CN109493509B - 一种自动售货机的控制系统和其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动售货机的控制系统和其控制方法，包括控制板、GPRS通讯模块和触摸液晶屏模块，所述控制板由单片机、单片机外围电路、光栅检测电路、矩阵控制端口电路、电机驱动电路和拔码开关组成，控制板设于所述自动售货机的主柜内部，单片机外围电路、光栅检测电路和拔码开关通过导线与所述单片机连接，所述单片机控制矩阵控制端口电路和电机驱动电路，所述单片机通过总线与触摸液晶屏模块、副柜连接，所述单片机和GPRS通讯模块通过串口收发线连接；本发明基于矩阵控制的售卖机控制板，只需要很少的外围电路就能实现大容量、多货道、多控制信号功能，降低了硬件电路使用，同时提高控制的信号，降低硬件成本，还以自动配置的方式可扩展售卖机副柜。

Description

一种自动售货机的控制系统和其控制方法

技术领域

本发明涉及自动售货机控制技术领域，特别是涉及一种自动售货机的控制系统。

背景技术

自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易，是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。目前的自动售货机主要分为三种：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机，然而常规的自动售货机的控制系统较为简单，功能较少，只能实现简单的售卖功能，无法满足现今自动售货机越来越高的要求。

传统的弹簧售卖机的驱动板，基本上没有使用光栅检测技术处理，因异常某一货道出现异常转动时，会直接影响整个售货过程，造成很多客户投诉；传统的弹簧售卖机的驱动板，结构复杂，功能单一，只能适应一种机型，如弹簧机，履带机，蛇形机等；现有驱动板不带驱动软件远程升级功能，软件问题只能回厂重新安装软件；现有售货机驱动板结构复杂，器件成本高，许多可以通过软件程序解决的问题，大多使用通过硬件器件来解决，导致驱动板成本增加；传统的售卖机控制板采用MCS51或者PIC/avr等8为单片机作为主控单元，采用一对一的控制信号，即一个控制信号只能控制一个货道，要想实现大容量、多货道，则需要添加大量的外围扩展电路。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自动售货机的控制系统和其控制方法，通过对售卖机货道马达的正极和负极同时控制，采用矩阵控制的售卖机控制板，只需要少量IO口就可以控制更多货道，可以自动配置扩展售卖机副柜，光栅检测电路检测售货机的出货故障；用于解决现有技术中实现大容量、多货道需要添加大量的外围扩展电路导致成本增加以及手动操作配置副柜货道信息的的问题。

本发明提供一种自动售货机的控制系统，包括控制板、GPRS通讯模块和触摸液晶屏模块，所述控制板由单片机、单片机外围电路、光栅检测电路、矩阵控制端口电路、电机驱动电路和拔码开关组成，所述控制板设于所述自动售货机的主柜内部，所述单片机外围电路、光栅检测电路和拔码开关通过导线与所述单片机连接，所述单片机控制矩阵控制端口电路和电机驱动电路，所述单片机通过总线与触摸液晶屏模块、多个副柜连接，所述单片机和GPRS通讯模块通过串口收发线连接，所述矩阵控制端口电路和电机驱动电路电连接；

所述控制板通过拨码开关配置通讯地址，所述控制板读取拨码开关的状态来设置一个固定的通讯地址并确认主柜和副柜的运行状态；

所述控制板同时控制电机驱动电路的正极和负极，所述矩阵控制端口电路与电机连接，每一列的电机的正极并联在一起通过同一个控制信号控制，每一行的电机负极并联在一起通过同一个控制信号控制，形成N行M列的矩阵控制电路；

所述光栅检测电路用于检测售货机的出货故障。

进一步地，所述单片机采用STM32F103单片机，可以通过GPRS模块进行程序的远程在线升级。

进一步地，所述主柜和副柜之间使用uart通讯，所述主柜和副柜之间通过串口通讯收发总线并联，所述主柜的拨码开关配置为0x0000，副柜1的拨码开关配置为0x0001，如此类推，最后一个副柜的拨码开关配置为0xnnnn。

进一步地，所述光栅检测电路通过IN_GRATING进入到电机驱动电路的驱动板，用于驱动A04813mosfet。

进一步地，所述光栅检测电路输出高电平时，IN_GRATING设置为24V，A04813处于导通状态，GRATING_DET输出低电平；当有货物挡住光栅的时，IN_GRATING设置为0V，A04813处于截止状态，GRATING_DET输出高电平。

进一步地，N行M列的矩阵控制电路的N行信号输出为0V，M列信号输出为24V正极，M列和N行之间接负载形成回路，所述N行信号输出之间连接电机到位的检测信号。

进一步地，所述控制板通过VGA接头与触摸液晶屏模块连接，触摸液晶屏模块设置于所述自动售货机的正面。

另一个方面,本发明还提供了一种自动售货机的控制方法，包括以下几个步骤：

S1、控制板上电：系统开机上电，主柜与副柜控制板上电，单片机启动，主柜与副柜中个电路模块自检，若无故障，所述自动售货机处于待机售卖状态；

S2、主柜控制板根据GPRS模块的请求进行售卖操作：当主柜控制板上的GPRS模块通过远程通讯发送请求来判断是否有购买操作及是否收到货款，确认收款后，所述主柜控制板根据物品的数量与种类进行划分，如果有副柜需要出货，主柜联合对应的副柜一起将相应的物品送出；

S3、光栅检测物品是否正常送出：若长时间发现光栅没有检测到信号，表明所述物品货道送出机构存在故障或所述光栅检测存在故障，电路系统立即对该光栅与货道送出机构进行自检，查找问题，如确定所述货道置为故障状态后，货道商品被禁止购买，并返还相应的钱款；

S4、故障反馈：某物品货道出现故障时，主机通过GPRS模块反馈到服务器或相关维护管理人员，通知安排维修；

S5、回到S3，继续待机等待售卖命令，按照步骤S3-S5反复循环。

进一步地，所述步骤S2还包括以下步骤：主柜控制板确定有购买操作时，通过液晶界面选择好相应的商品，系统会弹出相应的支付二维码供购买者扫描支付。

进一步地，所述步骤S3还包括以下步骤：如确定所述货道置无故障后，完成货道商品出货操作。

本发明的一实施例中，如上所述，本发明的一种自动售货机的控制系统，具有以下有益效果：

1)本发明是基于矩阵控制的售卖机控制板，只需要很少的外围电路就能实现大容量、多货道、多控制信号功能，采用矩阵控制方式，使得只需要少量IO口就可以控制更多货道，即(N+M)个IO口可以配置成(N*M)个货道，货道容量较传统方式扩大好几倍。

2)本发明可扩展售卖机副柜，以自动配置的方式，实现一主柜带N个副柜的形式，并且固定每一个副柜的地址，使控制板与副柜能够一一对应起来，不管在配置过程还是在维护过程都非常的方便，同时告别目前市场上手动配置副柜货道信息操作。

3)通过软件技术，使用基于矩阵控制方法，降低了硬件电路使用，同时提高控制的信号，降低硬件成本。

4)通过单片机与GPRS模块相连，可以实现远程通讯，解决售卖支付问题，客户可以在液晶操作面板上选择要购买的物品，并选择支付方式，微信或支付宝等任意一种支付手段。支付操作成功后，单片机便控制某一货道电机驱动，并送出物品，完成交易。该GPRS模块可以与卖方手机APP连接，并实时上传相关数据及各柜机状态，当出现某柜机或货道出现故障时，及时报警，通知相关维护人员对柜机维修，降低客户投诉率。由于GPRS又具有远程通讯能力，通过配置相关软件及上位机，可以对单片机进行远程在线烧录升级，免去工作人员出差调试与维护的麻烦，大大减少后期维护的成本的投入与开支。

5)采用一主柜带N副柜的形式，副柜通过串口总线与主柜连接，在一定程度上减少了电路硬件成本的开销，又不影响客户的购买体验，提高了产品的竞争力。

6)光栅检测电路检测售货机的出货故障，降低了售卖机的维护成本且减少客户投诉率。

附图说明

图1显示为本发明的系统框图；

图2显示为本发明中电机驱动电路中电机成矩阵部署结构示意图；

图3显示为本发明中主柜和副柜通讯连接示意图；

图4显示为本发明中矩阵部署的电机正负极电路图；

图5显示为本发明中光栅检测电路的电路图；

图6显示为本发明中控制板的工作流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

参见图1-6，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，

一种自动售货机的控制系统，包括控制板、GPRS通讯模块和触摸液晶屏模块，所述控制板由单片机、单片机外围电路、光栅检测电路、矩阵控制端口电路、电机驱动电路和拔码开关组成。所述控制板设于所述自动售货机的主柜内部，所述单片机外围电路主要包括有晶振、电源转换电路、复位电路、程序在线升级电路；光栅检测电路和拔码开关通过导线与所述单片机连接，两者作为输入信号，由单片机的IO口读取其电平状态；所述单片机控制矩阵控制端口电路和电机驱动电路；所述单片机通过总线与触摸液晶屏模块、多个副柜连接，所述单片机和GPRS通讯模块通过串口收发线连接，所述矩阵控制端口电路和电机驱动电路电连接；

所述控制板通过拨码开关的电平状态配置通讯地址，所述控制板读取拨码开关的状态来设置一个固定的通讯地址并确认主柜和副柜的运行状态；

如图2所示，所述控制板同时控制电机驱动电路的正极和负极，所述电机驱动电路与电机连接，每一列的电机的正极并联在一起通过同一个控制信号控制，每一行的电机负极并联在一起通过同一个控制信号控制，形成N行M列的矩阵控制电路；电机成矩阵型部署，需要使用到的信号是L1-LM；C1-CN；H1-HN。L信号端动作时输出24V，非动作时输出0V，C信号端动作时输出0V，非动作时输出悬空；L端与C端之间接负载形成回路，H信号是电机到位的检测信号，当电机停止时是高阻抗，当电机运转过程中是24V；每一列的电机的正极并联在一起使用一个控制信号L，每一行的电机负极并联在一起使用一个控制信号C，控制板电路同时控制某一列与某一行的输出，使得该电机的正极24V和负极0V导通形成回路，该电机运转，，这样组成N行M列的矩阵控制系统，只需要N+M个IO端口便可控制N*M个电机，进一步地控制N*M个货道的出货。

所述单片机采用STM32F103单片机，其价格便宜，使用简单，可以利用后台上位机软件通过GPRS通讯模块远程在线升级单片机的程序，免去工作人员出差调试与维护的麻烦，大大减少后期维护的成本的投入与开支。。

如图3所示，所述主柜和副柜之间使用uart串口通讯，所述主柜和副柜之间通过串口通讯收发总线并联，所述主柜的拨码开关配置为0x0000，第一个副柜1的拨码开关配置为0x0001，如此类推，最后一个副柜的拨码开关配置为0xnnnn，控制板上电的时候读取拨码开关的状态，用于确认自己是主柜还是副柜1、副柜2、副柜N。

如图4所示，所述电路图为电机驱动电路，输入的控制信号为单片机IO端口，Q2和Q5组成一个控制电路，控制第一列的电机正极导通或者截止；Q4和Q6组成另一个控制电路控制第二列电机正极的导通或者截止。Q1控制第一行电机的负极导通或者截止，Q7控制第二行电机的负极导通或者截止；Q3组成第一行电机的反馈电路，Q8组成第二行电机的反馈电路。

如图5所示，所述光栅检测电路用于检测售货机的出货是否正常，所述光栅检测电路输出高电平时，IN_GRATING设置为24V，A04813处于导通状态，GRATING_DET输出低电平；当有货物挡住光栅的时，IN_GRATING设置为0V，A04813处于截止状态，GRATING_DET输出高电平；所述光栅检测电路通过IN_GRATING进入到电机驱动电路的驱动板，用于驱动A04812mosfet，出货检测使用光栅检测技术，在客户付款之后打开光栅检测功能，光栅输出默认为高(低)，当光栅在出货口检测到货物时就会改变输出状态为低(高)。

所述控制板通过数据总线与触摸液晶屏模块连接，触摸液晶屏模块设置于所述自动售货机的正面，触摸液晶屏上显示各商品的相关信息与选项如价格、剩余数量并提供支付扫描二维码以及相关确认按键。

如图6所示，系统上电，主柜与副柜控制板也上电，并完成各自的自检，没问题便处于待机售卖状态，直到有人来选择购买。当客户选择物品并完成支付后，主柜控制板上的GPRS模块通过远程通讯发送请求来判断是否收到货款，如果确认已经完成支付就将相应的物品送出，如果物品在其他副柜，就通知副柜送出商品，然后又继续在等待售卖。

如果客户完成支付后，商品不能及时的送出，系统通过检查是否发生故障，如果发生故障则退还钱款，将该货道置为故障状态，该货道商品也被禁止购买，并报警通知维护人员安排检修。

具体实施步骤；

步骤一：系统开机上电，主柜与副柜控制板上电，单片机启动，主柜与副柜中个电路模块自检，完成自检后，没有问题就处于待机售卖状态，等待客户前来购买。

步骤二：当有人前来购买时，通过液晶界面选择好相应的商品并确定后，系统会弹出相应的支付二维码供购买者扫描支付，主柜控制板上的GPRS模块通过远程通讯发送请求来判断是否收到货款。确认支付成功后，主柜控制板根据物品的数量与种类进行划分，如果有副柜需要出货，主柜就需要联合对应的副柜一起将相应的物品送出。

步骤三：物品在送出过程中，通过光栅检测物品是否正常送出，如果长时间发现光栅没有检测到信号，说明要么该物品货道送出机构存在故障要么就是该光栅检测存在故障。电路系统立即对该光栅与货道送出机构进行自检，查找问题所在，如果确实有故障发生就将该货道置为故障状态，该货道商品也被禁止购买，并立马返还相应的钱款。

步骤四：某物品货道出现故障时，主机通过GPRS模块反馈到服务器或相关维护管理人员，通知安排维修。

步骤五：返回到步骤二，继续待机等待有人前来购买商品。

综上所述，本发明通过对售卖机货道马达的正极和负极同时控制，采用矩阵部署电机驱动电路的售卖机控制板，只需要少量IO口就可以控制更多货道，可以自动配置扩展售卖机副柜，光栅检测电路检测售货机的出货故障；解决了现有技术中实现大容量、多货道需要添加大量的外围扩展电路导致成本增加以及手动操作配置副柜货道信息的的问题。

与此同时，控制板单片机具有远程在线升级功能，免去工作人员出差调试与维护的麻烦，大大减少后期维护的成本的投入与开支。系统还可以设置具有人体红外探测功能，当有人员靠近时自动叫卖并播放广告，吸引顾客驻足购买，提升客户的购买欲望。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种自动售货机的控制系统，其特征在于，包括控制板、GPRS通讯模块和触摸液晶屏模块，所述控制板由单片机、单片机外围电路、光栅检测电路、矩阵控制端口电路、电机驱动电路和拔码开关组成，所述控制板设于所述自动售货机的主柜内部，所述单片机外围电路、光栅检测电路和拔码开关通过导线与所述单片机连接，所述单片机控制矩阵控制端口电路和电机驱动电路，所述单片机通过总线与触摸液晶屏模块、多个副柜连接，所述单片机和GPRS通讯模块通过串口收发线连接，所述矩阵控制端口电路和电机驱动电路电连接；

所述控制板通过拨码开关配置通讯地址，所述控制板读取拨码开关的状态来设置一个固定的通讯地址并确认主柜和副柜的运行状态；

所述控制板同时控制电机驱动电路的正极和负极，所述矩阵控制端口电路与电机连接，每一列的电机的正极并联在一起通过同一个控制信号控制，每一行的电机负极并联在一起通过同一个控制信号控制，形成N行M列的矩阵控制电路，所述N行M列的矩阵控制电路的N行信号输出为0V，M列信号输出为24V正极，M列和N行之间接负载形成回路，所述N行信号输出之间连接电机到位的检测信号；

所述光栅检测电路用于检测售货机的出货故障；

所述单片机采用STM32F103单片机，所述STM32F103单片机通过GPRS模块进行程序的远程在线升级；

所述主柜和副柜之间使用uart通讯，所述主柜和副柜之间通过串口通讯收发总线并联，所述主柜的拨码开关配置为0x0000，第一个副柜的拨码开关配置为0x0001，如此类推，最后一个副柜的拨码开关配置为0xnnnn。

2.根据权利要求1所述的自动售货机的控制系统，其特征在于，所述光栅检测电路通过IN_GRATING进入到电机驱动电路的驱动板，用于驱动A04813 mosfet。

3.根据权利要求2所述的自动售货机的控制系统，其特征在于，所述光栅检测电路输出高电平时，IN_GRATING设置为24V，A04813处于导通状态，GRATING_DET输出低电平；当有货物挡住光栅的时，IN_GRATING设置为0V，A04813处于截止状态，GRATING_DET输出高电平。

4.根据权利要求1所述的自动售货机的控制系统，其特征在于，所述控制板通过VGA接头与触摸液晶屏模块连接，触摸液晶屏模块设置于所述自动售货机的正面。

5.一种自动售货机的控制方法，其特征在于，利用如权利要求1所述的自动售货机的控制系统,包括以下几个步骤：

S1、控制板上电：系统开机上电，主柜与副柜控制板上电，单片机启动，主柜与副柜中个电路模块自检，若无故障，所述自动售货机处于待机售卖状态；

S2、主柜控制板根据GPRS模块的请求进行售卖操作：当主柜控制板上的GPRS模块通过远程通讯发送请求来判断是否有购买操作及是否收到货款，确认收款后，所述主柜控制板根据物品的数量与种类进行划分，如果有副柜需要出货，主柜联合对应的副柜一起将相应的物品送出；

S3、光栅检测物品是否正常送出：若长时间发现光栅没有检测到信号，表明所述物品货道送出机构存在故障或所述光栅检测存在故障，电路系统立即对该光栅与货道送出机构进行自检，查找问题，如确定所述货道置为故障状态后，货道商品被禁止购买，并返还相应的钱款；

S4、故障反馈：某物品货道出现故障时，主机通过GPRS模块反馈到服务器或相关维护管理人员，通知安排维修；

S5、回到S3，继续待机等待售卖命令，按照步骤S3-S5反复循环。

6.根据权利要求5所述的一种自动售货机的控制方法，其特征在于，所述步骤S2还包括以下步骤：主柜控制板确定有购买操作时，通过液晶界面选择好相应的商品，系统会弹出相应的支付二维码供购买者扫描支付。

7.根据权利要求5所述的一种自动售货机的控制方法，其特征在于，所述步骤S3还包括以下步骤：如确定所述货道置无故障后，完成货道商品出货操作。