一种基于物联网技术的自动售报机

引言

报刊是日常生活中获取信息和知识的一个重要途径，随着网络和信息技术快速发展，报刊等传统传媒遇到了前所未有的挑战，如何在新技术挑战面前更好地发展传统传媒是一个非常现实的课题。目前报刊发行存在成本高、销售方式不灵活、广告宣传不突出等缺点。本文针对当前报刊发行存在的缺点，将物联网、LCD显示、多个自动售报模块组织在一个框架内研制成一种自动售报机，可较好地应对现代传媒挑战。

自动售报机普及率很低，主要原因除了故障率高、出报不准确、报刊适应性差以外，更重要的原因是信息反馈不及时、公众关注度不够、盈利模式单一，在现代技术条件下缺乏市场竞争力。将物联网技术、信息技术与自动售报机相结合，是现代技术条件下报刊发行方式的一种尝试，旨在突破传统售报机可靠性差、信息反馈不及时、公众关注度低和盈利模式单一的缺陷。提高传统自动售报机的性能还需从其结构上进行技术提升，根据有关文献，可把自动售报机结构可分为三类。文献中的售报机机构利用控制装置限制取报数量，依靠报纸重力下落至出报口；其优点是结构简单，缺点是取报口低、报纸上架麻烦、易卡滞。文献中的售报机是靠摩擦轮或者推杆把报纸推出去的，克服了报纸上架麻烦的缺点，但存在报纸适应性差的问题，对多页报纸或较薄的报纸仍存在可靠性差的问题。文献中的售报机是利用真空吸盘拾取报纸，依靠报纸重力自由落下或沿斜面滑下，依然存在出报口低、易卡滞的问题。

1技术方案

1.1售报机机构改进

为实现售报机报刊上架方便、拾取准确可靠、出报位置合理、易于联网、易于模块化组合的目的，将售报机取报、输送等机构进行改进，使其能够自储报盒中一份一份取出报刊，取出的报刊放到输送机构中，由输送机构将报刊输送到出报盘上，售报机中部的出报盘将报刊送出售报机箱。每个售报模块由储报盒、取报机构、输送机构组成，多个售报模块共用一个出报盘，构成销售多种报刊的自动售报机。

售报模块的输送装置由同步带和轮杆组成，报刊进入输送装置后，在同步带的夹持下，可以可靠地传送到出报盘上,并且可方便地实现由上向下和由下向上传输，便于售报模块在售报机中自由组合。

售报模块的关键是实现报刊的可靠拾取，为保证可靠拾取对报刊储存方式提出一定要求;本自动售报机要求每份报刊（杂志）的脊背（报刊折叠后的折叠缝外侧）与输送装置入口相对，多份报刊脊背对齐后放入储报盒中，储报盒底板是一个伺服升降平台，将盒中的报刊举升到适合夹取的位置，这样可以方便报刊上架（发行的报纸脊背基本是对齐的）。

拾取机构是售报模块的关键机构，在总结了多种拾取机构优缺点基础上，经过多次试验，确定了一种如图1所示的真空辅助报刊拾取机构。该方案在电子控制系统配合下，通过报刊中部压紧、真空吸起报刊脊背、取报爪夹紧报刊、释放真空吸起和报刊压紧、拖弋报刊至输送机构入口等动作，实现了报刊的可靠拾取。

图1报刊拾取机构

1.2模块化自动售报机

将储报盒、拾取机构和输送装置组合成一个模块，可以设计出适合不同报刊和杂志尺寸的自动售报模块，多个自动售报模块组合共用一个出报盘，装入机柜即可构成自动售报机的机械系统。一个典型的自动售报机的外观设计如图2所示。

1.3售报控制系统

售报控制系统由主控板和多个自动售报模块控制板组成,主板与自动售报模块控制板之间以总线连接，在主控板控制下完成售报动作；自动售报模块控制板根据主板指令，完成报纸抓取、输送等动作后，以命令完成回复主板。

1.4物联网系统

利用主板上提供的网络接口，可以根据售报状态，为后台服务系统提供报刊销售状况、售报模块工作状态、广告播放情况等信息，提高报刊投放效率。自动售报机控制系统总体框图如图3所示。

2设计实现

2.1主控板

自动售报机主控板采用NXP公司生产的LPC2388作为MCU来控制各模块协同工作。LPC2388采用ARMTDMI-S内核，支持72MHz的时钟频率；拥有512KB片上FLASH、64KB的SRAM；并集成有4个UART、1个USB2.0Host/OTG、1个10/100EthernetMAC模块，这些资源可以很好地支持自动售报机的软硬件设计。

利用LPC2388的P0.2(TXD0)、P0.3(RXD0)、P0.4和P0.5引脚，与驱动芯片MAX3430构成RS485总线，用于控制自动售报机各模块工作。

利用LPC2388的P0.0(TXD3)和P0.1(RXD3)引脚，与投币找零模块连接，利用P3.0~P3.7选择的报纸种类，可识

别输入货币值、计算应找货币值，控制投币找零模块完成货币交易，并启动选中的自动售报模块输出购买的报刊。

利用LPC2388的10/100EthernetMAC接口，扩展DP83848网络收发器，即可构成网络接口，通过设置MAC和IP地址，可将其与互联网连接，实现物联网功能。

利用LPC2388的P2.0(TXD1)、P2.1(RXD1)、P2.2(CTS1)、P2.4(DSR1)、P2.5(DTR1)和P2.7(RTS1)引脚，与GSM无线通讯模块相连，可以实现无线网络功能，在不方便布置网线的地方，可以使用这种方法实现物联网功能。

利用LPC2388的P0.29(D+)、P0.30(D-)、P1.18(UP_LED)、P1.19(PPWR)、P1.22(PWRD)和P1.27(OVRCR)引脚扩展LM3526L电源管理模块，可构成USB2.0接口，实现与多媒体屏的连接。

利用LPC2388提供的JTAG调试接口，可以实现控制主板的开发和测试维护。主板电路原理示意图如图4所示。

2.2 控制总线

利用驱动芯片MAX3430可以构成1主多从的RS485分布式控制系统，MAX3430最多可以实现128个收发器互联,本应用中最多有10个售报模块和1个出报盘，因此，完全满足系统需要。主控板与售报模块之间的连接如图5所示。

2.3售报模块控制板

售报模块以ATMEL公司的MEGA8为MCU，利用芯片提供的UART接口和2个IO引脚，扩展MAX3430实现RS485接口，通过控制总线接收主控板的控制命令，并返回售报模块的运行状态。抓取电机、输送带电机和纸盒电机由BTS7960芯片搭成的全H桥控制，微动开关、光电开关等作为位置传感器获取执行机构的位置信息，继电器用于控制真空电磁阀通断，其电路原理示意图如图6所示。

2.4软件开发

主控板软件开发使用MDK4.2集成开发环境，利用其提供的C/C++开发环境和RTL库函数，可以方便地实现TCP/IP、PPP和USB等通讯协议的开发，大大提高软件开发效率。控制总线采用半双工工作模式，待命状态下处于输入状态，放开对总线的控制。通讯协议如下：

（1）报文采用固定的起始字符和结束字符；

（2）所有接听状态的设备在收到起始字符但没收到结束字符时，禁止发送报文；

（3）接听状态的设备在接收到结束字符后分别等待不同时长（最小时长差大于单字符在总线上的传递时间），如果期间没收到新报文，就可以发送报文；

（4）报文起始字符之后依次是目标设备ID、自己的ID、控制指令或状态信息；

（5）每个从设备在接到主控板发来的指令后，先校验目标设备是否自己，之后执行相关指令并返回自己运行状态；

（6）当某个从设备动作执行完毕或者发现异常时，等待总线空闲上报自己状态。

售报模块采用CodeVisionAVR开发环境，利用其工程向导，可以极为方便地完成I。口和UART的初始化和编程工作。

3结语

采用改进报刊拾取机构和售报机模块化设计后，经实际使用证明自动售报可靠性显著提高，功能明显得到加强。其物联网功能方便了多个售报设备管理，大大提高了报刊投放效率，媒体播放功能拓展了报刊发售功能，为新媒体技术条件下报刊发行工作做出了有意义的尝试。

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