基于單片機的自動售貨機

1、摘要 本文設計了一種以at89c51單片機為核心的自動售貨機裝置的控制系統(tǒng)。詳細介紹了自動售貨機系統(tǒng)的方案設計、硬件選擇、軟件編寫，并重點描述了自動售貨機系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設計、軟件編程的原則和技巧。該系統(tǒng)以單片機at89c51芯片為核心，采用集中控制方式實現(xiàn)了對自動售貨機全過程的自動控制。系統(tǒng)程序采用匯編及c語言軟件進行程序的編寫和編譯，該軟件具有編程簡單、查錯方便、閱讀容易等特點。匯編語言是程序的基本語言，具有容易理解，便于記憶和使用等特點。關(guān)鍵詞：智能自動售貨機，at89c51單片機，lcd液晶， 控制系統(tǒng) 目錄引 言1第1章 總體方案設計21.1設計要求21.2 設計目標21.3 課

2、題分析3第2章 硬件設計42.1 此次設計的自動售貨機的功能簡介42.2 實現(xiàn)自動售貨機的功能的設計52.2.1晶體振蕩和復位電路52.2.2獨立鍵盤按鍵的識別62.2.3投幣系統(tǒng)62.2.4 lcd顯示7第3章 軟件設計83.1 貨物選擇系統(tǒng)的程序83.1.1選擇系統(tǒng)流程圖83.2 投幣系統(tǒng)程序93.2.1 投幣系統(tǒng)流程圖93.3 出貨系統(tǒng)程序113.3.1 出貨系統(tǒng)流程圖113.4 找零系統(tǒng)程序123.4.1找零系統(tǒng)流程圖12第4章 仿真設計134.1 proteus簡介134.2仿真設計13總結(jié)15參考文獻16附錄17引 言隨著經(jīng)濟發(fā)展，傳統(tǒng)的固定地點人員售貨方式暴露出許多弊端：人力資源

3、需求大；受所需服務地點，地理條件的限制；而且在服務時間上不能最大限度的服務于消費者。自動售貨機的出現(xiàn)解決了這些難題。品種繁多，對生活的覆蓋面廣，自動售貨，效率高，可24小時不間斷運營；選址容易，且方便改換場地；適合全職經(jīng)營，也可兼職（副業(yè)）經(jīng)營；作為廣告載體，可賺高額外塊。投資風險低，收益高。工作人員唯一所需要做的就是添加商品取走貨幣。如此多的優(yōu)點使得自動售貨機在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應用。智能自動售貨機是以單片機為核心的自動化控制裝置，它集按鍵選擇技術(shù)、單片機技術(shù)和顯示技術(shù)于一體，有功能強大、可靠性高、使用方便、維護簡單等特點。因此，在商業(yè)、生活中得到了廣泛的應用。有些智能自動售貨機不僅能夠自

4、動識別1元、5角硬幣，而且能夠自動識別20元、10元、5元紙幣，還會自動找零，人機對話的應用性提高使自動售貨機在國內(nèi)大面積普及成為可能。智能自動售貨機越來越人性化的設計將會很快的占領(lǐng)中國市場。第1章 總體方案設計1.1設計要求設計一臺銷售袋裝小零食的自動售貨機，具有硬幣識別、幣值累加、自動售貨等功能?；疽螅嚎勺R別5角、1元的硬幣。并進行累加。有貨物選擇按鍵，根據(jù)選擇自動出售對應貨物。1.2 設計目標從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流

5、通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應運而生了。從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機械，從狹義來講就是自動銷售商品的機械。從供給的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環(huán)境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優(yōu)點。(1)發(fā)達國家現(xiàn)狀日本：各種自動售貨機保有量超過600萬臺，平均20人一臺，世界普及率第一。1990年通過自動售貨機實現(xiàn)的銷售額即已達到5兆日元（約300

6、0億人民幣）。美國：總的機器保有量大致和日本相當，2000年通過自動售貨機實現(xiàn)的銷售額達到250億美元，其中ocs(office coffee service）的銷售額排第六位。 韓國：自動售貨機的使用歷史要遠短于其它發(fā)達國家，僅有25 年，但據(jù)2001 年的統(tǒng)計，總保有量已超過80萬臺。在2001年韓國生產(chǎn)的自動售貨機中ocs占32.7%，排第一位，咖啡自動售貨機占 18.1% ，排第三位，僅次于18.6% 的充電自動售貨機。瓶罐飲料自動售貨機和復合型自動售貨機（同機銷售瓶罐飲料和熱咖啡）都僅占 8.6%，并列第四位。（2）國內(nèi)現(xiàn)狀保有量約2萬臺，且品種單一，主要以瓶飲料售貨機為主，技術(shù)質(zhì)量

7、還未完全過關(guān)，生產(chǎn)和運營成本較高，收益也不高。導致此現(xiàn)狀的主要原因是中國有關(guān)的自動售貨機企業(yè)未能有效解決成本，質(zhì)量，運營等諸多問題。但由于隨中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會的巨大進步，自動售貨機的實際需求已相當大。1.3 課題分析從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應運而生了。廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機

8、械，從狹義來講就是自動銷售商品的機械。從供給的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環(huán)境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優(yōu)點。 第2章 硬件設計2.1 此次設計的自動售貨機的功能簡介基本原理：貨幣識別器對所投貨幣進行識別，根據(jù)金額將商品選擇權(quán)提供用戶，用戶選擇后，控制芯片發(fā)出指令將所選擇商品從儲備料道中送達取物口。其功能描述：貨物種類一共設有3種，這3種物品分別對應著3個不同的按鍵選擇，其中2元，3元，4元價格不等的物品各1種；自動售貨機能夠投幣總數(shù)lcd顯示功

9、能。如果累計投入的貨幣數(shù)目超過物品的預設價格，機器能夠?qū)崿F(xiàn)找錢功能；如果投入的貨幣沒有達到所選擇物品的預設價格時，投入的錢將全部退還；在投入一次累加貨幣后選擇物品，如果投入的累加貨幣數(shù)目大大超過所選擇物品的預設單個價格時，那么能夠?qū)崿F(xiàn)選擇同一個物品購買多個，在本設計中設為可以同時購買2個或3個物品。本設計中有一共有7個按鍵選擇，其中3個是貨物選擇鍵，有2個是多選鍵（一次購買2個或3個貨物），還有1個確定鍵和1個取消鍵。如果沒有按照預先設計的流程順序進行按鍵選擇，自動售貨機將會自動返回操作前的狀態(tài)，等待再次正確的按鍵選擇。自動售貨機的原理框圖如圖2-1所示 2.2 實現(xiàn)自動售貨機的功能的設計2.

10、2.1晶體振蕩和復位電路晶體振蕩電路和復位電路圖，如圖2-2所示。 圖2-2 晶體振蕩電路圖(1)晶體振蕩電路功能介紹：此電路能讓電路產(chǎn)生振蕩頻率，直流電經(jīng)過晶體振蕩電路就會產(chǎn)生電路所需的交流電，此電路不需要外信號刺激自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能，所以要是電路需要將直流電變成交流電，在這里就需要用一個晶體振蕩電路。(2)參數(shù)計算：這是一個晶體振蕩電路用到了兩個電容和一個晶振，一般12mhz 30p，6mhz 20p，2mhz 10p，我采用的是12mhz 30p的晶振電路。(3)復位電路功能介紹：為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。

11、一般微機電路正常工作需要供電電源為5v5%，即4.755.25v。由于微機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當vcc超過4.75v低于5.25v以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。(4)參數(shù)計算：這是一個復位電路，由一個電阻和一個電容組成，一般的復位電路電容都為10uf，電阻都為10k。2.2.2獨立鍵盤按鍵的識別獨立式按鍵的識別很簡單,如圖2-3所示,當某個鍵按下時,相應的接口會出現(xiàn)低電平,無鍵按下時則為高電平,由此就可以判斷出哪個鍵有按下。 如圖2-3 獨立鍵盤按鍵圖將p1.0p1.6上的按鍵編碼為00h、01h、02h、03h、

12、04h、05h、06h，按鍵所對應的功能見表2.1.表2.1 按鍵功能表按鍵號對應的功能00h選擇2元錢貨物a01h選擇3元錢貨物b02h選擇4元錢貨物c03h對選擇的貨物買2個04h對選擇的貨物買3個05h對選擇的貨物再次確定06h對選擇的貨物取消2.2.3投幣系統(tǒng)投幣系統(tǒng)是自動售貨設計當中比較重要的一塊，涉及到貨幣識別系統(tǒng)，對于識別貨幣器是如何設計、如何工作的，在這里將不做進一步的研究。本課題設計主要是要實現(xiàn)自動售貨機的投幣總數(shù)顯示、貨物選擇、出貨以及找零功能。在本次設計中用p3.4上的一個按鍵來代替投幣系統(tǒng)的電平輸出，如圖2-4所示。如圖2-4 投幣系統(tǒng)圖在投幣系統(tǒng)中可以通過89c51內(nèi)

13、部的定時器來控制投幣時間，在規(guī)定的時間范圍內(nèi)完成投幣動作，否則投入的貨幣全部退出。由于本次設計主要是要體現(xiàn)從投幣到操作最后到出貨的過程，在設計中沒有用到定時設置。本次設計的貨幣累加是對判斷p3.4上的按鍵上所按下的次數(shù)進行累加來實現(xiàn)的，并將累加的次數(shù)送到寄存器b，然后系統(tǒng)根據(jù)投幣的總數(shù)和相應的操作來實現(xiàn)輸出。2.2.4 lcd顯示本次設計選用tc1602液晶顯示屏,可以直接跟51系列單片接口相連。液晶模塊tc1602采用標準的16腳接口，作用是顯示主控系統(tǒng)面值，如圖2-5所示。圖2-5 tc1602液晶顯示屏圖第3章 軟件設計3.1 貨物選擇系統(tǒng)的程序3.1.1選擇系統(tǒng)流程圖選擇系統(tǒng)流程圖，如

14、圖3-1所示。圖3-1 選擇系統(tǒng)流程圖3.2 投幣系統(tǒng)程序3.2.1 投幣系統(tǒng)流程圖投幣裝置流程圖，如圖3-2所示。 如圖3-2 投幣裝置流程圖 3.3 出貨系統(tǒng)程序3.3.1 出貨系統(tǒng)流程圖出貨裝置流程圖,如圖3-3所示。 圖3-3 出貨裝置流程圖3.4 找零系統(tǒng)程序3.4.1找零系統(tǒng)流程圖找零裝置流程圖，如圖3-4所示。圖3-4 找零裝置流程圖 第4章 仿真設計4.1 proteus簡介proteus嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺是英國labcenter公司開發(fā)的，是目前世界上最先進、最完整的嵌入式系統(tǒng)設計與仿真平臺。它是一種可視化的支持多種型號單片機（如51、pic、avr、motorola

15、hcll等），并且支持與當前流行的單片機開發(fā)環(huán)境（keil、mplab、iar）連接調(diào)試的軟硬件仿真系統(tǒng)。proteus除了具有和其他eda工具一樣的原理圖、pcb自動或人工布線及電路仿真功能外，針對微控制系統(tǒng)與外設的混合電路的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真也做到了一體化和互動效果，是目前電子設計愛好者廣泛使用的電子線路設計與仿真軟件proteus和multisim功能的聯(lián)合和進一步發(fā)展。proteus軟件已有近20年的歷史，在全球擁有龐大的企業(yè)用戶群，是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N處理器進行實時仿真、調(diào)試與測試的eda工具，真正實現(xiàn)了在沒有目標原型時就可對系統(tǒng)進行設計、測試與驗證。由于proteus

16、軟件包括逼真的協(xié)同仿真功能，得到了包括劍橋大學在內(nèi)的眾多大學用戶作為電子學或嵌入式系統(tǒng)的課程教學、實驗和水平考試平臺。目前，proteus在國內(nèi)單片機開發(fā)者及單片機愛好者之中已開始普及，有很多開發(fā)者已經(jīng)開始用此開發(fā)環(huán)境進行仿真。4.2仿真設計假如投入5元錢貨幣,操作依次為按2元貨物選擇鍵、確定鍵,則在proteus里的仿真圖如圖4-1所示。圖4-1 自動售貨機仿真設計圖 總結(jié)本次設計是一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次智能自動售貨機系統(tǒng)電路的設計，不僅是理論知識的學習，還有實際設計的結(jié)合，綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計規(guī)范以及電腦制圖

17、等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，雖然畢業(yè)設計內(nèi)容多，我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設備的選用標準，都隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用。和老師的溝通交流更使我對設計有了新的認識也對自己提出了新的要求。通過這次的設計也使我意識到自己知識的狹隘，我們可以在以后的學習過程中通過豐富的圖書館資源和網(wǎng)絡資源來彌補這一不足。在這幾個星期里我學到了很多的知識，這些都是我以前所不曾學到的。protel是我們以前實訓時學的內(nèi)容，在這次畢業(yè)設計中又好好的復習了一遍，所謂溫故而知新，還包括我們的基礎課程高頻電子技

18、術(shù)，電工電子基礎，單片機應用基礎等。提高是有限的，但提高也是全面的，正是這次設計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，雖然時間緊迫但我學會了很多,也感到自身知識的貧乏, 也必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。順利如期的完成本次畢業(yè)設計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。參考文獻1楊路明. c語言程序設計教程. 北京: 北京郵電大學出版社, 2005.1 2胡漢才. 單片機原理及其接口技術(shù). 北京: 清華大學出版社, 2006.3 3王福瑞. 單片微機測控系統(tǒng)設計大全. 北京: 北京航空航天大學出版社, 19994徐仁貴. 單片微型計算機應

19、用技術(shù). 北京: 機械工業(yè)出版社, 20015楊恢先. 單片機原理及應用. 北京: 國防科技大學出版社, 20036李鴻. 單片機原理及應用. 湖南: 湖南大學出版社, 20027徐惠民. 單片微型計算機原理與應用. 北京郵電大學出版社, 20018陳隆昌. 控制電機. 西安: 西安電子科技大學出版社,20009王錦標. 計算機控制系統(tǒng). 北京: 清華大學出版社, 200410李正軍. 計算機控制系統(tǒng). 北京: 機械工業(yè)出版社, 200511劉澤祥. 現(xiàn)場總線技術(shù). 北京: 機械工業(yè)出版社, 200512何立民. 單片機應用系統(tǒng)設計. 北京: 北京航空航天大學出版社, 199013林東. 計算

20、機控制技術(shù). 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學出版社, 199514劉國榮. 計算機控制技術(shù)與應用. 北京: 機械工業(yè)出版社,199915孫德輝. 微型計算機控制系統(tǒng). 北京: 北京航空航天大學出版社, 2002 附錄部分源程序程序 投幣口程序 insert:mov a,p3 ;投幣口檢測 cpl a jbc acc.4,s1 ;p3口有鍵按下轉(zhuǎn)s1 lcall key mov a,r5 cjne a,#0ffh,check ;貨物選擇鍵盤有鍵按下轉(zhuǎn)check程序 ajmp insert s1: lcall d10ms ;延時消抖 mov a,p3 cpl a jbc acc.4,s2 s2: mov

21、 r1,money inc r1 mov money,r1wait1: mov a,p3 cpl a jbc acc.4,wait1 投幣開關(guān)未松開繼續(xù)等待，否則返回start ajmp start ；返回 鍵盤程序 key: mov a,p1 ；讀p1口 cpl a jnz key2 ;a不等零說明有鍵按下轉(zhuǎn)key2 mov r5,#0ffh retkey2: lcall d10ms ;延時消抖 mov a,p1 cpl a jnz key3 mov r5,#0ffh retkey3: jnb acc.0,k1 mov r5,#00h lcall wait retk1: jnb acc.1,

22、k2 mov r5,#01h lcall wait ret k2: jnb acc.2,k3 mov r5,#02h lcall wait ret k3: jnb acc.3,k4 mov r5,#03h lcall wait ret k4: jnb acc.4,k5 mov r5,#04h lcall wait ret k5: jnb acc.5,k6 mov r5,#05h lcall wait ret k6: mov r5,#06h lcall wait retwait: mov a,p1 cpl a jnz wait ret 出貨程序 outgoods: mov a,r6 mov dptr,#goodstab movc a,a+dptr