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基于ARM的自动售货机控制器设计与实现

作　者: 周泽鹏
导　师: 金瓯
学　校: 中南大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 自动售货机控制器 ARM uC/OS-II 层次型有限状态机
分类号: TH692.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 1次
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内容摘要


自动售货机作为自助服务领域中的一员,为国内外该领域厂商所研究,并且得到了广泛的应用。为了适应客户的需求,需要开发一套功能更加完善、扩展性能更强的自动售货机控制器。本文以国内自动售货机制造商——湖南金码智能设备制造有限公司在自动售货机控制器的研究现状为背景,分析了公司现有控制器的不足,并制定出基于ARM7与嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ的自动售货机控制器的设计方案。系统硬件完成了控制器外围各模块的接口电路图设计,分析了自动售货机控制器的组成;实现了电源模块、MDB外设驱动模块、电机驱动模块、键盘与显示模块以及数据存储模块的开发,并对各模块的原理与电气特性进行了详细的说明。软件上,将uC/OS-Ⅱ成功移植了至ARM7体系结构;针对售货机本身是一个自反应、事件驱动的系统,使用有限状态机来管理系统状态以及状态转换,并高效地实现了更适用于复杂系统的层次型有限状态机;在uC/OS-Ⅱ与层次有限状态机的新软件框架支持下,编写了键盘与显示模块、MDB设备、数据存储设备等的驱动程序和系统应用程序。最后,调试与试验表明基于ARM的控制器满足售货机基本要求,并且本课题的设计方案对较复杂的嵌入式系统的研究有一定的借鉴意义和应用价值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 引言  8-9
  1.2 课题研究背景  9
  1.3 课题的来源与意义  9-10
  1.4 研究内容  10
  1.5 论文结构  10-12
第二章 售货机控制器总体分析与设计  12-22
  2.1 控制器的需求分析  12-13
  2.2 控制器各功能模块的设计方案  13-17
    2.2.1 电机控制模块的实现方案  13-14
    2.2.2 数据存储功能模块实现方案  14-15
    2.2.3 系统状态管理模块实现方案  15-17
    2.2.4 通信模块的实现方案  17
  2.3 售货机控制器的技术平台  17-21
    2.3.1 ARM微处理器相对于MSC51单片机的优势  17-19
    2.3.2 嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ的优势  19-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章 自动售货机控制器硬件设计  22-34
  3.1 控制器主板与外设接口  22-23
  3.2 控制器主要电路设计  23-33
    3.2.1 电源电路  23-24
    3.2.2 MDB外设驱动电路  24-25
    3.2.3 电机驱动电路  25-29
    3.2.4 键盘与显示电路  29-32
    3.2.5 EEPROM数据存储电路  32-33
  3.3 本章小结  33-34
第四章 控制器软件设计  34-59
  4.1 嵌入式操作系统uC/OS-II的移植  34-40
    4.1.1 移植uC/OS-II对处理器和编译器的要求  34-35
    4.1.2 移植的内容  35-38
    4.1.3 中断嵌套的实现  38-40
  4.2 层次有限状态机HFSM  40-48
    4.2.1 售货机中的HFSM模型  40-41
    4.2.2 面向状态的HFSM模型的实现  41-47
    4.2.3 HFSM在售货机中的应用  47-48
  4.3 驱动程序设计  48-55
    4.3.1 键盘与显示板驱动程序  48-52
    4.3.2 MDB设备驱动程序  52-54
    4.3.3 数据存储模块驱动程序设计  54-55
  4.4 uC/OS-II的应用程序设计  55-58
    4.4.1 看门狗任务  55-56
    4.4.2 系统任务  56-57
    4.4.3 纸币器、硬币器任务  57-58
  4.5 本章小结  58-59
第五章 系统调试与实验分析  59-65
  5.1 PCB板制作  59-60
  5.2 系统调试  60-63
    5.2.1 硬件调试  60-62
    5.2.2 软件调试  62-63
  5.3 试验与结果分析  63-64
  5.4 本章小结  64-65
第六章 总结与展望  65-68
  6.1 总结  65-66
  6.2 下一步的工作与展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
攻读硕士期间主要的研究成果  73

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 专用机械与设备 > 其他专用机械与设备 > 商业用机械与设备 > 售货机
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