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1、基于IC卡支付的GPRS网络自动售货机的设计实现自动售货机是一种集声、光、电、机、电于一体的高智能科技产物，可以每天24小时售货，被称为“永不下班的超级营业员，这种前卫的零售方式在发达国家已经十分普及。我国从国外引进第一台自动售货机到现今国内自主研发或代理国外的自动售货机，已经开始遍布机场，商场等一些公共场所。然而这些自动售货机大都采用现金支付的方式，基于现金支付的自动售货机一般只能接收5角或1元的硬币，5元、10元或20元等小额人民币，如果顾客手头零钱短缺或不足，有可能无法购买到自己所需要的商品。这个直接影响了自动售货机的销售数量，间接制约了其发展速度。针对这种情况现提出采用现代前沿的非接触
2、式射频IC卡技术与GPRS无线网络通信技术相结合的方式设计出一种基于IC卡支付的无线网络自动售货机系统。非接触式IC卡技术是近几年风靡的一项新技术，它成功地结合了射频识别技术、磁电技术、计算机技术和IC卡技术，现已非常成熟，而且IC卡的交易方式对于消费者十分便利，因此研究开发基于此方式下的各类售货机具有明显的现实意义和商用价值。1系统组网方案从整体角度来看，基于IC卡支付的自动售货机系统可分为售货机终端、GSM/GPRS网络、INTERNET网络和服务器四大块（如图1所示）。620)this.style.width=620;border=0组网方案：向中国移动申请APN专网业务，分配专用的AP
3、N并申请绑定移动内网的固定IP地址。服务器用无线MODEM拨号上网，得到其公司固定IP。自动售货机直接向服务器发起连接。这种方案结构简单，中间环节少，容易实现，所有的数据都在移动GPRS的APN内网传输，无需经过公网，安全性增强。本论文主要研究处于自动售货机终端设计与实现。2MDB总线MDB总线是根据MDB/ICP协议制定的总线标准。MDB/ICP协议(Multi-DropBus/InternalCommunicationProtocol)是欧洲售货机制造者协会制定的一套用于协调自动售货机的主控制器(VMC)与多个外设之间通信的协议。MDB总线接口实际上是工作于9600b/s的单从型串行总线接
4、口。MDB接口共有6针，各针信号定义如下：针1：34V直流电源针2：电源地线针3：不用针4：主接收线针5：主发送线针6：公共线MDB协议的串行格式为：1个起始位，8个数据位，1个方式位与1个停止位，共11位。方式位的值置1时，该字节的内容为地址；置0时，字节内容为数据。VMC向外设发送命令时采用广播方式。第一字节为地址字节，该字节被所有外设读取，但只有符合地址字节所指的外设才处理其后的数据字节。当数据从外设发送到VMC时，最后一个字节的方式位被置1，标志着数据发送完毕。3自动售货终端的硬件设计3.1硬件概述刷卡自动售货机的工作流程大概如下：用户根据货机提示，把IC卡放入自动售货机读卡模块的有效
5、范围，经过验证确认，扣除用户购买商品金额成功后，售货机主控制器驱动对应货道电机，商品即可掉入取货仓中，同时该次交易信息，包括卡号，交易日期和时间、消费金额等会记录在售货机存储器中。因此根据售货机的销售特点将硬件分为两大部分：主板模块和驱动模块，驱动模块主要包括所要驱动的控制对象，包括直流电机、电磁开关、硬(纸)币机及液晶显示屏等。主板主要用于用户的刷卡消费及数据的上传以及对驱动板的各种控制指令。设计的目的是要实现在自助售货管理中心要求上传数据时，把所存储的信息根据客户端与服务器制定的通信协议打包，然后通过GPRS无线网络发送给自助售货管理中心，管理中心软件对收到的信息进行分析整理，并把相关记录
6、存储到数据库表中。管理中心也会通信协议定时把充值列表、黑名单列表等控制信息打包通过GPRS下传到售货机。因此按功能分为射频卡读写子模块和GPRS通信子模块。射频卡读写模块直接与自动售货机相连，GPRS通信子模块通过一个总线转换接口与自动售货机相连。3.2自动售货机结构终端设备自动售货机的内部结构如图2所示。620)this.style.width=620;border=0自动售货终端的主控制器VMC (VendingMachineController)先用Motorola公司的M68HC11单片机，它有一个全双工串口，通过该串口连接纸币器、硬币器和读卡器，使用MDB/ICP协议通信。根据MDB
7、协议，图2中的VMC是主控制器，而纸币器、硬币器及GPRS模块是从设备。另外，VMC直接连接显示屏、键盘及马达电机等，以实现与用户的交互及驱动出货装置。GPRS模块采用西门子公司提供的MC35i工业级GPRS/GSM模块，它提供标准的RS-232串行接口，使用该串口同VCM进行数据传输。但是VMC只有一个全双工串口，并且已经使用，要实现VMC与MC35i模块的通信，需将MC35i模块与纸币器、硬币器、读卡器一样作为从设备使用，遵循MDB/ICP协议通信，所以在VMC与MC35i模块之间需要设计一个接口模块，来完成MDB/ICP协议的转换功能。3.3总线转换接口模块的设计转换接口采用Winbon
8、d公司的W77E58单片机。这种型号的单片机内含两个增强型串口和32KB大容易Flash存储器，指令集与51系列单片机完全兼容，适合于接口转换应用。转换接口设计方案如图3所示。620)this.style.width=620;border=0在这里，W77E58串口0的TXD0X线和RXD0线分别通过光耦连接MDB接口的4线(主接收线)和5线(主发送线)。MDB接口的1线和2线接34V直流电源，以线空出不用，6线作为公共线。W77E58串口1的TXD1线和RXD1线经过电平转换芯片MAX232便可以直接与MC35i模块的RS232串口相连，由于串口0可以使用定时器T1或定时器T2作为波特率发生
9、器；而串口1只能使用定时器T1作为其波特率发送器，使用定时器T1作为串口1的波特率发生器，波特率均设为9600b/s。另外，由于W77E58已有256B的RAM和1KB的SRAM，足够本接口的数据缓存之用，故不需要扩展存储器。4软件设计软件主要采用C语言来实现。4.1数据格式的设计在自动售货机和监控中心的信息传送中，必须对信息的格式进行统一规定，才能使两端都能解读信息的内容。自动售货机发给监控中心的信息一般有三种：1)故障信息：包括纸币器故障、温度失控、主板故障等约64种故障信息。2)状态信息：包括缺货、缺币、开门检测等信息。3)销售信息：包括每次销售信息、总销售额等信息。根据这一种信息种类，
10、设计数据包的格式如表1所示。由于系统传输的数据量较大，所以在传送信息的过程中，必须对重要的信息优先传送。我们规定一个优先级顺序，信息类型1为最高优先级，信息类型2次之，信息类型3最低。620)this.style.width=620;border=04.2总线转换接口的通信协议及软件实现W77E58提供了双串口，本次设计中，用串口0实现与MDB接口的通信，而串口1实现与读卡模块的通信，串口1在与读卡模块RS232串口相连之前必须经过芯片MAX232，以实现电平转换。使用定时器T2作为串口0的波特率发送器，使用定时器T1作为串口1的波特率发生器，波特率均设为9600bps.在转换接口中，VMC、
11、W77E58和读卡模块既是发送方又是接收方，都工作在半双工模式。W77E58与VMC之间的通信部分，VMC作为主设备，在通信过程中的发送和接收都采用查访方式，W77E58串口0的发送和接收均采用中断方式，即VMC与W77E58之间通信是以VMC为主的“主从通信法通信协议。而W77E58与读卡模块之间的通信部分，WW77E58做主设备，W77E58串口1的发送和接收均采用查询方式，读卡模块串口的收发均采用中断方式。VMC是通过MDB总线以广播方式发送命令的，作为接收设备的W77E58需要使用一个设定的从设备地址。以串口0为例，串口0接收到命令时，首先要判断该命令是不是发给本设备的，如果是就继续接
12、收后面的数据，否则重新等待命令。当数据从外设发送到VMC时，最后一字节的方式位被置1，标志着数据发送完毕。W77E58串口0的中断发送、接收程序的主要主要流程如图4所示。串口1的收发程序流程与此类似。620)this.style.width=620;border=0图串口0中断发送、接收程序流程图5结论目前，介绍的基于IC支付的无线网络自动售货机已投入运行，部分通讯数据还在调试，该系统能够及时将用户的刷卡消费记录、黑名单以及与管理中心之间的通讯数据能够及时上传和下传，管理中心能够及时了解分布在各点的售货机的支付情况，方便维护，该系统具有成本低廉，功能易于扩展，在即将到来的基于无线自动售货机市场有广泛的应用前景。1