基于ARM的自动售货机控制器设计与实现

发布时间：2020-04-29 17:06

【摘要】： 自动售货机作为自助服务领域中的一员,为国内外该领域厂商所研究,并且得到了广泛的应用。为了适应客户的需求,需要开发一套功能更加完善、扩展性能更强的自动售货机控制器。 本文以国内自动售货机制造商——湖南金码智能设备制造有限公司在自动售货机控制器的研究现状为背景,分析了公司现有控制器的不足,并制定出基于ARM7与嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ的自动售货机控制器的设计方案。 系统硬件完成了控制器外围各模块的接口电路图设计,分析了自动售货机控制器的组成;实现了电源模块、MDB外设驱动模块、电机驱动模块、键盘与显示模块以及数据存储模块的开发,并对各模块的原理与电气特性进行了详细的说明。 软件上,将uC/OS-Ⅱ成功移植了至ARM7体系结构;针对售货机本身是一个自反应、事件驱动的系统,使用有限状态机来管理系统状态以及状态转换,并高效地实现了更适用于复杂系统的层次型有限状态机;在uC/OS-Ⅱ与层次有限状态机的新软件框架支持下,编写了键盘与显示模块、MDB设备、数据存储设备等的驱动程序和系统应用程序。 最后,调试与试验表明基于ARM的控制器满足售货机基本要求,并且本课题的设计方案对较复杂的嵌入式系统的研究有一定的借鉴意义和应用价值。
【图文】：

控制器是自动售货机的大脑，是整个机器的指挥中心。控制器利用主板上的有限资源，实现可靠的售货交易，提供对售货机进行实时监控的接口，并实现某些商业化目的(如播放商业广告)。图2一1展示了售货机的整个售货过程，首先控制器通过显示设备向客户输出动画、语音或文字等提示，客户通过某种支付方式(如纸币器、硬币器或IC卡)付费，然后选择所需商品，控制器等待用户输入之后，控制弹簧转动一圈，掉货检测子系统检测到货品掉下之后，向控制器回复信号，控制器扣费，向客户提示购物成功，并通过短信模块向监控中心发送购物信息，至此整个售货过程完毕。于是，控制器从总体上来说可以分解成以下几个功能模块:(l)电机控制模块:控制器通过电机带动弹簧转动实现货物出售;(2)系统状态管理模块:管理自动售货机的系统状态与由内部事件或外部事件引起的状态转换;(3)数据存储功能模块:售货机中的系统配置数据需要通过非易失性存储器进行存储;(4)通信模块:控制器通过姻B八CP[，7]伽 dtipleDropBuS八 ntereommu- nicationProtocol)通信协议与MDB外设(纸币器、硬币器、调货检测系统等)通信;(5)人机交互功能模块 :5XS管理键盘

时没有充分考虑各种可能性，必然会导致程序结构的混乱，降低系统的可靠性。低优先级任务图2一7可剥夺型操作系统内核解决嵌入式系统软件设计复杂性问题，最好方法是引入嵌入式实时操作系统RTOS。RTOS核心是调度器，当系统包含多个任务时，可根据任务的重要性设定优先级，调度器可根据任务的就绪状态和优先级来决定当前执行哪一个任务，这种基于优先级的调度机制保证了嵌入式系统运行的实时性。如图2一7所示为可剥夺操作系统内核从处理完中断之后进行的任务调度，可以看出高优先级的任务优先得到了处理器资源。同时，RTOS一般还会提供一些任务同步和通信的机制，，
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH692.6

【参考文献】

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1 姚亚峰;陈建文;黄载禄;;嵌入式系统中EEPROM接口及控制电路设计[J];半导体技术;2007年04期

2 宋延昭;嵌入式操作系统介绍及选型原则[J];工业控制计算机;2005年07期

3 沈金荣;刘翔;;μC/OS-II内核结构分析及多任务调度实现[J];计算机工程;2006年23期

4 金真;唐明浩;蒋琳;;Internet远程监控系统的嵌入式实现方法[J];计算机工程;2006年01期

5 熊振云,阮俊波,金惠华;嵌入式软件中状态机的抽象与实现[J];计算机应用;2003年10期

6 刘宝旨;基于事件驱动状态机的多线语音应用程序设计[J];计算机应用;1999年07期

7 居水荣,王效,万海涛;RISC和CISC两种构架MCU的比较[J];微电子技术;2003年03期

8 黄海林,沈绪榜;基于有限状态机的UART设计[J];微电子学与计算机;2002年12期

9 刘旭,张其善;基于GPRS的自动售货机网络管理系统接口模块设计与实现[J];无线电工程;2003年07期

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1 王洪猛;基于Web的远程监控系统开发技术研究[D];武汉大学;2005年

2 余肖勇;基于GSM的远程监控系统的设计与应用[D];中南大学;2005年

本文编号：2644796