線電機(jī)控制數(shù)量（組）備注參照協(xié)議設(shè)計

31、最多個電機(jī)售貨檢測柜開關(guān)溫度檢測顯示鍵盤輸入售貨檢測門開關(guān)檢測溫度檢測人機(jī)接口人機(jī)接口開關(guān)量信號輸入開關(guān)肇信號輸入模擬量信號輸入?yún)⒄找壕K說明書設(shè)計使用矩陣式按鍵鍵盤數(shù)據(jù)傳送接口、針接口§軟件需求分析為了準(zhǔn)確描述需求，首先有必要對自動售貨機(jī)軟件流程中的專業(yè)術(shù)語進(jìn)行定義，如表所示。表名稱銷售銷售中使用的術(shù)語定義表定義銷售即商品的交付，當(dāng)且僅當(dāng)以下情況：測試銷售、免費(fèi)銷售或者付費(fèi)銷售。免費(fèi)銷售足指不需查詢價格表而直接巾某些特定條件，如系統(tǒng)功能設(shè)置、免費(fèi)購物卡、鑰匙等，觸發(fā)的一次無需付費(fèi)的銷售。折扣、提價和多付費(fèi)等都不是免費(fèi)銷售。即使足售價設(shè)置為的商品，如果不滿足上述條件，也不能被視為免

32、費(fèi)銷售。涓試銷售是指由特定功能（例如系統(tǒng)設(shè)置）觸發(fā)的，為了測試自動售貨機(jī)功能目的而進(jìn)行的銷售。免費(fèi)銷售融現(xiàn)金銷售測試銷售計費(fèi)銷售計費(fèi)銷售在銷售過程中查詢價格衰，即使是售價為的商品也是計費(fèi)銷售?，F(xiàn)金銷售是使用硬幣或者紙幣的計費(fèi)銷售。折扣（含折扣），提價和多付費(fèi)等都適用，：現(xiàn)金銷售的情況。非現(xiàn)金銷售混合銷售非現(xiàn)金銷售是借助于非現(xiàn)金外設(shè)完成的計費(fèi)銷售。折扣（含折扣），提價和多付費(fèi)等都適用十非現(xiàn)金銷售的情況。混合銷售足指自動售貨機(jī)可以同時使用兩種及以上的支付手段，如現(xiàn)金和非現(xiàn)金折扣足由于特殊情況從商品定價中減去的值，適用于現(xiàn)金銷售和非現(xiàn)金銷售。提價是由于特殊情況在商品定價上增加的值，是事先設(shè)定好的，適

33、用于現(xiàn)金銷售和非現(xiàn)金錆售。多付費(fèi)是指在銷售中由于自動售貨機(jī)零錢不足等偶然原圜而使消費(fèi)者多支付的費(fèi)用。折扣提價多付費(fèi)注：提價足事先安排的價格上調(diào)，向多付費(fèi)則是由丁偶然原閃造成的。在參考國外相關(guān)產(chǎn)品的先進(jìn)設(shè)計，并且結(jié)合生產(chǎn)廠家的要求之后，確認(rèn)待開發(fā)的自動售貨機(jī)主控系統(tǒng)軟件應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：簡單易用的操作模式，友好的人機(jī)界面，可靠的銷售流程：靈活的支付手段，支持同時使用現(xiàn)金和非現(xiàn)金的混合交易模式：銷售功能強(qiáng)大，具有靈活的銷售策略，例如組合銷售、定時折扣、免費(fèi)商品、促銷商品、定時禁售等；第章需求分析和總體方案設(shè)計能夠監(jiān)測存儲溫度變化，對需要低溫保存的商品進(jìn)行健康安全檢查；完備的售貨過程榆查下段：支持國

34、家語寄顯示；提供完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，支持有線和無線兩種數(shù)據(jù)傳輸方式。下而就按照功能劃分對閂動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)需求進(jìn)行其體描述。上電初始化上電開機(jī)之后，控制器首先進(jìn)行初始化，初始化的內(nèi)容包括：系統(tǒng)存儲器自檢：讀取運(yùn)行參數(shù)：檢查電機(jī)配置情況；計算商品的最大價格；復(fù)位顯示模塊，并顯示相應(yīng)的提示初始化字符；檢測外設(shè)類型，控制器應(yīng)讀取外設(shè)所支持的幣種，當(dāng)使用美元、加拿大元、港元等時，將自動在顯示幣值時添加前綴。如果在交易過程動售貨機(jī)掉電，那么重新開機(jī)后，上一次交易的投幣值將會丟失，相應(yīng)的電機(jī)也有叮能沒有停留在初始位置，因此該貨道電機(jī)在下一次售賣時將比正常的行程稍短或稍長。初始化之后，自動售貨機(jī)默認(rèn)進(jìn)

35、入銷售模式。銷售模式是自動售貨機(jī)的正常工作狀態(tài)，在該狀態(tài)下控制器按照后文的描述運(yùn)行?？臻e狀態(tài)守閑狀態(tài)下，自動售貨機(jī)控制器監(jiān)控所有的外設(shè)以及鍵盤輸入，顯示預(yù)先設(shè)置的歡迎信息，如“！”如果硬幣器中存儲的找零硬幣低于一定值，系統(tǒng)應(yīng)顯示“”。無論顧客是投幣還是捅卡，系統(tǒng)顯示投幣總額或者購物卡的余額。如果投幣后分鐘之內(nèi)顧客不按鍵盤選商晶，則系統(tǒng)發(fā)出提示音；如果分鐘之內(nèi)仍沒有選擇，系統(tǒng)就沒收投幣，恢復(fù)顯示空閑狀態(tài)的信息。在投幣后的分鐘內(nèi)，顧客可以按遐幣鍵請求退幣，控制器收到該請求后判斷是否允許為顧客退幣。接收硬幣控制器能夠啟用或者禁止硬幣器的接收硬幣功能。在出售、找錢以及設(shè)置運(yùn)行參數(shù)時，觸發(fā)自動售貨機(jī)禁止

36、接收硬幣功能。投幣過程中如果累計投入金額超過了最大價格，也會觸發(fā)自動售貨機(jī)禁止接收硬幣功能。接收紙幣控制器能夠啟用或者禁止紙幣器的接收紙幣功能。在售、找錢以及設(shè)置運(yùn)行參數(shù)時，觸發(fā)動售貨機(jī)禁止接收紙幣功能。投幣過程中如果累計投入金額超過了最人價格，也會觸發(fā)自動售貨機(jī)禁止接收紙幣功能。對紙幣器的控制還和硬幣器有關(guān)。首先，系統(tǒng)需要不斷榆測硬幣器是否正常，只要不能接收硬幣，就必須禁止接收紙幣功能。然后，系統(tǒng)還需要檢測硬幣器內(nèi)硬幣的存量，只要某一幣值的硬幣東南大學(xué)碩士學(xué)位論文數(shù)目低于個時，就停收紙幣。只收硬幣。而且如果收到的紙幣面值太大，超過了所有存儲的硬幣的面值之和時，也不能接收該紙幣。使用購物卡讀卡

37、器是進(jìn)行非現(xiàn)金交易的外設(shè)，本系統(tǒng)既可以進(jìn)行單獨(dú)的現(xiàn)金銷售或者非現(xiàn)金銷售，又可以進(jìn)行現(xiàn)金和非現(xiàn)金的混合銷售，因此硬幣器和讀卡器町以自由組合安裝。使用購物卡時，購物卡內(nèi)的金額可以和已投入的現(xiàn)金金額累加。購買成功后先從現(xiàn)金】扣除相應(yīng)金額，現(xiàn)金不足時就從購物卡中扣除。選擇并購買商晶如果顧客沒有投幣，那么通過鍵盤輸入商品的編號就呵以查詢到相應(yīng)的價格。輸入第個字符時，系統(tǒng)發(fā)出聲提示音并且最多顯示秒鐘，在這秒內(nèi)薦輸入第個字符，系統(tǒng)會再次發(fā)出提示音，表示顧客已經(jīng)做出了選擇，系統(tǒng)將顯示商品的編號以及價格。如果顧客在投幣之后輸入商品編號，系統(tǒng)將進(jìn)入銷售狀態(tài)，依次進(jìn)行以下檢查：健康安全檢查，即存儲溫度沒有超過設(shè)定值；）商品沒有被設(shè)置成禁止銷售（本系統(tǒng)具有把商品設(shè)置為和特定時問段內(nèi)禁止銷售的功能）：對應(yīng)貨道上的電動機(jī)工作正常；）顧客的投幣足夠。以上項(xiàng)檢查中，只要其中任何一項(xiàng)不通過，該次銷售過程就中：。如果第項(xiàng)或者第項(xiàng)檢查沒有通過，系統(tǒng)提示：“”，請顧客選擇其它商品：如果第項(xiàng)檢查沒有通過，系統(tǒng)提示：“”，表示該商品何時可以銷售：如果第項(xiàng)檢查沒有通過，則顯示“才能購買?！?，表示顧客投幣不足，需要繼續(xù)投幣通過了這項(xiàng)檢查，系統(tǒng)還判斷如果銷售成功能否為顧客找零。如果不能找零，系統(tǒng)應(yīng)止銷售并且退還顧客的投幣，顯示“空閑狀態(tài)?！?，提示顧客投入零錢購買，然后進(jìn)入如果通過了以上所有的檢奄，系統(tǒng)會驅(qū)動相應(yīng)貨道的電動機(jī)