基于FPGA的自动售货机主控制系统的设计与实现

　　中图分类号：TP391.8

　　文献标识码：B

　　随着科技的发展及人们生活水平的提高，自动售货机市场的发展呈现出多元化及个性化的需求，通过自动售货机进行自助购物正逐渐成为市民的一种新的消费时尚和追求高品质生活的需要。传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心，不仅需要在输入输出接口上做大量的工作，而且系统的抗干扰性也比较差。FPGA 具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点，已在工业控制领域得到广泛应用。本文详细介绍了一种用 FPGA 实现的自动售货机主控制系统的硬件设计和软件设计，并进行了软件仿真和硬件设计实验，实验表明该控制系统是可行的。

　　1 自动售货机系统总体结构

　　自动售货机作为一种完全独立的售货设备，集接收货币、顾客自选商品、售出商品和找零等功能于一体[1]。具体的说，一个完整的售货机控制系[2]一般应包含如图1所示的设备和模块　　

　　(1)人机交互设备：通过显示设备和输入设备实现，顾客通过使用键盘输入需要购买的商品编号，根据液晶显示器LCD给出的提示信息进行投币、取商品、接受找零等操作;系统管理人员可以使用键盘在显示器所提供的可视化界面下对售货机的各种运行参数进行设置;

　　(2)MDB(Multi-Drop Bus / Internal CommunicationProtocol)通信接口[3]：MDB/ICP协议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)与多个外设之间的通信协议，用于协调自动售货机的主控制器(VMC)与多个外设之间的通信，所有外围设备与主控制器之间的通信方式都一致。由于其简洁明了、功能强大、可扩展性强，并且对外设数目没有限制，成为理想的自动售货系统内部总线协议;

　　(3)主控制器：主要包括对各种外设获取的信息加以处理，对于售货机的整个销售流程进行控制，运行执行机构正常工作所需的各种算法等;

　　(4)信息采集模块：主控制器所需采集的信息主要包括自动售货机箱体内的温度，售出的货物是否正常掉落到顾客取货区，电机运行有无异常状态。

　　(5)货道电机驱动模块：主要指商品通道的驱动电机阵列。根据输入的所选商品的通道号，主控板驱动相应的小型直流电机转动，将货物推送至顾客取货区。作为自动售货机的最终执行机构，电机驱动控制部分的性能以及可靠稳定性直接影响商品销售，是自动售货机控制器设计中非常重要的一部分。

　　2 自动售货机系统工作原理

　　根据系统控制要求，编写了控制系统的程序总框图，如图 2 所示。

　　从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别人民币的真伪并判别面值。识别器把信息数据传给通信模块。通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示出哪个货道有货，哪个货道已售完，并等待顾客按键选择商品。顾客选择商品后，售货机自动把商品送出，等待顾客取走。显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择找币或继续买商品;如果款额不足，售货机经过延时予以退币。退币分 2 种情况：一种是由纸币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。系统复零，完成售货。