专利名称：自动售货机的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动售货机，更具体地说，涉及一种可以与远程服务器实时联机的非接触IC卡自动售货机。
技术背景自动售货机是20世纪70年代在日本、欧美发展起来的一种全新的消费方 式，自动售货机又被称为24小时营业的微型自助超市。传统售货机主要销售的货品对象是饮料或者小食品、盒装商品、片装/袋 装商品等，交易模式是采用小额现金交易，其包含有现金入(识别)与出(硬 币找零)两大系统，与人工进行管理的店铺销售模式很接近。由于传统售货机采取现金支付的方式，其收到的安全威胁的可能性就比较 高，而且由于人民币尤其是小面额人民币票面状况比较差，会严重影响传统售 货机的正常交易。另外，虽然有些售货机采用了接触式IC卡，但是接触式IC卡容易磨损， 粘油污，触点也容易氧化，不容易保存。因此，接触式IC卡的读写稳定性较 低。而且，传统售货机在进行交易时的数据处理一般在本机上进行，虽然于 2004年8月4日公告的一种可远程监控的智能自动售货机(专利号为 03251582.0)可以与远程服务器实现联机，但是其联机只是处理交易的结果， 而不干预交易的过程，即交易本身还是在脱机的时候进行，也就是说交易还是 直接由自动售货机本身处理。而且，该专利的监控实质上只是监视，而并没有 对交易进行控制，也就是说其监控是"监而不控"，该专利中与自动售货机实 现联机的远程服务器侧重于远程采集自动售货机的安全信息、营运数据等。因 此，该专利的传统售货机的交易是不安全的，也是不灵活的。而本发明的自动
售货机与银行的自动柜员机(ATM)的交易模式类似，交易也是实时联机的。 发明内容本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述传统售货机的缺陷， 提供一种自动售货机，可以采取非接触式IC卡进行交易，并由远程服务器实 时处理自动售货机的交易数据。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种自动售货机，包括一个主控模块，用于控制自动售货机的工作流程，协调各电路模块之间的 工作，以及将有关交易数据发送至与所述自动售货机实时联机的远程服务器处 理，并接收来自所述远程服务器的信息；一个显示模块，用于显示由所述主控模块发送来的显示数据，包括显示卡 余额信息；一个卡读写模块，用于检测是否有插入卡，完成该插入卡的密钥运算和密 码校验，以及读写该插入卡的数据，并将有关数据传递到所述主控模块；及一个驱动模块，用于检测出货机构的推货位置和货道是否有剩余货物，以 及接收所述主控模块的指令完成出货动作。在本发明所述的自动售货机中，所述主控模块包括第一CPU和通过并 行总线与所述第一 CPU连接的第二 CPU;所述第一 CPU设有对外无线通讯接口，该对外无线通讯接口通过GPRS网络或者CDMA网络或者3G网络或者 无线数据传输与所述远程服务器进行实时信息交互，所述第二 CPU设有与外 设模块连接的驱动模块接口、显示模块接口、 IC卡读写模块接口以及扩展模 块接口 ，所述第一 CPU与所述第二 CPU均设有支持ISP程序安装接口 。在本发明所述的自动售货机中，所述主控制模块还包括键盘扫描接口、 蜂鸣器、状态指示灯以及存储器。在本发明所述的自动售货机中，所述显示模块包括设有支持ISP程序安装接口的第三CPU、与所述第三CPU连接的数码管和状态指示灯。在本发明所述的自动售货机中，所述卡读写模块包括设有支持ISP程序安装接口的第四CPU、分别与所述第四CPU连接状态指示灯和处理控制单元，
该处理控制单元与天线匹配回路连接。在本发明所述的自动售货机中，所述第四CPU —个DES加解密的处理程 序，用于对IC卡进行密钥运算和密码校验。在本发明所述的自动售货机中，所述驱动模块包括设有支持ISP程序安 装接口的第五CPU、与所述第五CPU连接的检测信号处理电路、接收该检测 信号处理电路的电机到位检测矩阵电路和剩货检测矩阵电路、驱动电路、电源 指示灯、状态指示灯以及出货模块接口。在本发明所述的自动售货机中，所述电机到位检测矩阵电路采用红外对射 式光路遮挡检测，所述剩货检测矩阵电路采用红外反射式光路通断检测。在本发明所述的自动售货机中，所述驱动模块还包括 一个电源输入模块 和一个蓄电池处理回路。在本发明所述的自动售货机中，还包括一个可选的状态传输模块，用于将 采集到所述自动售货机的故障信息、安全信息等信息，连同货道信息、营运数 据以及交易数据传输至所述主控模块，并在实时联机的支持下由所述主控模块 传输至所述远程服务器，本发明的有益效果是，由于本发明所述自动售货机采取非接触式IC卡， 而卡上只记录ID并没有记录账户余额信息，而且具体交易数据的处理是在远 程服务器上处理并不是在自动售货机本机处理，而且自动售货机的故障信息， 安全信息，营运数据与交易数据都能方便实时地得到处理，机器营运的管理成 本较低，提高了自动售货机工作的稳定性和安全性，使得自动售货机的管理更 加灵活简便。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明所述自动售货机的正面视图；图2是本发明所述自动售货机一个优选实施例的结构示意图;图3是图2中的主控模块的框架结构示意图；图4是图2中的显示模块的框架结构示意图； 图5是图2中的卡读写模块的框架结构示意图；图6是图2中的驱动模块的框架结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1是本发明所述自动售货机的正面视图，从图中看出，该自动售货机包 括壳体l,位于壳体1正面的显示屏2、广告窗3、数字键盘/P0S键盘4、插 卡口 5、第一开门11上的门锁6、商品选择键7、第二开门12上的商品展示 窗8、商品售出口IO，其中商品展示窗8内放置有商品9。以下对这些部件进 行详细说明。显示屏2为6位字高056英寸的高亮数码显示屏。而目前传统的售货机一 般采用4位字高0. 56英寸或者6位字高但小于0. 56英寸的显示屏。因此本发 明中的显示屏可以更方便地交互观看，并且还可以显示大串数字而无需翻屏显 示。当用户插入IC时，显示屏2是用来显示用户IC卡上的账户余额。如果没 有插入IC卡，那么显示屏2会按照预设设置好的动画进行循环播放。广告窗3是用来显示预设设置好的静态广告信息，或者用来显示由远程服 务器发送来的动态广告信息，包括MTV、电影等等。数字键盘/POS键盘4是用来直接在机器上对IC卡进行充值。因为在整 个运营系统中可以不需要专门的卡充值设备，这样可以减少系统投入，也可以 减少安装、维护、培训等成本。另外，数字键盘/POS键盘4可以使得自动售 货机本身的安装维护变得简单很多，在售货机安装的时候可以根据系统要求对 售货机进行很多设置(如机号，远程服务器的IP地址等等)。因此，直接在该 数字键盘4设置可以给工作带来极大的便利，而且在对售货机进行维护的时 候，相对于用拨码开关选择几个按键配合选择的管理功能方便很多，操作简单。插卡口 5可以是接触式卡插卡口，也可以是非接触式插卡口，在本实施例 中虽然采用的非接触式卡，但用户消费时候仍然采用插卡的方式。这样设计的 好处在于自动售货机有充裕的读写时间，相比考勤机的非接触卡的应用不同， 因为如果持卡人想连续消费，只需要按商品选择键7就可以了，而不需要拔卡 再插卡。因此这样设计使得用户操作起来方便很多。门锁6设置在第一开门11上，商品展示窗8设置在第二开门12上。虽然 本实施例是设计为双开门式，但是并不是每个门都设有门锁，本实施例只需要 在第一开门11上设置门锁就可以了，第二开门12的闭锁与开锁是通过第一开 门ll内的门扣来完成，因为只需要打开第一开门ll就可以完成对门扣的操作。 因此，这样设计可以省去一把门锁，并且降低了安装成本，而且管理起来也比 较方便点。另外，如果不是双开门式的，那么售货机的整门就比较大，整门大 的情况下容易发生变形、走位、下垂等等，从而导致开门关门非常麻烦，而本 发明就可以避免这种情况出现。商品展示窗9内设有6个货道，每个货道可以放置一种商品9，每个货道 对应其上面的一个商品选择键7。如果要购买那种商品，只要按下该商品9正 对着的商品选择键7即可。以下就该自动售货机的控制系统进行说明。图2是本发明所述自动售货机一个优选实施例的结构示意图，如图所示。 本发明所述自动售货机包括一个主控模块、 一个显示模块、 一个卡读写模块以 及一个驱动模块。本发明是采用模块化设计的，每个模块都有自己的CPU， 每个子模块都是挂接到系统的通讯总线上的。主控模块如图3所示，主控模块是自动售货机的核心控制模块，用于控 制自动售货机的工作流程，协调各电路模块之间的工作，以及将有关交易数据 发送至远程服务器处理，接收来自远程服务器的信息。主控模块是采取了双CPU核的控制处理系统，双核相对独立又相互协调， 其中第一 CPU (或称DCPU)通过外无线通讯接口负责与GPRS网络或者 CDMA网络或者3G网络或无线数据传输等等进行交互信息。第二 CPU (或 称ECPU)负责与自动售货机的外设接口 (如驱动模块接口、显示模块接口、 IC卡读写模块接口以及预留2个扩展模块接口)通讯，用于控制交易流程。 DCPU与ECPU之间可以通过并行总线相互通讯，相互独立又能够协同工作。采取双核CPU可以避免在交易过程导致通讯失败这种情况。在实时联机 的情况下，自动售货机与后台的交互信息是随时发生的，外部模块在交易流程 中也是随时与核心处理CPU交互信息，如果核心处理CPU是单核的，则售货
机与后台的交互和与自身外设模块的交互在时间上有可能重叠，所以这个单核的CPU有可能在一个时间点上要处理两种通讯事务，很可能通讯失败，因此 本发明采用了两个CPU来处理这个问题，每个CPU处理一种类型的通讯事务， 通讯数据CPU自己可以缓存，两个CPU之间可以相互通讯，这样就解决了这个问题。主控模块的两个CPU都采用的是支持ISP的CPU,生产控制板的时候允 许把CPU直接焊到控制板上，而不是传统的用IC座子，通过插拔IC来完成生产或升级的过程，这种设计极大的方便了生产，也方便了维护/升级，更减少了采用IC座子的接触不良带来的各种故障，使系统的可靠性大大提高。另 外两个CPU负责不同的功能，这样当售货机的功能变更时，不会影响不需变 更的功能，比如售货机的交易流程变更，只要升级ECPU的程序就可以了，对 DCPU来说是透明的，而如果是选择不同的联网方式，或者同一种联网方式所 用到的无线通讯模块有所变动，则只要升级DCPU的程序即可，对ECPU来 说是透明的。这对一个复杂的处理系统来说，不会因为小变动而影响全局，是 非常重要的。主控模块采用的是模块化的设计，外设模块(如显示模块、驱动模块、IC 卡模块)相对与主控模块来说是相对独立的，主控模块只关心处理结果而不关 心处理过程，这样可以减少主控模块的软件处理开销，更重要的是，如果升级 模块(如把数码管显示升级为液晶显示)，只要修改外设模块就可以了，而主 控模块可以不需要坐任何改动，这对整个控制系统的稳定来说是非常有利的。主控模块上有对外的无线通讯接口，这个接口可以挂接无线数传模块，也 可以挂接GPRS无线通讯模块，同样也可以挂接CDMA无线通讯模块，3G无 线通讯模块用样也可以由这个接口接入，更换通讯模块只要对DCPU下载相 对应的驱动即可，主控模块本身硬件上不需要改动。这种设计，使得整个设计 非常灵活，在不同的网络条件下，售货机实时联机可以不需更换主控模块就能 实现，这样可以大大减少售货机的布机难度，方便推广。主控模块上设有键盘扫描接口 ，这个接口可以接收客户的输入信息以决定 交易流程，可以接受维护管理人员的输入信息以决定执行什么样的维护管理功
主控模块上设有带有蜂鸣器，它可以在主控模块ECPU控制下发出长度不 同的、次数不同的"嘀"声，这样可以提示如按键按下，交易开始，交易结 束等通讯状态信息。主控模块上设有ECPU控制的状态指示灯，它可以在主控模块的ECPU 控制下做点亮与关闭时间长度不同的各种组合以表示各种状态，给调试以及维 护带来很大的方便。主控模块还设计有铁电存储器，这种存储器，既有在程序操作上象操作 SRAM —样的方便性，又有EEROM —样的不怕掉电的特性(掉电后数据不会 丢失)。用它既可以作为程序数据缓存，又可以存储有关自动售货机的重要数 据。主控模块的电源接口及电源处理，完成电源的DC-DC变换，在主控模块 上设计DC-DC变换的目的就是增加主控模块的供电稳定性。主控模块双核CPU采用的是同一个晶振，合用一个振荡源，这样可以减 少硬件成本，也可以减少故障点。另外，主控模块预留有扩展接口，扩展接口扩展的模块可以很多，比如可 以是打印模块，可以是安全模块，即各种报警模块如震动检测，搬动(水平) 检测，烟雾检测，掉电(蓄电池支持下)检测等等。这些模块作为自动售货机 的可选件，这种设计是非常灵活的。显示模块如图4所示，用于显示由主控模块送来的显示数据，包括显示 IC卡余额信息，该显示模块将数据显示在显示屏2上。显示模块所采用的第三CPU与主控模块是同一系列的CPU，同样支持ISP 功能，这样可以给生产与维护、升级带来便利，而且减少故障点。显示模块包含了一个数码管显示的6位动态切换电路，采用的是6位0.56 英寸字高的高亮数码管，现有的市面上的自动售货机，要么是字高0.56但不 是6位，要么是6位但字高不是0.56，字高0.56显示大方又不太占外机空间， 6位可以显示的数据范围要比4位大很多。显示模块的显示没有采用液晶显示，是因为液晶对使用环境的要求比较
高，故障率也比较高，同时成本也比较高。寿命也成了机器寿命的瓶颈。显示模块包含了一个长条的绿色状态指示灯，点亮表示机器工作正常，可 是使用。这种设计和金融业里的银行使用的自动柜员机的机制是一样的，符合人们的使用习惯，比较人性化。另外，显示模块还包含了3个状态指示灯，一 个表示出货的时候是否有故障，另外一个表示出货选中的货道是否有货，还有 一个可以表示网络状态是通还是断。这样在交易的时候，当出现交易失败的时 候能够很容易判断出来，这种设计也是非常人性化的。卡读写模块如图5所示，用于检测是否有插入卡，完成插入卡的密钥运 算和密码校验，以及读写插入卡的指定扇区的数据，并将从插卡口5读取的有 关数据传递到主控模块。卡读写模块所采用的第四CPU与主控模块一个系列的CPU,同样支持ISP 功能，这样可以给生产与维护、升级带来便利，而且减少故障点。卡读写模块的CPU包含了一个DES加解密的处理程序，这是一个纯汇编 编写的一个运算程序，DES加密在200ms内能够完成，不需要将昂贵的DES 加解密硬件芯片假如到该模块的设计中，这样减少了生产采购的麻烦，也很大 程度上节省了模块的成本，有这个程序，结合系统卡物理序列号不重复的特点， 可以做到一卡一密，可以大大增加整个系统的卡系统的密钥安全性。在卡读写模块的第四CPU里可以直接写入系统密钥，而不像市面上有些 设计专门有一个密钥存储器，因为CPU的程序是加密的，本身很难破解，即 使破解，要想在分散在程序中间的密钥找出来拼合，也几乎是不可能的事情。 如果设计专门的密钥存储器，很容易通过硬件侵入找出系统密钥，这样是不安 全的，另外，多增加硬件芯片同时会增加系统故障点，还增加模块成本。本实施例采用的是非接触式IC卡，卡上仅仅记录ID (唯一识别号)，不记录金额等信息。由于自动售货机的交易是实时联机的，所以卡上的金额数据 都会以远程服务器上记录的余额数据为准。也就是说用户持有的IC卡内并不 存在用户账号的实际金额，但每次交易后会对IC卡进行账号余额回写，这个 数据仅仅是参考的。因此可以加快自动售货机的响应速度，还可以减轻到远程 服务器查询余额的负担，而且由于卡上的数据不是交易
担心外来不安全因素(例如在自动售货机正在读写卡时拔卡)对账号余额的影 响。卡读写模块包含了卡感应PCB天线电路，包含了一个天线匹配回路和一 个用于调制解调数据的处理控制单元。另外，卡读写模块还包含了一个状态指示灯，这样可以判断卡读写模块的 工作状态，从而对整机的状态的判断提供很重要的信息。这种设计也是非常人 性化的。驱动模块如图6所示，用于检测出货机构的推货位置和货道是否有剩余货物，以及接收主控模块的指令完成出货动作，从商品售出口 IO就可以拿到购买的商品。该驱动模块的设计，是为了处理出货相关的驱动和相关的检测， 这些处理过程对主控模块来说是透明的。驱动模块所采用的第五CPU与主控模块是一个系列的CPU，同样支持ISP 功能，这样可以给生产与维护、升级带来便利，而且减少故障点。驱动模块包含了一个电机驱动的MOS点阵(即驱动管行列矩阵)，包含 了一个用于检测每个货道是否有货的剩货检测点阵电路和一个用于检测电机 是否转动到设计位置的电机到位检测点阵电路。到位检测采用的是红外对射式 光路遮挡检测，剩货检测是采用红外反射式光路通断检测。这两个检测都是在 驱动模块的驱动电路支持下完成。到位检测与剩货检测采用红外方式而不是采 用微动开关/行程开关的方式。这种红外方式对环境(温度/湿度)的要求低，没 有行程开关的触点氧化，或者有污渍等导致的接触不良问题，也没有接触不稳 的问题，光路通的就是通的，断的就是断的，没有所谓的接触临界状态。驱动 模块的第五CPU对货道剩货状态与电机到位状态的判断一般不会出差错。驱动模块还包含一个电源指示的红色发光二极管和一个状态指示的绿色 发光二极管，红色指示电流表示电源供应正常，绿色灯可以用不同时间长度的 点亮与关闭来表述模块工作的各种
路，当蓄电池充足电的情况下能够自动切断对蓄电池的充电，当市电掉电的时 候蓄电池可以自动切入工作，使得本发明的自动售货机布点推广不受市电影 响，也能够保证每笔交易的完整性。另外，作为本实施例的一个改进，还包括一个可选的状态传输模块，用于 采集该自动售货机的故障信息、安全信息等信息，连同货道信息、营运数据以 及交易数据都可以传输至主控模块，并在实时联机的支持下由主控模块传输至 远程服务器，大大减少了营运的管理成本。本发明所述自动售货机与远程服务器之间的通讯可采用无线数据传输或GPRS网络或CDMA网络或3G网络。若采取无线数据传输通讯的，可以先通过一台接入国际互联网上的PC机 作为信息中转，再与远程服务器实时联机。如果多台自动售货机需要通过一台 接入到国际互联网络上的PC机实现与远程服务器的联机，则在这台PC机的 无线数据传输模块担当数据传输路由功能。该无线数据传输模块与多台自动售 货机的联机采用轮询方式，每台售货机在无线数据传输局域网里都有一个ID， 这个ID可以与在远程服务器设计的ID—致。这样可以减轻安装与维护的负担，而且只有被轮询到的自动售货机才能发送数据，因此无线局域网内一个时刻只 有一个无线传输模块在发送数据。根据现场布机点条件的不同，还可以选择采用GPRS网络，或者CDMA 网络，或者3G网络，通过相应网络提供商的互联网接入服务，实现与远程服 务器实时联机。采用GPRS网络，或者CDMA网络，或者3G网络连接的方 式不需要依赖信息中转PC机。由此可知，用户与自动售货机的交易信息处理是在远程服务器上进行的， 而并不是在自动售货机上进行的。该远程服务器主要用于对所述自动售货机实 时发来的数据进行处理，包括IC卡身份验证、IC卡余额扣除以及对自动售货 机进行销售管理。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等。均应包含在本发 明的保护范围之内。
权利要求
1、一种自动售货机，其特征在于，包括一个主控模块，用于控制自动售货机的工作流程，协调各电路模块之间的工作，以及将有关交易数据发送至与所述自动售货机实时联机的远程服务器处理，并接收来自所述远程服务器的信息；一个显示模块，用于显示由所述主控模块发送来的显示数据，包括显示卡余额信息；一个卡读写模块，用于检测是否有插入卡，完成该插入卡的密钥运算和密码校验，以及读写该插入卡的数据，并将有关数据传递到所述主控模块；及一个驱动模块，用于检测出货机构的推货位置和货道是否有剩余货物，以及接收所述主控模块的指令完成出货动作。
2、 根据权利要求l所述的自动售货机，其特征在于，所述主控模块包括: 第一 CPU和通过并行总线与所述第一 CPU连接的第二 CPU;所述第一 CPU 设有对外无线通讯接口 ，该对外无线通讯接口通过GPRS网络或者CDMA网 络或者3G网络或者无线数据传输与所述远程服务器进行实时信息交互，所述 第二CPU设有与外设模块连接的驱动模块接口、显示模块接口、 IC卡读写模 块接口以及扩展模块接口 ，所述第一 CPU与所述第二 CPU均设有支持ISP程 序安装接口。
3、 根据权利要求2所述的自动售货机，其特征在于，所述主控制模块还 包括键盘扫描接口、蜂鸣器、状态指示灯以及存储器。
4、 根据权利要求l所述的自动售货机，其特征在于，所述显示模块包括: 设有支持ISP程序安装接口的第三CPU、与所述第三CPU连接的数码管和状 态指示灯。
5、 根据权利要求1所述的自动售货机，其特征在于，所述卡读写模块包 括设有支持ISP程序安装接口的第四CPU、分别与所述第四CPU连接状态 指示灯和处理控制单元，该处理控制单元与天线匹配回路连接。
6、 根据权利要求5所述的自动售货机，其特征在于，所述第四CPU—个 DES加解密的处理程序，用于对IC卡进行密钥运算和密码校验。
7、 根据权利要求l所述的自动售货机，其特征在于，所述驱动模块包括设有支持ISP程序安装接口的第五CPU、与所述第五CPU连接的检测信号处 理电路、接收该检测信号处理电路的电机到位检测矩阵电路和剩货检测矩阵电 路、驱动电路、电源指示灯、状态指示灯以及出货模块接口。
8、 根据权利要求7所述的自动售货机，其特征在于，所述电机到位检测 矩阵电路采用红外对射式光路遮挡检测，所述剩货检测矩阵电路采用红外反射 式光路通断检测。
9、 根据权利要求7或8所述的自动售货机，其特征在于，所述驱动模块 还包括 一个电源输入模块和一个蓄电池处理回路。
10、 根据权利要求2—8任一项所述的自动售货机，其特征在于，还包括 一个可选的状态传输模块，用于将采集到所述自动售货机的故障信息、安全信 息等信息，连同货道信息、营运数据以及交易数据传输至所述主控模块，并在 实时联机的支持下由所述主控模块传输至所述远程服务器。
全文摘要
本发明涉及一种自动售货机，包括一个主控模块，用于控制自动售货机的工作流程，协调各电路模块之间的工作，以及将有关交易数据发送至与所述自动售货机实时联机的远程服务器处理，并接收来自所述远程服务器的信息；一个显示模块，用于显示由所述主控模块发送来的显示数据，包括显示卡余额信息；一个卡读写模块，用于检测是否有插入卡，完成该插入卡的密钥运算和密码校验，以及读写该插入卡的数据，并将有关数据传递到所述主控模块；一个驱动模块，用于检测出货机构的推货位置和货道是否有剩余货物，以及接收所述主控模块的指令完成出货动作。实施本发明所述自动售货机，提高了自动售货机工作的稳定性和安全性，使得自动售货机的管理更加灵活简便。
文档编号G07F11/00GK101154306SQ20061006280
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月25日 优先权日2006年9月25日
发明者哲 唐, 朱庆文, 王爱云, 赖仰贵 申请人:朱庆文