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自动售货机方案解析
发布人:管理员   发布时间:2017/9/20 15:46:11

目前,随着市场上商业自动化的不断普及与发展,自动售货机已经成为商业自动化最典型的应用之一,近几年来以爆发式的增长速度出现在大街小巷和人流密集的公共场所之中,确实给人们的日常消费提供了很多便利。自动售货机已经成为继百货商店和超市后又一高速发展的大规模商业化零售模式。

一个行业高速发展,得益于市场前景的巨大潜力,同时也离不开技术实现的逐渐普及。近些年随着自动售货机市场需求量的增加,已有很多厂商开始进行自动售货机的设计与研发,目前市面上已经有很多自动售货机整机供应商和方案提供商。飞凌的小编对自动售货机的方案实现进行了一些资料的整理,对大家进行一个基本的介绍,方便想要进行自动售货机开发的厂商进行参考。

首先,我们从自动售货机的组成说起。拿最常见的饮料自动售货机举例,自动售货机主要由机体外壳,整机电源,照明系统,支付系统,商品货道,制冷系统,交互面板和主控系统构成。

自动售货机.jpg

机体外壳:构成自动售货机结构主体的金属外壳,带有商品展示窗和取物口

整机电源:具备稳压、变压分配以及抗干扰防漏电等功能的为内部设备供电的电源部分

照明系统:为样品展示窗口提供照明,一般为LED灯带

支付系统:自动售货机支付有多种方式,如现金支付、扫码支付、银行卡支付、银联云闪付等,这里我们重点介绍现金支付,现金支付一般由纸币器、硬币器、找零器三部分组成。纸币器负责纸币的吸入,识别,辨真;硬币器负责硬币的吸入,识别,辩真;找零器负责进行给用户吐出零钱找零,目前市面上大多数自动售货机的找零器都是硬币找零器,很少见到纸币找零器,小编在网上查阅后了解到,目前纸币找零器也是存在的,可能是因为纸币找零器成本较高外加体积较大等原因导致还未普及。需要注意的是自动售货机有自己专用的通讯协议,纸币器、硬币器、找零器以及主控系统这些都需要遵从这个协议,目前国内普遍采用欧美标准“MDB”协议和日韩“VCCS”协议,其中采用欧美“MDB”协议的更多一些。相同协议的设备具有通用性,安装尺寸和接插方式都是一样的

商品货道:主要负责商品的存放和出货,货道有不同的形式,有最常见的弹簧螺旋货道、履带货道,也有相对复杂的S形堆积货道,还有集群的格子柜。每种货道适合的商品与功能都不相同。弹簧螺旋货道最为常见,结构简单,可摆放储存多种结构的商品,缺点是瓶装饮料容易卡货,摆放货品时较麻烦。履带货道比较适合放置可以立稳的商品,如盒装牛奶、盒饭、易拉罐、香烟等,缺点是不能放置无法站立的商品,且摆放商品时比较耗时。S形堆积货道则是为饮料自动售货机专门设计的一种货道,可以售卖各种瓶装与罐装的饮料,饮料在货道里面罗列堆积,储存量非常大,依靠饮料自身的重力下滑出货,不会卡货,且补货方便,出货口由电磁机构控制。缺点就是因为结构复杂,所以设计与制造难度较大,且成本较高。多门格子柜是一种集群式的柜体结构,每个格子都有单独的阀门和控制,但是这种形式空间利用率较低,放置商品数量较少。

制冷系统:根据商品贮存条件或口感需求进行储存柜的温度制冷或恒温的系统,不是必须部分。

交互面板:自动售货机选择商品一般是按下商品下面对应的实体按钮,后续随着商业多元化的广告需求和支付宝与微信等网络支付功能的需求,市面上陆续出现了很多可以利用触摸屏进行产品选择及扫码支付的交互面板,更有一些带大尺寸HDMI屏的自动售货机,可以在播放一些多媒体广告,在提高人机交互体验的同时更增加了自动售货机当作广告机使用的附加值。同时随着扫码支付、银行卡支付等多元化支付手段的普及,自动售货机已经从本地不联网的形态转变为必须要有联网功能,交互面板可同时负责联网功能。

主控系统:主控系统主要负责控制本地支付系统,收到支付成功的信息后控制货道电机进行出货,完成整个业务逻辑。自动售货机的主控系统可用PLC,STM32或ARM等主板进行设计。需要注意的是,随着ARM技术的不断发展,实际上一块ARM主板就可以完成交互面板和主控系统的功能,但是根据自动收货机实际结构需求和后期维护方便考虑,现在市面大部分公司还是采取交互面板和主控系统分开的形式   

业务逻辑拓扑图.jpg


下面小编就用一个交互面板和主控系统都基于ARM架构的实际案例进行自动售货机方案实现的说明。

交互面板:

处理器:Samsung Cortex-A9 四核S5P4418

主频:4*1GHz

内存:1G DDR3 

存储:8G EMMC

操作系统:Android 5.1

高清解码:支持1080P高清分辨率

有线网络:1路10M/100M自适应网口

无线网络:1路4G全网通模块

GPS:可选,用于自动售货机的定位

摄像头:1路,采用DVP摄像头,可以对自动售货机前方进行摄像,并上传给后台,保护自动售货机和商品安全

USB:3路,1路OTG用于系统烧写;1路HOST用于LVDS屏的触摸板;1路用于扩展4G通讯模块

UART:1路,用于与主控系统通讯

SD卡:预留1路SD卡槽,方便本地数据存储和导出 

HDMI 输出:1路,大尺寸HDMI显示屏,用于多媒体播放

LVDS输出:1路,带触摸,用于人机交互

音频输出:支持左右声道输出,内置功放

           

交互面板拓扑图.jpg

下面进行各功能参数的详细分解

首先处理器我们选择了Samsung的S5P4418,这是Samsung目前在ARM处理器市场主推的一款处理器,非常适合商业电子使用,其主频高达四核1GHz,同时出色的运行稳定性与产品可靠性也是非常适合应用在自动售货机这种会7*24小时连续工作的设备中的。

为了更方便的进行自动售货机交互面板的开发,我们选择飞凌嵌入式出品的FET4418核心板作为交互部分的核心。飞凌FET4418核心板将S5P4418处理器功能引脚全部引出,搭载1G DDR3内存和8G EMMC存储,可以非常流畅的运行Android系统,提供优秀的人机交互体验,更便于联网支付系统的开发。参考飞凌制式底板可以快速设计出交互面板主板。

显示方面,该交互面板支持双屏显示,一路HDMI高清大屏,负责播放多媒体广告,配合音频输出的内置功放可以使自动售货机具备广告机的功能,另外FET4418核心板强大的多媒体能力可以轻松播放1080P高清视频,使广告机功能大放异彩。同时一路LVDS高清触摸屏当作人机交互界面,基于Android系统操作界面更加亲切,交互过程轻松流畅,可以使用户有非常好的人机交互体验。

通讯方面,支持一路10M/100M自适应以太网,用来与运营后台进行数据交互,在没有有线网络的场所也可以选择使用4G无线通讯,可以不受任何局限的联网运营后台,完成自动售货机本地与运营后台的数据交换,实现扫码,支付,运维的功能。比如用支付宝或微信进行支付,在本地生成一个二维码,用户扫码付款后运营后台会将到款信息传输给本地,则可以弹出商品完成交易。也可以用来把机器运行的一些状态和数据发送给后台,这样后台就可以随时查询到机器的运行,机器是否出现故障、商品是否需要补充等,极大的减少了盲目巡检的人力。

其他一些辅助功能接口可以预留,也可使用,比如GPS模块,可以查询与定位自动售货机的位置,而SD卡可以存储备份一些本地数据,需要时可以将本地数据拷出,摄像头则可以监控并追溯自动售货机的安全。 

主控系统:

处理器:NXP  Cortex-A7  i.MX6UL

主频:528MHz

内存:256MB

存储:256MB

操作系统:Linux3.14

USB:1路,连接红外模块,进行掉货检测

GPIO:≮30路,用于商品选择按钮和控制货道电机

UART:5路,用于连接纸币器,硬币器,找零器,刷卡器等,一路用于与交互面板连接进行数据通信

    

主控系统拓扑图.jpg

和交互面板一样的,主控系统我们仍然选择成熟的核心板方案,这里我们选用了飞凌出品的FETMX6UL-C核心板,此核心板基于NXP的i.MX6UL处理器设计,提供非常丰富的串口与GPIO资源,同时处理器自带ISO7816第三方认证加密接口,连接银联卡刷卡器等交易更安全。

控制方面,至少30路的IO可以满足商品选择按钮和多货道的微电机控制。

支付方面,处理器原生支持最大8路串口,接口丰富,使用串口通过转换MDB协议或VCCS协议后用来连接纸币器,硬币器、找零器和刷卡器等,方便易用。

可以说,使用ARM作为自动售货机的交互面板和主控系统可以使您的自动售货机具有更好的多媒体展示形式,更流畅的人机交互体验方式,更优秀的远程数据传输条件,更强势的市场竞争优势,而这些都是现在自动售货机发展的主流趋势。如果您正考虑设计一款自动售货机,不妨考虑选用ARM架构!而飞凌嵌入式可以为您提供完善的ARM方案与产品!


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