基于单片机设计的自动售货机系统设计

基于单片机设计的自动售货机系统设计内容摘要：

拨 码 开 关 对 应 方 式 ， 结 构 简 单 ， 操 作 方 便。 金 额 累 计 、 可 售 指 示 和 退 币 系 统。 控 制 系 统 的 核 心 CPU 对 识 币 、 退 币 、 无 货 检 验 及 购货 信 号 进 行 循 环 检 查 ， 当 有 识 币 信 号 后 ， 将 金 额 数 值 送 入 金 额 累 计 存 储 器 中 进 行 累 计 ， 并 通 过 串 行接 口 使 可 售 指 示 灯 亮 ， 提 示 购 货。 此 时 可 以 按 下 购 货 按 钮 ， 由 于 CPU 检 测 到 有 购 货 信 号 后 ，如 金 额 累 计 器 中 的 数 值 与 预 设 价 格 相 等 ， 则 通 过 并 行 扩 展 接 口 驱 动 电 磁 阀 或 者 微 电 机 驱 动 出 商 品 ，并 将 金 额 累 计 存 储 器 清 零 ， 完 成 一 次 售 货 过 程 ， 如 累 计 金 额 大 于 预 设 价 格 时 ， 驱 动 商 品 后 ， 相 减 差额 由 信 号 驱 动 退 币 ， 实 现 退 币 和 找 钱 功 能。 售 完 检 测 系 统。 在 自 动 售 货 机 商 品 存 储 存 道 下 方 按 照 有 接 触 行 程 开 关 ， 当 存 储 存 道 有 商 品时 ， 压 下 行 程 开 关 ， 自 动 售 货 机 正 常 工 作 ； 当 商 品 出 售 完 毕 时 ， 行 程 开 关 被 释 放 ， 向 CPU 发出 无 货 信 号 ， 经 过 检 测 通 过 串 行 扩 展 接 口 向 相 应 的 售 完 指 示 灯 发 出 信 号 ， 使 机 身 “售 完 ”指 示灯 亮 ， 此 种 商 品 自 动 停 售 ， 即 使 投 币 金 额 达 到 该 道 商 品 预 设 价 格 数 值 ， 可 售 按 钮 仍 然 无 法 启 动 信 号 ，金 额 累 计 存 储 器 也 不 清 零。 自 动 售 货 机 售 出 累 计 及 自 测 功 能 系 统。 该 机 CPU 在 每 次 售 出 商 品 后 ， 向 售 出 累 计 存 储器 中 累 计 售 出 数 据 ， 通 过 自 动 售 货 机 内 部 的 按 键 可 在 金 额 显 示 窗 口 中 读 到 累 计 结 果。 此 外 ， 在 按 下自 测 功 能 键 后 ， 出 现 自 测 功 能 信 号 ， 由 外 部 按 键 操 作 ， 可 检 测 各 商 品 存 储 道 的 驱 动 商 品 功 能。 自 动 售 货 过 程 的 通 讯 子 系 统 简 述自 动 售 卖 系 统 的 外 围 设 备 较 为 复 杂 ， 导 致 对 主 控 制 器 的 要 求 越 来 越 高。 为 了 简 化 设 计 ， 采 用 简单 、 稳 定 的 内 部 通 讯 总 线 协 议 非 常 必 要。 有 些 公 司 采 用 欧 洲 售 货 机 制 造 协 会 （ EVMMA） 制 定 的 MDB/ICP 总 线 协 议。 该 协 议 简 洁 明了 ， 功 能 强 大 ， 可 扩 展 性 强 并 且 对 外 挂 设 备 数 目 没 有 限 制 ， 是 理 想 的 自 动 售 卖 系 统 内 部 总 线 协 议。 MDB/ICP 协 议 是 欧 洲 售 货 机 制 造 协 会 制 定 的 一 套 用 于 协 调 自 动 售 货 机 的 主 控 制 器（ MMC） 与 多 个 设 外 之 间 通 讯 的 协 议。 MDB 接 口 实 际 上 是 工 作 于 波 特 率 9600 的 主 从 型 串 行 总 线 接 口 ， 所 以 外 围 设 备 （ 例 如 硬 币 器 、纸 币 器 等 ） 均 为 主 控 制 器 （ 传 统 上 称 为 售 货 机 控 制 器 ——VMP） 的 从 机。 所 有 外 围 设 备 与 主 控制 器 之 间 的 通 讯 方 式 都 一 致。 MDB 协 议 的 串 行 位 格 式 为 ： 1 个 起 始 位 ， 8 个 数 据 位 ， 1 个 方 式 位 和 1 个 停 止 位 ， 共 11 位。 其 中 方 式 位 根 据 传 递 的 方 式 的 不 同 置 0 或 置 1。 在 MDB 总 线 上 ， VMC 通 过 广 播 方 式 向 外 发 送命 令。 第 一 字 节 为 地 址 字 节 （ 实 际 上 只 有 高 5 位 寻 址 信 息 ， 低 3 位 为 对 外 设 的 指 令 ） ， 该 字 节被 所 有 的 外 设 读 取 ， 但 只 有 符 号 地 址 字 节 所 指 定 的 外 设 才 处 理 其 后 的 数 据 字 节 ， 并 做 出 反 应。 在VMC 到 外 设 的 数 据 中 ， 地 址 字 节 的 方 式 位 被 置 1， 数 据 字 节 的 方 式 位 被 置 0， 外 设 通 过 检 验 接受 到 的 方 式 位 确 定 是 地 址 指 令 还 是 数 据。 当 数 据 从 外 设 发 送 到 主 机 时 ， 最 后 送 出 的 字 节 方 式 位 被 置1， 标 志 着 数 据 发 送 完 毕。 VMC 向 外 设 发 送 的 指 令 由 一 个 字 节 、 一 些 可 选 的 数 据 字 节 一 个 校 验 和 字 节 构 成。 发 送 指 令后 ， 外 设 应 答 VMC 的 通 信 块 可 以 由 一 个 数 据 块 和 一 个 字 节 组 成 ， 或 者 一 个 应 答 字 节 ， 或 者 一 个无 应 答 字 节。 如 果 外 设 应 答 数 据 块 的 话 ， VMC 将 通 过 一 个 应 答 字 节 、 无 应 答 字 节 或 重 发 字 节 应答 外 设 传 回 的 数 据。 自 动 售 货 机 的 功 能 介 绍 此 次 设 计 的 自 动 售 货 机 的 功 能 简 介基 本 原 理 ： 货 币 识 别 器 对 所 投 货 币 进 行 识 别 ， 根 据 金 额 将 商 品 选 择 权 提 供 用 户 ， 用 户 选 择 后 ，控 制 芯 片 发 出 指 令 将 所 选 择 商 品 从 储 备 料 道 中 送 达 取 物 口。 其 功 能 描 述 ：货 物 种 类 一 共 设 有 12 种 ， 这 12 种 物 品 分 别 对 应 着 12 个 不 同 的 按 键 选 择 ， 其 中 1 元 ， 2 元 ，3 元 价 格 不 等 的 物 品 各 4 种 ； 货 币 识 别 器 能 够 识 别 1 元 ， 5 元 的 货 币 ， 自 动 售 货 机 能 够 实 现 货 币累 加 功 能。 在 规 定 的 30 秒 中 内 ， 投 了 几 次 货 币 后 ， 货 币 能 够 实 现 累 加 功 能 ， 这 样 机 器 就 会 把 投 入 的 货 币总 额 数 目 输 入 中 央 控 制 元 器 件 ， 进 行 处 理 ； 超 过 30 秒 后 投 币 ， 投 币 无 效 ， 机 器 自 动 把 钱 全 部 退出 来。 如 果 累 计 投 入 的 货 币 数 目 超 过 物 品 的 预 设 价 格 ， 机 器 能 够 实 现 找 钱 功 能 ； 如 果 投 入 的 货 币 没 有达 到 所 选 择 物 品 的 预 设 价 格 时 ， 投 入 的 钱 将 全 部 退 还 ； 在 投 入 一 次 累 加 货 币 后 选 择 物 品 ， 如 果 投 入的 累 加 货 币 数 目 大 大 超 过 所 选 择 物 品 的 预 设 单 个 价 格 时 ， 那 么 能 够 实 现 选 择 同 一 个 物 品 购 买 多 个 ，在 本 设 计 中 设 为 可 以 同 时 购 买 2 个 或 3 个 物 品。 本 设 计 中 有 一 共 有 16 个 按 键 选 择 ， 其 中 12 个 是 货 物 选 择 键 ， 有 2 个 是 多 选 键 （ 一 次 购 买2 个 或 3 个 货 物 ） ， 还 有 1 个 确 定 键 和 1 个 取 消 键。 如 果 没 有 按 照 预 先 设 计 的 流 程 顺 序 进 行 按 键选 择 ， 自 动 售 货 机 将 启 动 报 警 系 统 ， 等 待 再 次 正 确 的 按 键 选 择。 在 出 货 系 统 中 设 计 了 ， 显 示 购 买 货 物 的 共 花 钱 数。 在 找 零 系 统 中 设 计 了 ， 显 示 找 零 的 货 币 数。 实 现 自 动 售 货 机 的 功 能 的 设 计 思 路采 用 单 片 机 MSC51系 列 中 的 8751作 为 中 央 控 制 元 件 ；用 为 识 别 货 币 输 入 端 ；P1作 为 货 物 选 择 选 择 端 （ 采 用 4*4行 列 式 键 盘 做 为 选 择 货 物 端 ） ；采 用 两 个 8255A扩 展 并 行 I/O接 口 ， 实 现 掉 出 货 物 功 能 、 显 示 功 能 、 找 钱 功 能 ； 别 作 为 8255A的 片 选 输 入 端。 论 文 的 内 容 及 拟 解 决 的 问 题 ： 从 投 币 口 送 入 货 币 ， 然 后 经 过 传 感 器 采 集 数 据 、 识 别 器 判 别 人 民 币 的 真 伪 并 判 别 面 值。 识 别 器 把 信 息 数 据 传 给 通 讯 模 块。 通 讯 模 块 与 售 货 机 的 主 控 系 统 通 信 ， 启 动 售 货 机 的 面 板 控 制 ， 并 等 待 顾 客 按 键 选 择 商 品。 顾 客 选 择 商 品 后 ， 售 货 机 自 动 把 商 品 送 出 ， 等 待 顾 客 取 走。 金 额 足 够 多 ， 售 货 机 将 自 动 找 回 钱。 系 统 复 零 ， 完 成 售 货。 3 中 央 控 制 元 件 设 计 自 动 售 货 机 中 央 控 制 元 件 8751 的 介 绍在 本 次 设 计 中 ， 中 央 控 制 元 件 采 用 MCS51 系 列 单 片 机 中 的 8751。 8751 单 片 机 是 Intel 公 司 生 产 的 MCS51 系 列 单 片 机 中 的 一 种 ， 其 特 性 与 MCS51 单 片 机 基本 一 样。 8751 单 片 机 内 部 结 构 :8751 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 ， 现 在 我 们 分别 加 以 说 明 ：中 央 处 理 器 ： 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。 数 据 存 储 器 (RAM) 8751 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。 图 8751 内 部 结 构程 序 存 储 器 (ROM)：8751 共 有 4096 个 8 位 EPROM， 用 于 存 放 用 户 程 序 ， 原 始 数 据 或 表 格。 定 时 /计 数 器 (ROM)：8751 有 两 个 16 位 的 可 编 程 定 时 /计 数 器 ， 以 实 现 定 时 或 计 数 产 生 中 断 用 于 控 制 程 序 转 向。 并 行 输 入 输 出 (I/O)口 ： 8751 共 有 4 组 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)， 用 于 对 外 部 数 据 的 传 输。 全 双 工 串 行 口 ：8751 内 置 一 个 全 双 工 串 行 通 信 口 ， 用 于 与 其 它 设 备 间 的 串 行 数 据 传 送 ， 该 串 行 口 既 可 以 用作 异 步 通 信 收 发 器 ， 也 可 以 当 同 步 移 位 器 使 用。 中 断 系 统 ：8751 具 备 较 完 善 的 中 断 功 能 ， 有 两 个 外 中 断 、 两 个 定 时 /计 数 器 中 断 和 一 个 串 行 中 断 ， 可 满足 不 同 的 控 制 要 求 ， 并 具 有 2 级 的 优 先 级 别 选 择。 时 钟 电 路 ：8751 内 置 最 高 频 率 达 12MHz 的 时 钟 电 路 ， 用 于 产 生 整 个 单 片 机 运 行 的 脉 冲 时 序 ， 但 8751单 片 机 需 外 置 振 荡 电 容。 单 片 机 的 结 构 有 两 种 类 型 ， 一 种 是 程 序 存 储 器 和数 据 存 储 器 分 开 的 形 式 ， 即 哈 佛 (Harvard)结 构 ， 另一 种 是 采 用 通 用 计 算 机 广 泛 使 用 的 程 序 存 储 器。