專利名稱：濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)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(jī)只能提供常溫水、熱水、冰水；普通的飲料機(jī)只能提供幾種固定種類(lèi) 的飲料，比如可樂(lè)、雪碧、咖啡等；而飲料售賣(mài)機(jī)雖然種類(lèi)有所增加，但是種類(lèi)也是相對(duì)固 定，并且有限。還有，咖啡機(jī)、蘇打水機(jī)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(shè)計(jì)一種多功能飲料機(jī)，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(lèi)的點(diǎn)陣碼。多功能飲料機(jī)利用其點(diǎn)陣碼識(shí)別 裝置讀取膠囊碼值，從而確定飲料種類(lèi)，然后利用特殊裝置將濃縮飲料從膠囊中擠出，并根 據(jù)識(shí)別的飲料種類(lèi)，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(shí) 現(xiàn)供應(yīng)大量種類(lèi)的飲料。 現(xiàn)有的條形碼技術(shù)，已經(jīng)很成熟，應(yīng)用也很普遍，但是識(shí)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)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，采用檢測(cè)紅外反射能量強(qiáng) 度的方法識(shí)別濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼，通過(guò)精心的電路設(shè)計(jì)和算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電路器件 數(shù)量最少，成本低，工作可靠的目標(biāo)。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，包含絲桿，絲桿電機(jī)和電子識(shí)別裝置，所述的絲 桿電機(jī)與所述的絲桿連接，可驅(qū)動(dòng)所述的絲桿前行或者后退，所述的電子識(shí)別裝置設(shè)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(yùn)動(dòng)而不旋轉(zhuǎn)，所述的電子識(shí)別裝 置，包括，-能執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與處理算法的單片機(jī)；-與所述的單片機(jī)連接的模擬多路開(kāi)關(guān)，用于輸出紅外發(fā)射控制信號(hào)和輸入紅外 接收信號(hào)；-與所述的模擬多路開(kāi)關(guān)連接的紅外發(fā)射陣列，用于發(fā)射紅外信號(hào)；-與所述的模擬多路開(kāi)關(guān)連接的紅外接收陣列，用于接收紅外信號(hào)；-與所述的模擬多路開(kāi)關(guān)和單片機(jī)連接的紅外信號(hào)處理電路，用于對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)
行放大濾波；-與所述的單片機(jī)連接的輕觸開(kāi)關(guān)Sl，設(shè)置在所述的電子識(shí)別裝置的前端，用于
控制所述的電子識(shí)別裝置與濃縮飲料膠囊的距離； 還包括，設(shè)置在所述的單片機(jī)中的數(shù)據(jù)采集與處理算法。[0015] 所述的模擬多路開(kāi)關(guān)，設(shè)置X通道，Y通道和電阻Rl，所述的X通道，包括X通道 的公共端和至少兩個(gè)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(gè)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(hào)處理電路。 所述的模擬多路開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)，由所述的單片機(jī)控制所述的X通道和Y通道的導(dǎo)通或者斷 開(kāi)，以及設(shè)置所述的X通道的公共端與所述的X通道端口的某個(gè)端口連接，設(shè)置所述的Y通 道的公共端與所述的Y通道端口的某個(gè)端口連接。 所述的紅外發(fā)射陣列，設(shè)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(yáng)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(kāi)關(guān)的X通道端口 。 所述的紅外接收陣列，設(shè)置至少兩個(gè)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(yáng)極連接所述的模擬多路開(kāi)關(guān)的Y通道端口 。 所述的紅外信號(hào)處理電路包括，電阻R4和電阻R3連接所述的模擬多路開(kāi)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(yùn)算放大器(9)的同相 輸入端，所述的運(yùn)算放大器(9)的反相輸入端連接輸出端；所述的運(yùn)算放大器(9)的輸出口 連接運(yùn)算放大器(10)的同相輸入端，所述的運(yùn)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(yùn)算放大器(10)的輸出端，所述的連接運(yùn)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(jī)1的AD端口 。 還包括印刷在所述的濃縮飲料膠囊底部的點(diǎn)陣碼，用于標(biāo)識(shí)不同類(lèi)型的飲料，所 述的點(diǎn)陣碼，設(shè)置成黑色和白色，并且在圓周方向上設(shè)置至少兩個(gè)，黑色碼最少一個(gè)。 實(shí)施本實(shí)用新型的積極效果是1、通過(guò)精心的電路設(shè)計(jì)和算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電路 數(shù)量最少，成本低；2、工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)。

圖1是濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置的系統(tǒng)框圖； 圖3是濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置的單片機(jī)電路原理圖； 圖4是濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置的模擬多路開(kāi)關(guān)、紅外發(fā)射陣列、紅外接 收陣列的電路原理圖； 圖5是濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置的紅外信號(hào)處理電路原理圖； 圖6是濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置的模擬多路開(kāi)關(guān)的真值表；
具體實(shí)施方式現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明 參照?qǐng)Dl-6，濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，包含電子識(shí)別裝置l，絲桿2，絲桿電機(jī)3。所述的絲桿電機(jī)3與所述的絲桿2連接，可驅(qū)動(dòng)所述的絲桿2前行或者后退，所述 的電子識(shí)別裝置1設(shè)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(yùn)動(dòng) 而不旋轉(zhuǎn)。 所述的電子識(shí)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(jī)4，與所述的單 片機(jī)4連接的模擬多路開(kāi)關(guān)5，用于輸出紅外發(fā)射控制信號(hào)和輸入紅外接收信號(hào)，與所述的 模擬多路開(kāi)關(guān)5連接的紅外發(fā)射陣列6，用于發(fā)射紅外信號(hào)，與所述的模擬多路開(kāi)關(guān)5連接 的紅外接收陣列7，用于接收紅外信號(hào)，與所述的模擬多路開(kāi)關(guān)5和單片機(jī)4連接的紅外信 號(hào)處理電路8，用于對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行放大濾波，與所述的單片機(jī)4連接的輕觸開(kāi)關(guān)Sl，設(shè)置 在所述的電子識(shí)別裝置1的前端，用于控制所述的電子識(shí)別裝置1與濃縮飲料膠囊的距離， 還包括，設(shè)置在所述的單片機(jī)4中的數(shù)據(jù)采集與處理算法。 所述的模擬多路開(kāi)關(guān)5，設(shè)置X通道，Y通道和電阻Rl。其中，所述的X通道，包括 X通道的公共端XC0M和四個(gè)X通道端口 ， X0， XI， X2， X3 ;所述的Y通道，包括Y通道的公共 端YC0M和四個(gè)Y通道端口 ， Y0， Yl ， Y2， Y3。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XC0M，所述的Y通道的公共端YC0M連接所述的紅外信號(hào)處理電路8。 所述的模擬多路開(kāi)關(guān)5的禁止端INH連接所述的單片機(jī)4的Pl端口 ，所述的模擬多路開(kāi)關(guān) 5的通道選擇端口 -A端口和B端口 ，分別連接所述的單片機(jī)4的P2端口和P3端口 。所述 的單片機(jī)4控制所述的X通道和Y通道的導(dǎo)通或者斷開(kāi)，以及設(shè)置所述的X通道的公共端 XC0M與所述的X通道端口的某個(gè)端口連接，設(shè)置所述的Y通道的公共端YC0M與所述的Y通 道端口的某個(gè)端口連接。所述的模擬多路開(kāi)關(guān)5可選擇德州儀器的芯片CD4052B，作為實(shí)施 的器件。 所圖6所示，當(dāng)所述的單片機(jī)4通過(guò)Pl端口設(shè)置INH = 1時(shí)，所述的X通道和Y 通道都關(guān)閉；當(dāng)所述的單片機(jī)4通過(guò)Pl端口設(shè)置INH = 0時(shí)，所述的P2端口 、P3端口設(shè)置 所述的模擬多路開(kāi)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XC0M和Y通道的公共端YC0M連接。 所述的模擬多路開(kāi)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(kāi)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(hào)。所述的紅外發(fā)射電路6，采用如圖4所 示的電路，設(shè)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(yáng)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(kāi)關(guān)5的X 通道端口。因?yàn)榧t外發(fā)射管不同時(shí)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(kāi)關(guān)5的X通道的公共端XC0M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(shí)施的器件。 所述的紅外接收陣列7，用于接收紅外信號(hào)。所述的紅外接收陣列7，采用如圖4 所示的電路，設(shè)置四個(gè)并列的紅外接收管，陰極連接所述的電源VCC，陽(yáng)極連接所述的模擬 多路開(kāi)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(shè)置在 所述的模擬多路開(kāi)關(guān)5的Y通道公共端YCOM，這樣可減少了器件的數(shù)量。 所述的紅外信號(hào)處理電路8，用于對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行放大濾波。所述的紅外信號(hào)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(kāi)關(guān)5的Y通道公共端YC0M，所述的電阻R3另一端接地，所述的電阻R4另一端連接運(yùn)算放大器9的同相 輸入端，所述的運(yùn)算放大器9的反相輸入端連接輸出端；所述的運(yùn)算放大器9的輸出口連接 運(yùn)算放大器10的同相輸入端，所述的運(yùn)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(yùn)算放 大器10的輸出端，所述的運(yùn)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(jī)1的AD端口。 所述的輕觸開(kāi)關(guān)S1，設(shè)置在所述的電子識(shí)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(kāi)關(guān)S1 —端接地，另一端連接所述的單片機(jī)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(diǎn)陣碼，用于標(biāo)識(shí)不同類(lèi)型的飲料，所 述的點(diǎn)陣碼，設(shè)置成黑色和白色，在圓周方向上設(shè)置四個(gè)，黑色碼最多三個(gè)，最少一個(gè)，白色 碼最多三個(gè)，最少一個(gè)。 所述的電子識(shí)別裝置1進(jìn)行所述的點(diǎn)陣碼識(shí)別，執(zhí)行以下幾個(gè)步驟 (1)、所述的絲桿電機(jī)3驅(qū)動(dòng)所述的絲桿2前進(jìn)，靠近所述的濃縮飲料膠囊的底部，
直到所述的單片機(jī)4檢測(cè)到所述的輕觸開(kāi)關(guān)Sl閉合； (2)、所述的絲桿電機(jī)3驅(qū)動(dòng)所述的絲桿2后退一定距離； (3)、所述的單片機(jī)4設(shè)置所述的X通道的公共端XC0M與所述的X通道端口的第一 端口 X0連接，同時(shí)所示的Y通道的公共端YC0M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(dǎo)通，所述的紅外發(fā)射管Dl工作，所述的紅外接收管D5接收信號(hào)，信號(hào) 經(jīng)過(guò)所述的模擬多路開(kāi)關(guān)5，送到所述的紅外信號(hào)處理電路8進(jìn)行放大濾波，由所述的單片 機(jī)4進(jìn)行AD采樣，采集信號(hào)為V0 ;同樣，所述的單片機(jī)4設(shè)置所述的三極管Q2導(dǎo)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(hào)，采集信號(hào)為VI ;同樣，所述的單片機(jī) 4設(shè)置所述的三極管Q3導(dǎo)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(hào)， 采集信號(hào)為V2 ;同樣，所述的單片機(jī)4設(shè)置所述的三極管Q4導(dǎo)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(hào)，采集信號(hào)為V3 ; (4)、所述的單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，取最小值MIN為V0， 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A(chǔ)VG = (MAX+MIN)/2 ; (5)、進(jìn)一步，求取所述的點(diǎn)陣碼的碼值d0， dl， d2， d3 :如果V0 > AVG，則d0 = 1， 否則d0 = 0 ;如果VI > AVG，則dl = 1，否則dl = 0 ;如果V2 > AVG，則d2 = 1，否則d2 = 0 ;如果V3 > AVG，則d3 = l，否則d3 = 0。 經(jīng)過(guò)所述的步驟，所述的單片機(jī)4獲取了濃縮飲料的種類(lèi)，然后執(zhí)行與濃縮飲料 種類(lèi)對(duì)應(yīng)的程序進(jìn)行飲料制取。
權(quán)利要求濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，包含絲桿，絲桿電機(jī)和電子識(shí)別裝置，所述的絲桿電機(jī)與所述的絲桿連接，可驅(qū)動(dòng)所述的絲桿前行或者后退，所述的電子識(shí)別裝置設(shè)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(yùn)動(dòng)而不旋轉(zhuǎn)，其特征在于所述的電子識(shí)別裝置，包括，-能執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與處理算法的單片機(jī)；-與所述的單片機(jī)連接的模擬多路開(kāi)關(guān)，用于輸出紅外發(fā)射控制信號(hào)和輸入紅外接收信號(hào)；-與所述的模擬多路開(kāi)關(guān)連接的紅外發(fā)射陣列，用于發(fā)射紅外信號(hào)；-與所述的模擬多路開(kāi)關(guān)連接的紅外接收陣列，用于接收紅外信號(hào)；-與所述的模擬多路開(kāi)關(guān)和單片機(jī)連接的紅外信號(hào)處理電路，用于對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行放大濾波；-與所述的單片機(jī)連接的輕觸開(kāi)關(guān)S1，設(shè)置在所述的電子識(shí)別裝置的前端，用于控制所述的電子識(shí)別裝置與濃縮飲料膠囊的距離；還包括，設(shè)置在所述的單片機(jī)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(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，其特征是所述的模擬多 路開(kāi)關(guān)，設(shè)置X通道，Y通道和電阻Rl ，所述的X通道，包括X通道的公共端和至少兩個(gè)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(gè)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(hào) 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(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，其特征是所述的模擬多 路開(kāi)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(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，其特征是所述的模擬多 路開(kāi)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1所述的濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，其特征是所述的模擬多 路開(kāi)關(guān)，由所述的單片機(jī)控制所述的X通道和Y通道的導(dǎo)通或者斷開(kāi)，以及設(shè)置所述的X通 道的公共端與所述的X通道端口的某個(gè)端口連接，設(shè)置所述的Y通道的公共端與所述的Y 通道端口的某個(gè)端口連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，其特征是所述的紅外發(fā) 射陣列，設(shè)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(yáng)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(kāi)關(guān)的X通道端口 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，其特征是所述的紅外接 收陣列，設(shè)置至少兩個(gè)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(yáng)極連接所述的模擬多路開(kāi)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(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，其特征是所述的紅外信 號(hào)處理電路包括，電阻R3和電阻R4連接所述的模擬多路開(kāi)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(yùn)算放大器(9)的同相輸入端，所述的運(yùn)算放大 器(9)的反相輸入端連接輸出端；所述的運(yùn)算放大器(9)的輸出口連接運(yùn)算放大器(10)的同相輸入端，所述的運(yùn)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(yùn)算放大器(10)的輸 出端，所述的連接運(yùn)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(jī) (1)的AD端口。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼識(shí)別裝置，具體的說(shuō)是采用紅外檢測(cè)的方式進(jìn)行濃縮飲料膠囊點(diǎn)陣碼識(shí)別，從而判斷飲料種類(lèi)的機(jī)電裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是包含絲桿，絲桿電機(jī)，電子識(shí)別裝置。絲桿電機(jī)與絲桿連接，可驅(qū)動(dòng)所述的絲桿前行或者后退；電子識(shí)別裝置設(shè)置在絲桿前端，非固定連接，可以跟隨所述的絲桿前后運(yùn)動(dòng)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(jī)，模擬多路開(kāi)關(guān)，紅外發(fā)射陣列，紅外接收陣列，紅外信號(hào)處理電路，以及與所述的單片機(jī)連接的輕觸開(kāi)關(guān)。單片機(jī)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集與處理算法進(jìn)行點(diǎn)陣碼數(shù)據(jù)的采集和處理。本實(shí)用新型采用檢測(cè)紅外反射能量強(qiáng)度的方法識(shí)別濃縮飲料膠囊的點(diǎn)陣碼，通過(guò)精心的電路設(shè)計(jì)和算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電路數(shù)量最少，成本低，工作可靠的目標(biāo)。
文檔編號(hào)G05B19/042GK201532553SQ200920161968
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者劉瑜, 方曙光, 林亮, 陳文洲 申請(qǐng)人:劉瑜