一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)售報(bào)機(jī)

引言

報(bào)刊是日常生活中獲取信息和知識(shí)的一個(gè)重要途徑，隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)快速發(fā)展，報(bào)刊等傳統(tǒng)傳媒遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，如何在新技術(shù)挑戰(zhàn)面前更好地發(fā)展傳統(tǒng)傳媒是一個(gè)非?，F(xiàn)實(shí)的課題。目前報(bào)刊發(fā)行存在成本高、銷售方式不靈活、廣告宣傳不突出等缺點(diǎn)。本文針對(duì)當(dāng)前報(bào)刊發(fā)行存在的缺點(diǎn)，將物聯(lián)網(wǎng)、LCD顯示、多個(gè)自動(dòng)售報(bào)模塊組織在一個(gè)框架內(nèi)研制成一種自動(dòng)售報(bào)機(jī)，可較好地應(yīng)對(duì)現(xiàn)代傳媒挑戰(zhàn)。

自動(dòng)售報(bào)機(jī)普及率很低，主要原因除了故障率高、出報(bào)不準(zhǔn)確、報(bào)刊適應(yīng)性差以外，更重要的原因是信息反饋不及時(shí)、公眾關(guān)注度不夠、盈利模式單一，在現(xiàn)代技術(shù)條件下缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)與自動(dòng)售報(bào)機(jī)相結(jié)合，是現(xiàn)代技術(shù)條件下報(bào)刊發(fā)行方式的一種嘗試，旨在突破傳統(tǒng)售報(bào)機(jī)可靠性差、信息反饋不及時(shí)、公眾關(guān)注度低和盈利模式單一的缺陷。提高傳統(tǒng)自動(dòng)售報(bào)機(jī)的性能還需從其結(jié)構(gòu)上進(jìn)行技術(shù)提升，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，可把自動(dòng)售報(bào)機(jī)結(jié)構(gòu)可分為三類。文獻(xiàn)中的售報(bào)機(jī)機(jī)構(gòu)利用控制裝置限制取報(bào)數(shù)量，依靠報(bào)紙重力下落至出報(bào)口；其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是取報(bào)口低、報(bào)紙上架麻煩、易卡滯。文獻(xiàn)中的售報(bào)機(jī)是靠摩擦輪或者推桿把報(bào)紙推出去的，克服了報(bào)紙上架麻煩的缺點(diǎn)，但存在報(bào)紙適應(yīng)性差的問(wèn)題，對(duì)多頁(yè)報(bào)紙或較薄的報(bào)紙仍存在可靠性差的問(wèn)題。文獻(xiàn)中的售報(bào)機(jī)是利用真空吸盤拾取報(bào)紙，依靠報(bào)紙重力自由落下或沿斜面滑下，依然存在出報(bào)口低、易卡滯的問(wèn)題。

1技術(shù)方案

1.1售報(bào)機(jī)機(jī)構(gòu)改進(jìn)

為實(shí)現(xiàn)售報(bào)機(jī)報(bào)刊上架方便、拾取準(zhǔn)確可靠、出報(bào)位置合理、易于聯(lián)網(wǎng)、易于模塊化組合的目的，將售報(bào)機(jī)取報(bào)、輸送等機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠自儲(chǔ)報(bào)盒中一份一份取出報(bào)刊，取出的報(bào)刊放到輸送機(jī)構(gòu)中，由輸送機(jī)構(gòu)將報(bào)刊輸送到出報(bào)盤上，售報(bào)機(jī)中部的出報(bào)盤將報(bào)刊送出售報(bào)機(jī)箱。每個(gè)售報(bào)模塊由儲(chǔ)報(bào)盒、取報(bào)機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)組成，多個(gè)售報(bào)模塊共用一個(gè)出報(bào)盤，構(gòu)成銷售多種報(bào)刊的自動(dòng)售報(bào)機(jī)。

售報(bào)模塊的輸送裝置由同步帶和輪桿組成，報(bào)刊進(jìn)入輸送裝置后，在同步帶的夾持下，可以可靠地傳送到出報(bào)盤上,并且可方便地實(shí)現(xiàn)由上向下和由下向上傳輸，便于售報(bào)模塊在售報(bào)機(jī)中自由組合。

售報(bào)模塊的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)報(bào)刊的可靠拾取，為保證可靠拾取對(duì)報(bào)刊儲(chǔ)存方式提出一定要求;本自動(dòng)售報(bào)機(jī)要求每份報(bào)刊（雜志）的脊背（報(bào)刊折疊后的折疊縫外側(cè)）與輸送裝置入口相對(duì)，多份報(bào)刊脊背對(duì)齊后放入儲(chǔ)報(bào)盒中，儲(chǔ)報(bào)盒底板是一個(gè)伺服升降平臺(tái)，將盒中的報(bào)刊舉升到適合夾取的位置，這樣可以方便報(bào)刊上架（發(fā)行的報(bào)紙脊背基本是對(duì)齊的）。

拾取機(jī)構(gòu)是售報(bào)模塊的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，在總結(jié)了多種拾取機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，確定了一種如圖1所示的真空輔助報(bào)刊拾取機(jī)構(gòu)。該方案在電子控制系統(tǒng)配合下，通過(guò)報(bào)刊中部壓緊、真空吸起報(bào)刊脊背、取報(bào)爪夾緊報(bào)刊、釋放真空吸起和報(bào)刊壓緊、拖弋報(bào)刊至輸送機(jī)構(gòu)入口等動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了報(bào)刊的可靠拾取。

圖1報(bào)刊拾取機(jī)構(gòu)

1.2模塊化自動(dòng)售報(bào)機(jī)

將儲(chǔ)報(bào)盒、拾取機(jī)構(gòu)和輸送裝置組合成一個(gè)模塊，可以設(shè)計(jì)出適合不同報(bào)刊和雜志尺寸的自動(dòng)售報(bào)模塊，多個(gè)自動(dòng)售報(bào)模塊組合共用一個(gè)出報(bào)盤，裝入機(jī)柜即可構(gòu)成自動(dòng)售報(bào)機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)。一個(gè)典型的自動(dòng)售報(bào)機(jī)的外觀設(shè)計(jì)如圖2所示。

1.3售報(bào)控制系統(tǒng)

售報(bào)控制系統(tǒng)由主控板和多個(gè)自動(dòng)售報(bào)模塊控制板組成,主板與自動(dòng)售報(bào)模塊控制板之間以總線連接，在主控板控制下完成售報(bào)動(dòng)作；自動(dòng)售報(bào)模塊控制板根據(jù)主板指令，完成報(bào)紙抓取、輸送等動(dòng)作后，以命令完成回復(fù)主板。

1.4物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

利用主板上提供的網(wǎng)絡(luò)接口，可以根據(jù)售報(bào)狀態(tài)，為后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)提供報(bào)刊銷售狀況、售報(bào)模塊工作狀態(tài)、廣告播放情況等信息，提高報(bào)刊投放效率。自動(dòng)售報(bào)機(jī)控制系統(tǒng)總體框圖如圖3所示。

2設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1主控板

自動(dòng)售報(bào)機(jī)主控板采用NXP公司生產(chǎn)的LPC2388作為MCU來(lái)控制各模塊協(xié)同工作。LPC2388采用ARMTDMI-S內(nèi)核，支持72MHz的時(shí)鐘頻率；擁有512KB片上FLASH、64KB的SRAM；并集成有4個(gè)UART、1個(gè)USB2.0Host/OTG、1個(gè)10/100EthernetMAC模塊，這些資源可以很好地支持自動(dòng)售報(bào)機(jī)的軟硬件設(shè)計(jì)。

利用LPC2388的P0.2(TXD0)、P0.3(RXD0)、P0.4和P0.5引腳，與驅(qū)動(dòng)芯片MAX3430構(gòu)成RS485總線，用于控制自動(dòng)售報(bào)機(jī)各模塊工作。

利用LPC2388的P0.0(TXD3)和P0.1(RXD3)引腳，與投幣找零模塊連接，利用P3.0~P3.7選擇的報(bào)紙種類，可識(shí)

別輸入貨幣值、計(jì)算應(yīng)找貨幣值，控制投幣找零模塊完成貨幣交易，并啟動(dòng)選中的自動(dòng)售報(bào)模塊輸出購(gòu)買的報(bào)刊。

利用LPC2388的10/100EthernetMAC接口，擴(kuò)展DP83848網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器，即可構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)設(shè)置MAC和IP地址，可將其與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。

利用LPC2388的P2.0(TXD1)、P2.1(RXD1)、P2.2(CTS1)、P2.4(DSR1)、P2.5(DTR1)和P2.7(RTS1)引腳，與GSM無(wú)線通訊模塊相連，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能，在不方便布置網(wǎng)線的地方，可以使用這種方法實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。

利用LPC2388的P0.29(D+)、P0.30(D-)、P1.18(UP_LED)、P1.19(PPWR)、P1.22(PWRD)和P1.27(OVRCR)引腳擴(kuò)展LM3526L電源管理模塊，可構(gòu)成USB2.0接口，實(shí)現(xiàn)與多媒體屏的連接。

利用LPC2388提供的JTAG調(diào)試接口，可以實(shí)現(xiàn)控制主板的開(kāi)發(fā)和測(cè)試維護(hù)。主板電路原理示意圖如圖4所示。

2.2 控制總線

利用驅(qū)動(dòng)芯片MAX3430可以構(gòu)成1主多從的RS485分布式控制系統(tǒng)，MAX3430最多可以實(shí)現(xiàn)128個(gè)收發(fā)器互聯(lián),本應(yīng)用中最多有10個(gè)售報(bào)模塊和1個(gè)出報(bào)盤，因此，完全滿足系統(tǒng)需要。主控板與售報(bào)模塊之間的連接如圖5所示。

2.3售報(bào)模塊控制板

售報(bào)模塊以ATMEL公司的MEGA8為MCU，利用芯片提供的UART接口和2個(gè)IO引腳，擴(kuò)展MAX3430實(shí)現(xiàn)RS485接口，通過(guò)控制總線接收主控板的控制命令，并返回售報(bào)模塊的運(yùn)行狀態(tài)。抓取電機(jī)、輸送帶電機(jī)和紙盒電機(jī)由BTS7960芯片搭成的全H橋控制，微動(dòng)開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等作為位置傳感器獲取執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置信息，繼電器用于控制真空電磁閥通斷，其電路原理示意圖如圖6所示。

2.4軟件開(kāi)發(fā)

主控板軟件開(kāi)發(fā)使用MDK4.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，利用其提供的C/C++開(kāi)發(fā)環(huán)境和RTL庫(kù)函數(shù)，可以方便地實(shí)現(xiàn)TCP/IP、PPP和USB等通訊協(xié)議的開(kāi)發(fā)，大大提高軟件開(kāi)發(fā)效率?？刂瓶偩€采用半雙工工作模式，待命狀態(tài)下處于輸入狀態(tài)，放開(kāi)對(duì)總線的控制。通訊協(xié)議如下：

（1）報(bào)文采用固定的起始字符和結(jié)束字符；

（2）所有接聽(tīng)狀態(tài)的設(shè)備在收到起始字符但沒(méi)收到結(jié)束字符時(shí)，禁止發(fā)送報(bào)文；

（3）接聽(tīng)狀態(tài)的設(shè)備在接收到結(jié)束字符后分別等待不同時(shí)長(zhǎng)（最小時(shí)長(zhǎng)差大于單字符在總線上的傳遞時(shí)間），如果期間沒(méi)收到新報(bào)文，就可以發(fā)送報(bào)文；

（4）報(bào)文起始字符之后依次是目標(biāo)設(shè)備ID、自己的ID、控制指令或狀態(tài)信息；

（5）每個(gè)從設(shè)備在接到主控板發(fā)來(lái)的指令后，先校驗(yàn)?zāi)繕?biāo)設(shè)備是否自己，之后執(zhí)行相關(guān)指令并返回自己運(yùn)行狀態(tài)；

（6）當(dāng)某個(gè)從設(shè)備動(dòng)作執(zhí)行完畢或者發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，等待總線空閑上報(bào)自己狀態(tài)。

售報(bào)模塊采用CodeVisionAVR開(kāi)發(fā)環(huán)境，利用其工程向?qū)?，可以極為方便地完成I?？诤蚒ART的初始化和編程工作。

3結(jié)語(yǔ)

采用改進(jìn)報(bào)刊拾取機(jī)構(gòu)和售報(bào)機(jī)模塊化設(shè)計(jì)后，經(jīng)實(shí)際使用證明自動(dòng)售報(bào)可靠性顯著提高，功能明顯得到加強(qiáng)。其物聯(lián)網(wǎng)功能方便了多個(gè)售報(bào)設(shè)備管理，大大提高了報(bào)刊投放效率，媒體播放功能拓展了報(bào)刊發(fā)售功能，為新媒體技術(shù)條件下報(bào)刊發(fā)行工作做出了有意義的嘗試。

20211221_61c1dfb3537fa__一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)售報(bào)機(jī)