毕业设计自动售货机(编辑修改稿)

毕业设计自动售货机(编辑修改稿)内容摘要：

图 开机延时模块电路图 红外探测报警器的 优点 : 本身不发任何类型辐射，器件功耗很小，隐蔽性较好 ， 价格低廉。 但也有一定的局限性： 容易受各种热源、阳光源干扰 ； 红外穿透力差 ， 人体的 红外辐射容易被遮挡，不易被探测器接收 ； 易受射频辐射的干扰 ； 环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。 红外 21 探测报警器的市场价格约为： 75 元。 其外观图如图 所示。 图 红外探测报警器外观图 方案三：智能无线报警 本文介绍一种采用单片机控制的基于电话线的远程报警器。 其主要特点是采用 MITEL 公司的 MT8880 集成电路收发电话双音频信号和检测呼叫信号。 由于该芯片由 ISO2CMOS 技术制造 ,具有低功耗、高 可靠性的特点 ,又能将其他同类芯片的单一功能集成 ,因此而节约了成本 ,提高了整体稳定性。 整体电路的原理框图如图 所示。 图 智能无线报警系统原理框图 本报警器的工作原理 :当发现警情时 ,探测器将警报信号通过传感器接口送入单片机 ,单片机的报警中断程序开始运行 ,调用拨号子程序按照预置号码进行拨号。 此时单片机控制 MT8880 发送双音频信号拨号 ,并检测呼叫信号以判定是否 传感器接口 DTMF 信号收发 中央处理单元 振铃检测 电话机/电话线接口电路 电话机 电话线 语音电路 电源 22 可以调用语音模块进行语音报警。 当没有警情时 ,可以通过另一部话机拨打本机 ,振铃检测电路将振铃音信号转换成 TTL 信号传送给单片机 ,由单片机计数。 当振铃五次无人摘机时 ,系统就会自动摘机 ,调用远程设置子程序进行远程录音、查询警情等操作。 摘挂机模块：电话摘机后 ,电话线的回路电流突然变大为约 30mA 的电流 ,程控电话交换机检测到此变化就认为话机已经摘机。 单片机通过端口 控制三极管 T01 的导通和截止来控制电路中的电流的大小 ,从而模拟摘挂机的动作。 当 ,T01截止 ,电流比较小 ,处于挂机状态。 当 ,T01 导通 ,此时 T01 和 T02 组成的恒流源电路将提供 30mA左右的电流 ,相当于电话摘机 ,交 换机就会接通话路，其电路图如图 所示。 图 摘挂机电路原理图 拨号音接收和 DTMF 信号收发模块：信号的接收部分 :在 MT8880 的运放输出端和 IN 之间接反馈电阻可调节运放增益 , 增益大小为 R12/ R11。 实际测试到电话线上的 DTMF 信号比较小 ,不易检测到 ,故选择增益为 3。 为减少干扰 ,在 IN2端接入 100pF 电容可改善 MT8880 对 DTMF 中高频分量的接收。 信号的发送部分 :从 TONE 引脚输出的信号经过 R1 C15 滤波后经过音 频放大 ,经过音频耦合器输出到电话线上。 音频放大部分 :由于构思是要使 MT8880 发出的音频信号作为提示音信号 ,若要使它能够被电话信号另一端的人听到 ,就必须使信号输出的峰值达到 2. 5V 以上。 但是经过测试 ,TONE 脚输出的峰值不到 1V ,为此 ,必须加一个音频放大电路，其电路图如图 所示。 23 图 音频放大电路 电话报警模块：电话报警模块主要通过中断服务程序来实现。 该程序的基本流程是 :报警器摘机 ,自动拨叫号码簿上相应的报警号码 ,如 ,1 119 ,或一组用户的自己设置的固定电话号码、手机号码。 拨叫时 ,报警器摘机后先对电话线上的信号进行检测 ,检测到拨号音就拨号 ,检测不到拨号音说明电话线已有问题 ,无法拨号 ,就自动挂机。 拨号后等待三秒再检测有无回铃音或忙音 ,如果都没有 ,就表明已经接通 ,可以进行语音报警。 如遇回铃音就等待三秒再检测 ,若等待三次后线路仍然不通 ,就拨叫下一个号码。 若遇忙音就先挂机再等待 10s ,重新拨号 ,如此三次后仍然拨不通 ,就拨叫下一个号码 ,直到将电话簿上的所有号码拨完为止。 本设计介绍一种采用单片机控制的基于电话线的远程报警器。 其中使用目前比较新颖的多功能 DTMF 收发集成电路 MT8880 ,成本低 ,可靠度高 ,可广泛应用于家庭。 智能无线报警器的市场价格约为： 150 元，其外观图如图 所示。 图 无线报警器外观图 报警装置方案选择 报警装置的三种方案，从成本、功能实现、效率、操作难易、以及精度等，综合考虑，我选择方案一振动报警器作为设计的报警装置。 24 第三章 自动售货机硬件设计 8051的介绍 在本次设计中，中央控制元件采用 8051 单片机。 8051 单片机内部结构 :图 图 8051 内部结构 8051 单片机包含中央处理器、程序存储器 (ROM)、数据存储器 (RAM)、定时 /计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。 其中， 中央处理器 (CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理 8 位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 8051 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是 统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 MCS51 系列单片机中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接 DIP 结构，上图是它们的引脚配置， 40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根， 8751 共有 4 组 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 25 或 P3)，用于对外部数据的传输。 4 组 8 位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3口线复用。 MCS51 的引脚说明如图 ： 图 8051 引脚图 硬币验钞系统设计 总体结构介绍 硬币验钞机构用于检测所投入的硬币的真伪。 对伪币退回到硬币退还口，如果是真币则与原来的值累计，累计金额与 20元相比较，如果累计值大于 20 元，则将此硬币从退币口退出。 因为我这个设计所要求的一次性投入币值不能超过20元，如果一次性投入的币值超过 20 元，则系统会自动将此币作为假币处理，将其从相应的退还口退出。 如果一次性投入的币值等于或者大于商品的售价，而贷物贺上又 还保存有货物的话，则按相应的键可购买要求的货物。 图 是硬币验钞机构原理简图，由硬币检测部分、运算控制部分、找零机构装置、自动售货机主体和接口部分组成。 26 许可出售 硬币信号 开始售货 有无找的零钱 图 硬币验秒原理简图 硬币真伪的判别和信号的采集 (1)硬币制造系统的原理与算法 硬币制造时，不同币值的硬币含有不同的特殊合金材料。 通过对现在国内广泛流通的硬币作的大量试验发现，对于每一种币值的硬币都有一特征振荡频率 f与之对应，各个特征频率由硬币的电导率、磁导率、厚度、直径等因素综合决定的。 首先将得到每一种币值的硬币的确定 f1，在鉴别过程中，将测得的硬币振荡频率与 f1 相比较，比较的结果就可确定硬币的真伪。 在实际过程中因为其它因素会使得得到的振荡频率在 f1 左右波动，对此设定一个允许误差范围△ f,如果f1△ f≤ f≤ f1+△ f,则认为测得是真币，如果不在此范围之内则当成是伪币。 (2)传感器采用电涡流式传感器 通常可以通过传感器对硬币的材质、厚度、直径、质量、图形图案等特征进行检测，从而识别硬币的真伪。 电涡流式传感器是建立 在电磁场理论基础上工作的，其原理如图 所示。 设定价格 运算控制部分 （微处理机） 余额显示 自动售货机 验钞机构 1元 5角 找零机构 退还口 硬币 选择 找零信号 假 币 27 为了分析方便，可将硬币中形成的电涡流等效为一个短路环中的电流，这样线圈与硬币可以等效为相互耦合的 2 个线圈，如图 所示。 对空心线圈， R1为线圈的电阻， L1为线圈电感， R2为短路环的电阻， L2为短路环电感， M 为线圈与短路环间的互感。 与它们之间的距离、硬币运动速度有关，也与硬币的电导率、磁导率、厚度、直径等因素有关。 由等效电路及基尔霍夫定律可以求得受硬币的影响后， 线圈的等效电感为： 22222221 )( LwLR MwLL  ① 当有硬币通过线圈时，可以得到线圈电感的变化： 2222221 )( LwLR MwLLL  ② 于非软磁材质而言，电涡流效应会使 △ L0；而对于软磁材质 △ L0，因此只要检测出硬币电导率、磁导率、厚度、直径等因素对磁场的综合影响就可以达到鉴别的目的。 这里采用谐振法，把线圈作为电感接入电容三点式的振荡电路中。 由于本设计采用互补型算法，所以只 需测量振荡频率就可以精确鉴别不同币值的硬币，从而识别伪币。 可以求得当没有硬币通过时的振荡频率 f0 及有硬币影响时的振荡频率 f1， C为振荡回路中的电容。 CLf 10 2 1 ③ CLLf )(2 111   ④ 图 等效电路 图 电涡流传感器 28 (3) 振荡原理图 图 振荡电路 当中断口 INTO 产生低电平判别有东西投入的时候，检测的光敏二极管 D0被硬币遮挡住，通过程序的判定可以知道 D1 没有被遮挡住仍然保持高电平，则表明是硬币口有硬 币投入，此时调用终端服务程序，测量振荡频率。 定时器计数器 T0 作为计数器用来计算脉冲频率。 图 所示振荡电路所得到的 5 角的振荡频率为 2050KHz,1 元的振荡频率为 KHz；相对应的振荡周期为 2050μ S、 1016μ S；其脉冲宽度为 1025μ S、 58μ S。 此处单片机的晶振频率取 12MHz,则定时计数器 T0 用来计算一个脉冲的宽度，从 00H 开始累加其值为 0A10H、05H08H 才满足是真币的条件，并且单片机的处理速度也完全满足要求，可以实现快速识别。 硬币检测原理如下图 所示： 图 硬币检测原理 8051 INT0 发生中断表示有硬币投入 MO开关 振荡电路从 29 （ 4） 硬币鉴别系统系统结构 主要设计包括振荡线圈结构设计和币道结构设计。 a. 振荡线圈结构设计： 如图 所示中当光敏二级管检测到有硬币通过时，以中断方式通知单片机测量频率，单片机从开始测量频率到结束测量这时间内，硬币处于线圈中心，减少动态测量误差。 图 振荡线圈结构。