關(guān)于嵌入式單片機軟件中的智能控制

趙云飛

摘要：針對售賣小商品的自動售貨機設(shè)計了智能嵌入式單片機控制系統(tǒng)，給出其硬件和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計，該系統(tǒng)以16位單片機SPCE0061為控制核心，可實現(xiàn)貨幣識別找零、商品選擇、商品輸出、語音提示等功能，具有智能化的人機界面，功能強大，使用方便。

關(guān)鍵詞：嵌入式單片機;軟件;智能控制

中圖分類號：TP368.1

文獻標識碼：A

文章編號：1672 - 9129（2018）12 - 0131 - 01

引言：嵌入式系統(tǒng)是用來控制或者監(jiān)視機器、裝置、工廠等大規(guī)模設(shè)備的系統(tǒng)。

1 嵌入式系統(tǒng)

國內(nèi)普遍認同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實上，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手表、微波爐、錄像機、汽車等，都使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個程序?qū)崿F(xiàn)整個控制邏輯。

嵌入式系統(tǒng)的核心是由一個或幾個預(yù)先編程好以用來執(zhí)行少數(shù)幾項任務(wù)的微處理器或者單片機組成。與通用計算機能夠運行用戶選擇的軟件不同，嵌入式系統(tǒng)上的軟件通常是暫時不變的;所以經(jīng)常稱為“固件”。

2 嵌入式單機片應(yīng)用模式片應(yīng)用

作為計算機的內(nèi)含，要求計算機領(lǐng)域人員介入其體系結(jié)構(gòu)、軟件技術(shù)、工程應(yīng)用方面的研究。然而，了解對象系統(tǒng)的控制要求，實現(xiàn)系統(tǒng)控制模式必須具備對象領(lǐng)域的專業(yè)知識。因此，從嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的歷史過程，以及嵌入式應(yīng)用的多樣性中，可以了解到客觀上形成的兩種應(yīng)用模式。

2.1.客觀存在的兩種應(yīng)用模式。嵌入式計算機系統(tǒng)起源于微型機時代，在單片機時代，嵌入式系統(tǒng)以器件形態(tài)迅速進入到傳統(tǒng)電子技術(shù)領(lǐng)域中，以電子技術(shù)應(yīng)用工程師為主體，實現(xiàn)傳統(tǒng)電子系統(tǒng)的智能化，而計算機專業(yè)隊伍并沒有真正進入單片機應(yīng)用領(lǐng)域。因此，電子技術(shù)應(yīng)用工程師以自己習(xí)慣性的電子技術(shù)應(yīng)用模式，從事單片機的應(yīng)用開發(fā)。這種應(yīng)用模式最重要的特點是：軟、硬件的底層性和隨意性;對象系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)的密切相關(guān)性;缺少計算機工程設(shè)計方法。

雖然在單片機時代，計算機專業(yè)淡出了嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，但隨著后PC時代的到來，網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)得以發(fā)展;同時，嵌入式系統(tǒng)軟、硬件技術(shù)有了很大的發(fā)展，為計算機專業(yè)人士介入嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開辟了新天地。計算機專業(yè)人士的加入.形成的計算機應(yīng)用模式帶有明顯的計算機的工程應(yīng)用特點，即基于嵌入式系統(tǒng)軟、硬件平臺，以網(wǎng)絡(luò)、通信為主的非嵌入式底層應(yīng)用。

2.2.兩種應(yīng)用模式的并存與互補。由于嵌入式系統(tǒng)最大、最廣、最底層的應(yīng)用是傳統(tǒng)電子技術(shù)領(lǐng)域的智能化改造，因此，以通曉對象專業(yè)的電子技術(shù)隊伍為主，用最少的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件開銷，以8位機為主，帶有濃重的電子系統(tǒng)設(shè)計色彩的電子系統(tǒng)應(yīng)用模式會長期存在下去。

另外，計算機專業(yè)人士會愈來愈多地介入嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，但囿于對象專業(yè)知識的隔閡，其應(yīng)用領(lǐng)域會集中在網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體、商務(wù)電子等方面，不可能替代原來電子工程師在控制、儀器儀表、機械電子等方面的嵌入式應(yīng)用。因此，客觀存在的兩種應(yīng)用模式會長期并存下去，在不同的領(lǐng)域中相互補充。電子系統(tǒng)設(shè)計模式應(yīng)從計算機應(yīng)用設(shè)計模式中，學(xué)習(xí)計算機工程方法和嵌入式系統(tǒng)軟件技術(shù);計算機應(yīng)用設(shè)計模式應(yīng)從電子系統(tǒng)設(shè)計模式中，了解嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的電路系統(tǒng)特性、基本的外圍電路設(shè)計方法和對象系統(tǒng)的基本要求等。

3 嵌入式單片機在自動售貨機中的應(yīng)用

自動售貨機在我們國家的公共區(qū)域很常見，例如機場、火車站、醫(yī)院、寫字樓等，因無需專人看守可以24小時售貨，這種方便快捷的服務(wù)形式適應(yīng)現(xiàn)代快節(jié)奏的生活需求，從而越來越被需求。根據(jù)大量調(diào)研，自動售貨機各組成結(jié)構(gòu)如下，機體正面外觀為上部為商品展示窗，和價格該標簽，下部為拿貨口。右邊上部有本機操說明，中部有紙幣和硬幣的投人口，在以下有退幣口。作者設(shè)計了嵌入單片機的智能化自動機售貨系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有功能強大、操作方便，界面良好等優(yōu)點。用戶將貨幣投入投幣口，系統(tǒng)通過語音播放提示請按使用說明操作本機，同時貨幣識別器對所投貨幣進行識別。如是殘幣、偽幣，則將其從退幣口退出，反之進行幣值的使用。在等待顧客按鍵選擇商品，當系統(tǒng)掃描到“購物鍵”按下后進行處理操作。當系統(tǒng)檢測有商品輸出的信號，則根據(jù)當前剩余金額決定下一步操作，如果還有剩余，則語音提示“繼續(xù)購買”。此時，如果顧客繼續(xù)購買，則重復(fù)前面操作，若顧客按下“退幣鍵”，語音播放結(jié)束，并退還金額。

為實現(xiàn)上訴操作要求，本控制系統(tǒng)要進行嵌入式微機系統(tǒng)、貨幣檢測識別模塊、鍵盤輸入模塊、語音提示、貨幣控制和金額顯示模塊等設(shè)備。其控制模塊工作原理通過三個方面，第一，錢幣的真?zhèn)渭捌涿嬷底R別利用電渦流傳感器，檢測線圈輸出的頻率值反應(yīng)被測錢幣的材料大小、外形等多種信息，輸出電壓峰值經(jīng)放大、檢幅、檢波、保持及A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字量輸入單片機，與系統(tǒng)內(nèi)存儲的信息比較從而實現(xiàn)錢幣的檢測、識別。第二，根據(jù)投入的錢幣的真?zhèn)危瑔与x導(dǎo)向機構(gòu)中的繼電器Tl、T2、T3帶動相應(yīng)分離撥片1、2、3動作。如若是偽幣則通過專用通道落人退幣口，若是真幣則按幣值分別進入儲幣口，同時記錄幣值的大小。第三，找零食，單片機根據(jù)記錄從最末開始找零，找零直流店家經(jīng)過減速后帶動硬幣撥片轉(zhuǎn)動，從儲幣口下端撥出一枚硬幣，落人退幣口內(nèi)。

4 結(jié)束語

采用嵌入式單片機，處理速度快，功能齊全，利用人性化操作，易于維護可廣泛運用在各類自動服務(wù)設(shè)施中。

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