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、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值變化來判斷是否機器內部有飲料被拿走，通過報警器來確保學校同學不會隨意拿商品，通過讀卡器來進行認證學生身份和扣取金額。該系統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計的預期目的，具有很高的應用推廣價值。

【關鍵詞】智能冰柜 讀卡器 重力傳感器

隨著社會的發展，科技的發展也不斷進步，現在的社會越來越向智能化方向發展。射頻識別，RFID（Radio Frequency Identification）技術，又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。而如今，射頻識別已經廣泛的應用在各行各業，例如：

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

（2）零售行業：由沃爾瑪、麥德隆等大超市一手推動的RFID應用，可以為零售業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，減少商品偷竊現象等好處。

（3）制造業：應用于生產過程的生產數據實時監控，質量追蹤，自動化生產，個性化生產等。射頻識別系統的組成部分為：閱讀器、應答器和應用軟件系統。應答器通常的內部結構為：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。應用軟件系統：是應用層軟件，它的功能是把收集的數據進一步處理，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會對商品產生擠壓力，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反而存進收錢區內。

（4）智能售貨機的紙幣器口不往里吸錢。因此設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校同學不要隨意拿商品，通過讀卡器來進行認證學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 系統整體結構框架設計

整個系統主要包含兩個部分：硬件部分和軟件部分，兩部分是通過數模轉化和2，3，4g網絡進行通訊的。該智能冰柜內共有兩層的飲料，每一層有32個重力傳感器。我們為每一個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。當傳感器上的數值變為0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，系統的整體框架圖如圖1所示。

2 系統硬件設計

系統的硬件主要含有：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。系統的主要硬件連接設計如圖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送到銀聯的平臺，銀聯平臺識別相關信息之后會將扣款信息發送到發卡銀行，經發卡銀行確認之后，再回發信息至銀聯平臺。

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，發送燈閃動，開始拔號，由通訊協議確定交換機和POS之間的信號握手確認等，之后才開始POS的數據交換，信號通過MODEM電路收發信號;完成后掛斷，結束該過程。其包括的射頻模塊在與讀卡器相連的卡槽底部。所說卡槽的具體結構是銀聯取款機的卡槽，主要作用就是將卡吞進機器進行識別學生的信息，并且在交易完成學生將門關上的時候才吐出卡，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，其主要結構為128×8位內部RAM·32可編程I/O線、兩個16位定時器/計數器和5個中斷源。本系統中的一個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鍵判斷中心。單片機AT89C51的外觀結構如圖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，配以相應硬件電路，完成驅動電磁執行器并檢測其驅動電流值、接收傳感器送來的報警信號、發送數據等功能。單片機將每次開鎖操作和此時電磁執行器的驅動電流值作為狀態信息發送給智能監控器，同時將接收來自傳感器接口的報警信息也發送給智能監控器，作為智能化分析的依據。在本系統中它主要擔當著開關冰柜門的作用。讀卡器識別出為的有效信息后開鎖，學生主動將冰柜的門推回，使冰柜上的電子鎖鎖住，作為卡槽彈出學生卡的條件，也是交易的最后結束條件。

3 系統軟件設計

首先由學生將學生卡插入卡槽中被讀卡器讀取判斷卡是否為有效學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的余額，并且打開電子鎖，學生開始拿走想要的商品，依據8*8矩陣鍵盤的方法劃定兩個范圍，規定0-31為4元區，32-63為5元區，當某一個重力傳感器的示數變為0時，扣除相應的金額。當學生將門關閉使電子鎖鎖上的時候，微處理器控制卡槽內的傳動結構，將學生卡推出來，結束整個交易流程。系統的軟件流程如圖4所示。

4 結束語

設計的一種智能售飲料冰柜具有較好的商品交易的體驗感。使用校園卡應用銀聯吞吐卡槽的結構，配合電子鎖的應用，再加上自動扣除金額的設計，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省了一定的時間，且交易更加的穩定方便。實際推廣的應用價值大，市場前景廣闊。

參考文獻

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