衣超　寇江偉　張海彪

摘? ?要：目前新零售設(shè)備發(fā)展火熱。文章采用STM32F103控制器設(shè)計了一款現(xiàn)調(diào)酒機控制系統(tǒng)，主要功能是通過蠕動泵控制電路和稱重電路對每一種飲品的配料進(jìn)行精確的控制，以及通過攪拌機構(gòu)和工位運動機構(gòu)進(jìn)行飲品的調(diào)制。取料口設(shè)計具有防夾手功能，通過點單系統(tǒng)進(jìn)行飲品的選取，無需工作人員的干預(yù)，可使設(shè)備處于無人售貨的狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：STM32F103;精確的控制;防夾手功能

在新零售市場有很多自動售貨設(shè)備，大多數(shù)飲品以及鮮榨果汁設(shè)備都是采用標(biāo)準(zhǔn)的飲料制品進(jìn)行銷售，飲品比較單一，無法滿足消費者龐大的需求。本文采用ARM處理器STM32F103為控制核心，通過控制蠕動泵的轉(zhuǎn)速和讀取稱重傳感器來控制每一種配料的比重，通過攪拌機構(gòu)和工位控制進(jìn)行不同工藝的加工，制作一杯現(xiàn)調(diào)酒。該系統(tǒng)具有10種配料且可以任意更換，從而調(diào)制出不同口味的飲品，大大滿足了消費者龐大的口味需求。

1? ? 系統(tǒng)原理設(shè)計

現(xiàn)調(diào)酒機控制系統(tǒng)主要由ARM控制器STM32F103單片機、蠕動泵控制電路、稱重電路、數(shù)據(jù)傳輸電路、傳感器讀取電路和攪拌電路、電源電路組成。STM32單片機作為控制系統(tǒng)的核心部分，通過控制蠕動泵電路來抽取配料，讀取稱重傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)一步測量配料的比重，然后通過攪拌機構(gòu)將配料進(jìn)行充分的融合。數(shù)據(jù)傳輸電路將飲品的相關(guān)數(shù)據(jù)信息反饋給點單系統(tǒng)，系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示。

2? ? 硬件電路設(shè)計

2.1? ARM控制器介紹

ARM控制器采用STM32F103系列的32位微控制器STM32F103VE，采用ARM32位Cortex TM-M3的CPU，主頻可達(dá)72 MHz，內(nèi)置高達(dá)512 kB的閃存和64 kB的SRAM，具備豐富的外設(shè)資源，主要包括ADC，UART，I2C及SPI等接口。可提供睡眠、停機和待機3種省電模式，有效保證系統(tǒng)的低功耗性，而且Thumb-2指令集可有效提高系統(tǒng)運行的效率與實時性[1]。

2.2? 蠕動泵控制電路

蠕動泵主要由步進(jìn)電機和蠕動泵頭和驅(qū)動器組成，蠕動泵驅(qū)動器采用基于RS485總線通信的總線控制方式?，F(xiàn)調(diào)酒機控制系統(tǒng)蠕動泵控制電路主要是基于MAX487EPA芯片設(shè)計的，采用“單一電源+工作”，額定電流為300 μA，采用半雙工通信方式，完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485電平的功能，而且MAX487的驅(qū)動器擺率不受限制，可以實現(xiàn)最高2.5 Mbps的傳輸速率。電路設(shè)計如圖2所示。

2.3? 稱重電路

稱重電路主要為TI公司推出針對稱重傳感器應(yīng)用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS1232，用于低電平高精度測量特別是應(yīng)用于衡器上面，其提供了最高23.5位的無噪聲精度，非常適合用于高速、高精度數(shù)據(jù)采集，內(nèi)部集成有輸入多路復(fù)用器、輸入緩沖器、可編程增益放大器[2]，稱重電路如圖3所示。

ADS1232采用3.3 V供電，外部參考電壓為+5 V，A+和A-為稱重傳感器接口，該系統(tǒng)稱重傳感器采用量程為3 kg的傳感器。

2.4? 數(shù)據(jù)傳輸電路

數(shù)據(jù)傳輸電路采用的是MAX3232CSE芯片設(shè)計，系統(tǒng)通過RS232串口將數(shù)據(jù)反饋給點單系統(tǒng)，同時也負(fù)責(zé)接收點單系統(tǒng)發(fā)送的訂單信息和執(zhí)行命令，電路如圖4所示。

2.5? 傳感器讀取和攪拌電路

傳感器讀取電路主要采用TLP185光耦進(jìn)行隔離設(shè)計，保證系統(tǒng)核心部分不受外界信號的干擾，電路如圖5所示。攪拌電路主要通過開光量控制直流電機工作和停止以及TLP185光耦控制MOS管導(dǎo)通和截止實現(xiàn)，采用MOS管設(shè)計主要因為該部分會頻繁的啟動和停止，電路如圖6所示。

2.6? 電源電路

電源電路采用的是LM2576S5.0芯片將24 V轉(zhuǎn)為系統(tǒng)所需的+5 V。通過AMS1117-3.3將+5 V轉(zhuǎn)換成+3.3 V給控制系統(tǒng)供電，電路如圖7所示。

3? ? 軟件設(shè)計

現(xiàn)調(diào)酒機控制系統(tǒng)通過控制器分別協(xié)調(diào)各個子功能模塊，完成對點單系統(tǒng)的指令接收和數(shù)據(jù)反饋，讀取稱重傳感器數(shù)據(jù)、控制蠕動泵轉(zhuǎn)速、控制攪拌頭旋轉(zhuǎn)工作。系統(tǒng)軟件部分主要由稱重數(shù)據(jù)讀取、蠕動泵轉(zhuǎn)速控制、點單系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸3大部分組成。點單系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸部分點單系統(tǒng)主要通過RS232和現(xiàn)調(diào)酒機系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，現(xiàn)調(diào)酒機系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸主要是由控制器UART外設(shè)接口和MAX3232芯片共同完成，MAX3232芯片主要負(fù)責(zé)TTL電平和CMOS電平的轉(zhuǎn)換工作。控制器上電首先會對UART外設(shè)接口進(jìn)行管腳的初始化和一些通信參數(shù)的配置。數(shù)據(jù)交互主要通過UART外設(shè)觸發(fā)中斷來完成，數(shù)據(jù)處理在中斷的子函數(shù)中進(jìn)行，中斷流程如圖8所示。

4? ? 測試結(jié)果

數(shù)據(jù)測量主要是稱重傳感器數(shù)據(jù)的測量，測量辦法是通過現(xiàn)調(diào)酒機其中的一個配料選擇定量10 g，并連續(xù)測量10次，記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判定系統(tǒng)稱重部分是否穩(wěn)定。測量數(shù)據(jù)表1所示，安裝實物如圖9所示。

5? ? 結(jié)語

本文完成了基于STM32F103為控制器設(shè)計的現(xiàn)調(diào)酒機控制系統(tǒng)，現(xiàn)調(diào)酒機系統(tǒng)通過RS232接收點單系統(tǒng)下發(fā)的訂單指令，然后設(shè)備開始制作飲品，通過控制蠕動泵的轉(zhuǎn)速和讀取稱重傳感器的讀數(shù)來控制每一種配料的下放重量，通過攪拌機構(gòu)進(jìn)行原料的充分?jǐn)嚢韬突旌?，?jīng)過試驗數(shù)據(jù)測量單種配料的精度可以控制在0.05 g以內(nèi)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王晨輝，吳悅，楊凱.基于STM32的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2016（1）：51-53，57.

[2]陳紅遠(yuǎn)，郭天太，吳俊杰，等.多通道微弱電壓信號同步采集系統(tǒng)開發(fā)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2014（40）：79-84.

Abstract：At present， the development of new retail equipment is hot. This paper mainly uses STM32F103 controller to design a control system of the current blender， the main function of the system is to accurately control the ingredients of each drink through the peristaltic pump control circuit and weighing circuit， the beverage is modulated by the mixing mechanism and the working position moving mechanism. The design of the reclaiming port has the function of anti pinch， through the order system to select drinks without the intervention of the staff， the equipment is in the state of no sales.

Key words：STM32F103; precise control; anti pinch function