專利名稱：濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，屬于傳感器技術(shù)與家用電器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
普通的飲水機只能提供常溫水、熱水、冰水；普通的飲料機只能提供幾種固定種類的 飲料，比如可樂、雪碧、咖啡等；而飲料售賣機雖然種類有所增加，但是種類也是相對固 定，并且有限。還有，咖啡機、蘇打水機更是局限在某一種飲料上。這些裝置都不能滿足 人群中的各種口味。
因此，設計一種多功能飲料機，其核心思想是將飲料濃縮以后包裝成統(tǒng)一的膠囊，膠 囊呈近似圓柱形，底部印刷有表示飲料種類的點陣碼。多功能飲料機利用其點陣碼識別裝 置讀取膠囊的碼值，從而確定飲料種類，然后利用特殊裝置將濃縮飲料從膠囊中擠出，并 根據(jù)識別的飲料種類，以不同的速度和不同的比例，配兌蘇打水，冰水或者熱水等，這樣 就實現(xiàn)供應大量種類的飲料。
現(xiàn)有的條形碼技術(shù)，已經(jīng)很成熟，應用也很普遍，但是識別的技術(shù)難度較大，并且硬 件成本特別高，不利于產(chǎn)品的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，采用檢測紅外反射能量強度的方法識 別濃縮飲料膠囊的點陣碼，通過精心的電路設計和算法設計，實現(xiàn)了電路器件數(shù)量最少，成 本低，工作可靠的目標。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是-
濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，包含絲桿，絲桿電機和電子識別裝置，所述的絲桿電 機與所述的絲桿連接，可驅(qū)動所述的絲桿前行或者后退，所述的電子識別裝置設置在所述的 絲桿前端，非固定連接，可以跟隨所述的絲桿前后運動而不旋轉(zhuǎn)，所述的電子識別裝置，包 括，
—能執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與處理算法的單片機；
一與所述的單片機連接的模擬多路開關(guān)，用于輸出紅外發(fā)射控制信號和輸入紅外接收信
號
一與所述的模擬多路開關(guān)連接的紅外發(fā)射陣列，用于發(fā)射紅外信號； 一與所述的模擬多路開關(guān)連接的紅外接收陣列，用于接收紅外信號；
一與所述的模擬多路開關(guān)和單片機連接的紅外信號處理電路，用于對紅外信號進行放濾波；
一與所述的單片機連接的輕觸丌關(guān)S1，設置在所述的電子識別裝置的前端，用于控制所 述的電子識別裝置與濃縮飲料膠囊的距離；
還包括，設置在所述的單片機中的數(shù)據(jù)采集與處理算法。
所述的模擬多路開關(guān)，設置X通道，Y通道和電阻R1，所述的X通道，包括X通道的 公共端和至少兩個X通道端口，所述的Y通道，包括Y通道的公共端和至少兩個Y通道端 口，所述的電阻R1， 一端連接電源VCC， 一端連接所述的X通道的公共端，所述的Y通道 的公共端連接所述的紅外信號處理電路。
所述的模擬多路開關(guān)的X通道端口，與所述的紅外發(fā)射陣列連接；所述的模擬多路開關(guān) 的Y通道端口，與所述的紅外接收陣列連接。
所述的模擬多路開關(guān)，由所述的單片機控制所述的X通道和Y通道的導通或者斷開，以 及設置所述的X通道的公共端與所述的X通道端口的某個端口連接，設置所述的Y通道的 公共端與所述的Y通道端口的某個端口連接。
所述的紅外發(fā)射陣列，設置電阻R2和至少兩組并列的三極管和紅外發(fā)射管，所述的三 極管的集電極與所述的紅外發(fā)射管的陰極相連，所述的紅外發(fā)射管的陽極相互連接，并連接 所述的電阻R2，所述電阻R2另一端連接所述的電源VCC，所述的三極管的發(fā)射極接地，所 述的三極管的基極連接所述的模擬多路開關(guān)的X通道端口。
所述的紅外接收陣列，設置至少兩個并列的紅外接收管，所述的紅外接收管的陰極連接 所述的電源VCC，陽極連接所述的模擬多路開關(guān)的Y通道端口 。
所述的紅外信號處理電路包括，電阻R4和電阻R3連接所述的模擬多路開關(guān)的Y通道公 共端，所述的電阻R3另一端接地，所述的電阻R4另一端連接運算放大器(9)的同相輸入端， 所述的運算放大器(9)的反相輸入端連接輸出端；所述的運算放大器(9)的輸出口連接運算放大 器(10)的同相輸入端，所述的運算放大器(10)的反相輸入端連接電阻R5、電阻R6和電容C1， 所述的電阻R5另一端接地，所述的電阻R6和電容Cl的另一端連接所述的運算放大器(IO) 的輸出端，所述的連接運算放大器(10)的輸出端連接電阻R7，所述的電阻R7另一端連接單 片機l的AD端口。
還包括印刷在所述的濃縮飲料膠囊底部的點陣碼，用于標識不同類型的飲料，所述的點 陣碼，設置成黑色和白色，并且在圓周方向上設置至少兩個，黑色碼最少一個。 所述的數(shù)據(jù)采集與處理算法，包括以下幾個步驟
(1)、所述的絲桿電機驅(qū)動所述的絲桿前進，靠近所述的濃縮飲料膠囊的底部，直到所述 的單片機檢測到所述的輕觸開關(guān)S1閉合；(2) 、所述的絲桿電機驅(qū)動所述的絲桿后退 -定距離；
(3) 、所述的單片機設置所述的X通道的公共端與所述的X通道端口的第一端口 X0連接， 同時所示的Y通道的公共端與所述的Y通道端口的第一端口 Y0連接，使所述的三極管Ql 導通，所述的紅外發(fā)射管D1工作，所述的紅外接收管D5接收信號，信號經(jīng)過所述的模擬多 路開關(guān)，送到所述的紅外信號處理電路進行放大濾波，由所述的單片機進行AD采樣，采集 信號為V0;.同樣，所述的單片機設置所述的三極管Q2導通，所述的紅外發(fā)射管D2工作， 所述的紅外接收管D6接收信號，采集信號為VI;同樣，所述的單片機設置所述的三極管 Q3導通，所述的紅外發(fā)射管D3工作，所述的紅外接收管D7接收信號，采集信號為V2;同 樣，所述的單片機設置所述的三極管Q4導通，所述的紅外發(fā)射管D4工作，所述的紅外接收 管D8接收信號，采集信號為V3;
(4) 、所述的單片機進行數(shù)據(jù)處理，取最小值MIN為VO， VI， V2， V3中的最小值，取 最大值MAX為V0， VI ， V2， V3中的最大值，然后取平均值AVG = (MAX+MIN) / 2;
(5) 、進一步，求取所述的點陣碼的碼值dO， dl， d2， d3:如果VOAVG，貝ijd0二l，否 則加=0;如果V1〉AVG，則dl二l，否則dl二0;如果V2〉AVG，則d2二l，否貝'J d2 = 0; 如果V3〉AVG，則d3-l，否則d3二0。
實施本發(fā)明的積極效果是1、通過精心的電路設計和算法設計，實現(xiàn)了電路數(shù)量最少，
成本低；2、工作可靠，抗干擾能力強。


圖1是濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置的系統(tǒng)框圖3是濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置的單片機電路原理圖4是濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置的模擬多路開關(guān)、紅外發(fā)射陣列、紅外接收陣 列的電路原理圖5是濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置的紅外信號處理電路原理圖； 圖6是濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置的模擬多路開關(guān)的真值表；
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明
參照圖l一6，濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，包含電子識別裝置1，絲桿2，絲桿電 機3。所述的絲桿電機3與所述的絲桿2連接，可驅(qū)動所述的絲桿2前行或者后退，所述的 電子識別裝置1設置在所述的絲桿2前端，非固定連接，可以跟隨所述的絲桿2前后運動而 不旋轉(zhuǎn)。
7所述的電子識別裝置1，包括能執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與處理算法的單片機4，與所述的單片機4 連接的模擬多路開關(guān)5，用于輸出紅外發(fā)射控制信號和輸入紅外接收信號，與所述的模擬多 路丌關(guān)5連接的紅外發(fā)射陣列6，用于發(fā)射紅外信號，弓所述的模擬多路開關(guān)5連接的紅外 接收陣列7，用于接收紅外信號，與所述的模擬多路開關(guān)5和單片機4連接的紅外信號處理 電路8，用于對紅外信號進行放大濾波，與所述的單片機4連接的輕觸開關(guān)S1，設置在所述 的電子識別裝置1的前端，用于控制所述的電子識別裝置1與濃縮飲料膠囊的距離，還包括， 設置在所述的單片機4中的數(shù)據(jù)采集與處理算法。
所述的模擬多路開關(guān)5，設置X通道，Y通道和電阻R1。其中，所述的X通道，包括X 通道的公共端XCOM和四個X通道端口， X0， XI， X2， X3;所述的Y通道，包括Y通道 的公共端YCOM和四個Y通道端口， Y0， Yl， Y2， Y3。所述的電阻R1， 一端連接電源VCC， 一端連接所述的X通道的公共端XCOM，所述的Y通道的公共端YCOM連接所述的紅外信 號處理電路8。所述的模擬多路開關(guān)5的禁止端INH連接所述的單片機4的Pl端口，所述的 模擬多路開關(guān)5的通道選擇端口 一A端口和B端口 ，分別連接所述的單片機4的P2端口和 P3端口 。所述的單片機4控制所述的X通道和Y通道的導通或者斷開，以及設置所述的X 通道的公共端XCOM與所述的X通道端口的某個端口連接，設置所述的Y通道的公共端 YCOM與所述的Y通道端口的某個端口連接。所述的模擬多路開關(guān)5可選擇德州儀器的芯片 CD4052B，作為實施的器件。
所圖6所示，當所述的單片機4通過Pl端口設置INH=1時，所述的X通道和Y通道都 關(guān)閉；當所述的單片機4通過Pl端n設置INH=0時，所述的P2端口、 P3端口設置所述的 模擬多路開關(guān)5的A端口和B端口，選擇所述的X通道端口 X0， XI， X2, X3以及Y通道 端口 Y0, Yl ， Y2, Y3分別與所述的X通道的公共端XCOM和Y通道的公共端YCOM連 接。
所述的模擬多路開關(guān)5的X通道端口，與所述的紅外發(fā)射陣列6連接，所述的模擬多路 開關(guān)5的Y通道端口，與所述的紅外接收陣列連接。
所述的紅外發(fā)射陣列6，用于發(fā)射紅外信號。所述的紅外發(fā)射電路6，采用如圖4所示的 電路，設置四組并列的三極管和紅外發(fā)射管，所述的三極管的集電極與所述的紅外發(fā)射管的 陰極相連，所述的紅外發(fā)射管的陽極相互連接，并連接電阻R2，所述的電阻R2另一端連接 所述的電源VCC,所述的三極管的發(fā)射極接地，基極連接所述的模擬多路開關(guān)5的X通道端 口。因為紅外發(fā)射管不同時工作，因此共用所述的電阻R2，這樣可以減少器件數(shù)量，并且三 極管的基極電阻也放置在所述的模擬多路開關(guān)5的X通道的公共端XCOM共同使用，也減 少了器件的數(shù)量。三極管可以選擇9013作為實施的器件。所述的紅外接收陣列7，用于接收紅外信號。所述的紅外接收陣列7，采用如圖4所示的 電路，設置四個并列的紅外接收管，陰極連接所述的電源VCC，陽極連接所述的模擬多路開 關(guān)5的Y通道端口 。所述的紅外接收陣列7并非完整電路，缺少的接地電阻設置在所述的模 擬多路丌關(guān)5的Y通道公共端YCOM，這樣可減少/器件的數(shù)量。
所述的紅外信號處理電路8，用于對紅外信號進行放大濾波。所述的紅外信號處理電路8， 采用如圖5所述的電路，包括電阻R3和電阻R4連接所述的模擬多路開關(guān)5的Y通道公共端 YCOM，所述的電阻R3另一端接地，所述的電阻R4另一端連接運算放大器9的同相輸入端， 所述的運算放大器9的反相輸入端連接輸出端；所述的運算放大器9的輸出口連接運算放大 器10的同相輸入端，所述的運算放大器10的反相輸入端連接電阻R5、電阻R6和電容Cl ， 所述的電阻R5另一端接地，所述的電阻R6和電容Cl的另一端連接所述的運算放大器10的 輸出端，所述的運算放大器10的輸出端連接電阻R7，所述的電阻R7另一端連接所述的單片 機1的AD端口。
所述的輕觸開關(guān)Sl，設置在所述的電子識別裝置1的前端，用于控制與所述的濃縮飲料 膠囊的距離。所述的輕觸開關(guān)Sl —端接地，另一端連接所述的單片機4的P4端口和電阻R8， 所述的電阻R8另一端連接所述的電源VCC。
還包括，印刷在所述的濃縮飲料膠囊底部的點陣碼，用于標識不同類型的飲料，所述的 點陣碼，設置成黑色和白色，在圓周方向上設置四個，黑色碼最多三個，最少一個，白色碼 最多三個，最少一個。
所述的數(shù)據(jù)采集與處理算法，包括以下幾個步驟
(1) 、所述的絲桿電機3驅(qū)動所述的絲桿2前進，靠近所述的濃縮飲料膠囊的底部，直到 所述的單片機4檢測到所述的輕觸開關(guān)Sl閉合；
(2) 、所述的絲桿電機3驅(qū)動所述的絲桿2后退一定距離；
(3) 、所述的單片機4設置所述的X通道的公共端XCOM與所述的X通道端口的第一端 口 X0連接，同時所示的Y通道的公共端YCOM與所述的Y通道端口的第一端口 Y0連接， 使所述的三極管Q1導通，所述的紅外發(fā)射管D1工作，所述的紅外接收管D5接收信號，信 號經(jīng)過所述的模擬多路開關(guān)5，送到所述的紅外信號處理電路8進行放大濾波，由所述的單 片機4進行AD采樣，采集信號為V0;同樣，所述的單片機4設置所述的三極管Q2導通， 所述的紅外發(fā)射管D2工作，所述的紅外接收管D6接收信號，采集信號為V1;同樣，所述 的單片機4設置所述的三極管Q3導通，所述的紅外發(fā)射管D3工作，所述的紅外接收管D7 接收信號，采集信號為V2;同樣，所述的單片機4設置所述的三極管Q4導通，所述的紅外 發(fā)射管D4工作，所述的紅外接收管D8接收信號，采集信號為V3;(4) 、所述的單片機進行數(shù)據(jù)處理，取最小值MIN為VO， VI， V2， V3中的最小值，取 最大值MAX為VO， VI， V2， V3中的最大值，然后取平均值AVG = (MAX+MIN) / 2;
(5) 、進一步，求取所述的點陣碼的碼值dO， dl， d2， d3:如果VOAVG，則犯=1，否 則dO,如果V1〉AVG'則(11 = 1，否則dl二0;如果V2〉AVG，則d2二l，否則d2二0; 如果V3〉AVG，則d3二l，否則d3二0。
經(jīng)過所述的數(shù)據(jù)采集與處理算法，所述的單片機4獲取了濃縮飲料的種類，然后執(zhí)行與 濃縮飲料種類對應的程序進行飲料制取。
權(quán)利要求
1、濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，包含絲桿，絲桿電機和電子識別裝置，所述的絲桿電機與所述的絲桿連接，可驅(qū)動所述的絲桿前行或者后退，所述的電子識別裝置設置在所述的絲桿前端，非固定連接，可以跟隨所述的絲桿前后運動而不旋轉(zhuǎn)，其特征在于所述的電子識別裝置，包括，-能執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與處理算法的單片機；-與所述的單片機連接的模擬多路開關(guān)，用于輸出紅外發(fā)射控制信號和輸入紅外接收信號；-與所述的模擬多路開關(guān)連接的紅外發(fā)射陣列，用于發(fā)射紅外信號；-與所述的模擬多路開關(guān)連接的紅外接收陣列，用于接收紅外信號；-與所述的模擬多路開關(guān)和單片機連接的紅外信號處理電路，用于對紅外信號進行放大濾波；-與所述的單片機連接的輕觸開關(guān)S1，設置在所述的電子識別裝置的前端，用于控制所述的電子識別裝置與濃縮飲料膠囊的距離；還包括，設置在所述的單片機中的數(shù)據(jù)采集與處理算法。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，其特征是所述的模擬多路 開關(guān)，設置X通道，Y通道和電阻R1，所述的X通道，包括X通道的公共端和至少兩個X 通道端U，所述的Y通道，包括Y通道的公共端和至少兩個Y通道端口，所述的電阻Rl, 一端連接電源VCC， 一端連接所述的X通道的公共端，所述的Y通道的公共端連接所述的 紅外信號處理電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，其特征是所述的模擬多路 開關(guān)的X通道端口，與所述的紅外發(fā)射陣列連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，其特征是所述的模擬多路 開關(guān)的Y通道端口，與所述的紅外接收陣列連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，其特征是所述的模擬多路 開關(guān)，由所述的單片機控制所述的X通道和Y通道的導通或者斷開，以及設置所述的X通 道的公共端與所述的X通道端口的某個端口連接，設置所述的Y通道的公共端與所述的Y 通道端口的某個端口連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，其特征是所述的紅外發(fā)射 陣列，設置電阻R2和至少兩組并列的三極管和紅外發(fā)射管，所述的三極管的集電極與所述 的紅外發(fā)射管的陰極相連，所述的紅外發(fā)射管的陽極相互連接，并連接所述的電阻R2，所述 電阻R2另一端連接所述的電源VCC，所述的三極管的發(fā)射極接地，所述的三極管的基極連接所述的模擬多路丌關(guān)的X通道端口 。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，其特征是所述的紅外接收陣列，設置至少兩個并列的紅外接收管，所述的紅外接收管的陰極連接所述的電源VCC，陽 極連接所述的模擬多路丌關(guān)的Y通道端口 。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，其特征是所述的紅外信號處理電路包括，電阻R3和電阻R4連接所述的模擬多路開關(guān)的Y通道公共端，所述的電阻 R3另一端接地，所述的屯阻R4另一端連接運算放大器(9)的同相輸入端，所述的運算放大器 (9)的反相輸入端連接輸出端；所述的運算放大器(9)的輸出口連接運算放大器(10)的同相輸入 端，所述的運算放大器(10)的反相輸入端連接電阻R5、電阻R6和電容C1，所述的電阻R5 另一端接地，所述的電阻R6和電容C1的另一端連接所述的運算放大器(10)的輸出端，所述 的連接運算放大器(10)的輸出端連接電阻R7，所述的電阻R7另一端連接單片機1的AD端 卩。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，其特征是還包括印刷在所述的濃縮飲料膠囊底部的點陣碼，用于標識不同類型的飲料，所述的點陣碼，設置成黑色和 白色，并且在圓周方向上設置至少兩個，黑色碼最少一個。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，其特征是所述的數(shù)據(jù)采 集與處理算法，包括以下幾個步驟(1) 、所述的絲桿電機驅(qū)動所述的絲桿前進，靠近所述的濃縮飲料膠囊的底部，直到所述 的單片機檢測到所述的輕觸開關(guān)S1閉合；(2) 、所述的絲桿電機驅(qū)動所述的絲桿后退一定距離；(3) 、所述的單片機設置所述的X通道的公共端與所述的X通道端口的第一端口 X0連接，同時所示的Y通道的公共端與所述的Y通道端口的第一端口 Y0連接，使所述的三極管Ql 導通，所述的紅外發(fā)射管D1工作，所述的紅外接收管D5接收信號，信號經(jīng)過所述的模擬多 路開關(guān)，送到所述的紅外信號處理電路進行放大濾波，由所述的單片機進行AD采樣，采集 信號為V0;同樣，所述的單片機設置所述的三極管Q2導通，所述的紅外發(fā)射管D2工作， 所述的紅外接收管D6接收信號，采集信號為VI;同樣，所述的單片機設置所述的三極管 Q3導通，所述的紅外發(fā)射管D3工作，所述的紅外接收管D7接收信號，采集信號為V2;同 樣，所述的單片機設置所述的三極管Q4導通，所述的紅外發(fā)射管D4工作，所述的紅外接收 管D8接收信號，采集信號為V3;(4) 、所述的單片機進行數(shù)據(jù)處理，取最小值MIN為VO， VI， V2， V3中的最小值，取 最大值MAX為VO， VI， V2， V3中的最大值，然后取平均值AVG = (MAX+MIN) / 2;(5)、進一iP，求収所述的點陣碼的碼值dO， dl， d2， d3:如果VOAVG，則(10=1，否 則d0:0;如果V1〉AVG，則dl二l，否則dl二0;如果V2〉AVG，則d2二l，否貝U d2-0; 如果V3〉AVG，則d3二l，否則d3二0。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種濃縮飲料膠囊的點陣碼識別裝置，具體的說是采用紅外檢測的方式進行濃縮飲料膠囊點陣碼識別，從而判斷飲料種類的機電裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包含絲桿，絲桿電機，電子識別裝置。絲桿電機與絲桿連接，可驅(qū)動所述的絲桿前行或者后退；電子識別裝置設置在絲桿前端，非固定連接，可以跟隨所述的絲桿前后運動而不旋轉(zhuǎn)，包括能執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與處理算法的單片機，模擬多路開關(guān)，紅外發(fā)射陣列，紅外接收陣列，紅外信號處理電路，以及與所述的單片機連接的輕觸開關(guān)。單片機執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與處理算法進行點陣碼數(shù)據(jù)的采集和處理。實施本發(fā)明以后，采用檢測紅外反射能量強度的方法識別濃縮飲料膠囊的點陣碼，通過精心的電路設計和算法設計，實現(xiàn)了電路器件數(shù)量最少，成本低，工作可靠的目標。
文檔編號G06K7/10GK101630359SQ20091016459
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者瑜 劉, 方曙光, 亮 林, 陳文洲 申請人:瑜 劉