[學(xué)士論文]單片機(jī)控制自動售貨機(jī)控制器設(shè)計

1、科技學(xué)院2010屆本科畢業(yè)論文自動售貨機(jī)控制器設(shè)計 學(xué)科專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 2010年5月目 錄摘 要VIIIAbstractIX緒論1第一章，自動售貨機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3自動售貨機(jī)的系統(tǒng)概述3111自動售貨過程的控制子系統(tǒng)簡述4112自動售貨過程的通訊子系統(tǒng)簡述5自動售貨機(jī)的功能簡介61此次設(shè)計的自動售貨機(jī)的功能簡介6實(shí)現(xiàn)自動售貨機(jī)的功能的設(shè)計思路6論文的內(nèi)容及擬解決的問題7第二章自動售貨機(jī)的系統(tǒng)硬件電路設(shè)計8自動售貨機(jī)中央控制元件8751的介紹8貨幣識別系統(tǒng)9貨物選擇系統(tǒng)11出貨及顯示花錢數(shù)系統(tǒng)11找錢及顯示找錢數(shù)系統(tǒng)1426出錯報警系統(tǒng)簡述14第三章自動售貨機(jī)的系統(tǒng)軟件

2、程序設(shè)計15自動售貨機(jī)貨幣識別系統(tǒng)程序流程圖15自動售貨機(jī)貨物選擇系統(tǒng)的程序流程圖16自動售貨機(jī)出貨，顯示花錢數(shù)系統(tǒng)流程圖194自動售貨機(jī)找錢，顯示找錢數(shù)系統(tǒng)流程圖2035出錯報警系統(tǒng)流程圖21第四章系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計實(shí)現(xiàn)231驅(qū)動程序234.實(shí)現(xiàn)有效投幣定時30秒以及累加計數(shù)程序：23貨物選擇系統(tǒng)的驅(qū)動程序23報警系統(tǒng)的驅(qū)動程序29第五章 結(jié)束語30參考文獻(xiàn)31致 謝32附 錄33自動售貨機(jī)控制器設(shè)計摘 要 自動售貨機(jī)是勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。本文設(shè)計了一種以INTEL 公司的8751單片機(jī)為核心的自動售貨機(jī)裝置的控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了自動售貨機(jī)系統(tǒng)的方案設(shè)計、硬件選擇、

3、軟件規(guī)劃和編寫，并重點(diǎn)描述了自動售貨機(jī)系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設(shè)計、軟件編程的原則和技巧。該系統(tǒng)以單片機(jī)8751芯片為核心，采用集中控制方式實(shí)現(xiàn)了對自動售貨機(jī)全過程的自動控制。本系統(tǒng)選擇4×4矩陣式鍵盤按鍵作為貨物選擇端，采用了2個可編程并行接口8255A實(shí)現(xiàn)并行接口的擴(kuò)展，解決了單片機(jī)8751芯片輸入/輸出口引腳緊張的問題，實(shí)現(xiàn)了貨物的掉出以及貨幣數(shù)的顯示功能。此外，系統(tǒng)程序采用keil軟件進(jìn)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(diǎn)。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(diǎn)。 關(guān)鍵詞：自動售貨機(jī)；控制系統(tǒng)，8751單片機(jī)；系統(tǒng)程序The ne

4、w business tax under the Ordinance Analysis of Tax PlanningAbstractThe system that I design is an automat basing on microcontroller 8751to control the sell goods system .In the following paper introduce the system design and handware sellection software design and write . and emphases describe the a

5、utomat system worke principle system design and sofeware programing technique The master mcu 8751 is INTEL Company. The system has some prominent excellences by concentrate control. It is very steady and credible，my system use 4*4keyboard to sellecting goods useing two programing parallel interface

6、8255 to resolve i/o tensional problem make goods dorp and coin display function . I program the system by software named keilc51, The whole of programmer is writed by asembeling language.keilc51 software makes my programmer easier and check work more convenient. Key words: vending machine；MCU8751；82

7、55A keyboard/display 緒 論從自動售貨機(jī)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(fèi)以及消費(fèi)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(fèi)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(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)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(jī)械，從狹義來講就是自動銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營時需要的資本

8、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(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。自動售貨機(jī)是以單片機(jī)為核心的自動化控制裝置，它集按鍵選擇技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)和顯示技術(shù)于一體，具有功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便、維護(hù)簡單等特點(diǎn)。因此，在商業(yè)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用。有些自動售貨機(jī)不僅能夠自動識別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(jī)對話的應(yīng)用性提高使自動售貨機(jī)在國內(nèi)大面積普及成為可能。 隨著科技的發(fā)展及人們生活水平的提高，自動售貨機(jī)市場的發(fā)展越來越呈現(xiàn)出多元化及個性化的需求。通過自動售貨機(jī)進(jìn)行自助購物正逐漸成為市民的一種新的消費(fèi)時尚，快捷方便的購物方式滿足

9、了人們在當(dāng)今科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會追求高品質(zhì)生活的需要。自動售貨機(jī)在城市商業(yè)區(qū)、寫字樓大廳、風(fēng)景區(qū)、車站、碼頭、繁華街道等公共場所的布設(shè)能夠美化亮化城市環(huán)境，方便群眾生活，已經(jīng)成為城市各角落的一道亮麗風(fēng)景線。自動售貨機(jī)必將在國內(nèi)普及，并成為城市現(xiàn)代文明程度的一種象征性標(biāo)志。本文詳細(xì)介紹了如何控制、要求進(jìn)行自動售貨機(jī)系統(tǒng)的方案設(shè)計、硬件選擇、軟件規(guī)劃和編寫，并重點(diǎn)描述了自動售貨機(jī)系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設(shè)計、軟件編程的原則和技巧。本文共分為五章。系統(tǒng)介紹了自動售貨機(jī)系統(tǒng)從控制方案，操作邏輯到系統(tǒng)軟件等各個環(huán)節(jié)的設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試的方法和原則。第一章簡單介紹了自動售貨機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，第二章介紹了自動售貨機(jī)的

10、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，第三章介紹了自動售貨機(jī)的系統(tǒng)軟件程序設(shè)計及分析，第四章主要介紹了自動售貨機(jī)的系統(tǒng)軟件驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)第一章，自動售貨機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自動售貨機(jī)是集光、機(jī)、電一體化的獨(dú)立機(jī)構(gòu)，它只需要顧客投幣和按購物鍵選擇即可自動售貨及退找零錢，其工作程序如下圖1.1顧客投入貨幣機(jī)器自動計數(shù)顧客按動按鈕機(jī)器送出選定商品顧客取出商品機(jī)器將余幣送出顧客取出余幣圖1.1 自動售貨機(jī)工作時序圖售貨機(jī)的工作原理是：（1） 從投幣口送入貨幣，然后通過傳感器采集數(shù)據(jù)、識別器判斷貨幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。（2）識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。（3）通信模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動售貨機(jī)的面板鍵，顯示出

11、哪個貨道有貨，哪個貨道已經(jīng)售完，并等待顧客按鍵選擇商品。（4）顧客選擇商品后，售貨機(jī)自動把商品送出，等待顧客取走。（5）顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇找?guī)呕蛘呃^續(xù)買商品；如果款額不夠，售 貨機(jī)經(jīng)過延時予以退幣。退幣分為兩種情況：一種是由貨幣識別器完成退紙幣，另一種是由硬幣的通信模塊完成退硬幣。（6）系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。自動售貨機(jī)的硬件原理構(gòu)成如下圖2.2所示購貨狀態(tài)顯示金額顯示繼電器&電磁鐵串行輸出接口擴(kuò)展并行輸出接口擴(kuò)展CPU&ROM&RAM自動復(fù)位線路并行輸入接口擴(kuò)展無貨檢測識幣器按鈕圖1.2 自動售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)圖綜合所述，售貨機(jī)系統(tǒng)可以分為三部分組成，即自

12、動售貨機(jī)的控制子系統(tǒng)、通訊子系統(tǒng)、硬幣器子系統(tǒng)以及紙幣器子系統(tǒng)。其中控制子系統(tǒng)是本設(shè)計研究重點(diǎn)。這些內(nèi)容在下文中進(jìn)一步介紹。111自動售貨過程的控制子系統(tǒng)簡述控制子系統(tǒng)由以下四個部分組成，分別是預(yù)設(shè)自動售貨機(jī)系統(tǒng)、金額累計、可售指示和退幣系統(tǒng)、售完檢測系統(tǒng)、售出累計及自測功能系統(tǒng)。1、預(yù)設(shè)自動售貨機(jī)系統(tǒng)。自動售貨機(jī)售出的同類商品可分為若干品種，其售前設(shè)定價格須預(yù)先寄存在控制系統(tǒng)內(nèi)。售貨機(jī)的價格設(shè)置由按鍵和存儲器組成。通過按鍵選擇被設(shè)價商品的種類及價格，并將價格寫入存儲器中，該存儲器本身具有掉電保護(hù)功能，屬于軟件設(shè)置方式。此外，在簡易售貨機(jī)中，由于出售商品的種類少，價格變化下，使用幣種單一，也可

13、以用硬件設(shè)置價格，才用撥碼開關(guān)對應(yīng)方式，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 2、金額累計、可售指示和退幣系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的核心CPU對識幣、退幣、無貨檢驗(yàn)及購貨信號進(jìn)行循環(huán)檢查，當(dāng)有識幣信號后，將金額數(shù)值送入金額累計存儲器中進(jìn)行累計，并通過串行接口使可售指示燈亮，提示購貨。此時可以按下購貨按鈕，由于CPU檢測到有購貨信號后，如金額累計器中的數(shù)值與預(yù)設(shè)價格相等，則通過并行擴(kuò)展接口驅(qū)動電磁閥或者微電機(jī)驅(qū)動出商品，并將金額累計存儲器清零，完成一次售貨過程，如累計金額大于預(yù)設(shè)價格時，驅(qū)動商品后，相減差額由信號驅(qū)動退幣，實(shí)現(xiàn)退幣和找錢功能。 3、售完檢測系統(tǒng)。在自動售貨機(jī)商品存儲存道下方按照有接觸行程開關(guān)，當(dāng)存儲存道有

14、商品時，壓下行程開關(guān)，自動售貨機(jī)正常工作；當(dāng)商品出售完畢時，行程開關(guān)被釋放，向CPU發(fā)出無貨信號，經(jīng)過檢測通過串行擴(kuò)展接口向相應(yīng)的售完指示燈發(fā)出信號，使機(jī)身“售完”指示燈亮，此種商品自動停售，即使投幣金額達(dá)到該道商品預(yù)設(shè)價格數(shù)值，可售按鈕仍然無法啟動信號，金額累計存儲器也不清零。 4、自動售貨機(jī)售出累計及自測功能系統(tǒng)。該機(jī)CPU在每次售出商品后，向售出累計存儲器中累計售出數(shù)據(jù)，通過自動售貨機(jī)內(nèi)部的按鍵可在金額顯示窗口中讀到累計結(jié)果。此外，在按下自測功能鍵后，出現(xiàn)自測功能信號，由外部按鍵操作，可檢測各商品存儲道的驅(qū)動商品功能。112自動售貨過程的通訊子系統(tǒng)簡述自動售賣系統(tǒng)的外圍設(shè)備較為復(fù)雜，導(dǎo)致

15、對主控制器的要求越來越高。為了簡化設(shè)計，采用簡單、穩(wěn)定的內(nèi)部通訊總線協(xié)議非常必要。有些公司采用歐洲售貨機(jī)制造協(xié)會（EVMMA）制定的MDB/ICP總線協(xié)議。該協(xié)議簡潔明了，功能強(qiáng)大，可擴(kuò)展性強(qiáng)并且對外掛設(shè)備數(shù)目沒有限制，是理想的自動售賣系統(tǒng)內(nèi)部總線協(xié)議。MDB/ICP協(xié)議是歐洲售貨機(jī)制造協(xié)會制定的一套用于協(xié)調(diào)自動售貨機(jī)的主控制器（MMC）與多個設(shè)外之間通訊的協(xié)議。MDB接口實(shí)際上是工作于波特率9600的主從型串行總線接口，所以外圍設(shè)備（例如硬幣器、紙幣器等）均為主控制器（傳統(tǒng)上稱為售貨機(jī)控制器VMP）的從機(jī)。所有外圍設(shè)備與主控制器之間的通訊方式都一致。MDB協(xié)議的串行位格式為：1個起始位，8個

16、數(shù)據(jù)位，1個方式位和1個停止位，共11位。其中方式位根據(jù)傳遞的方式的不同置0或置1。在MDB總線上，VMC通過廣播方式向外發(fā)送命令。第一字節(jié)為地址字節(jié)（實(shí)際上只有高5位尋址信息，低3位為對外設(shè)的指令），該字節(jié)被所有的外設(shè)讀取，但只有符號地址字節(jié)所指定的外設(shè)才處理其后的數(shù)據(jù)字節(jié)，并做出反應(yīng)。在VMC到外設(shè)的數(shù)據(jù)中，地址字節(jié)的方式位被置1，數(shù)據(jù)字節(jié)的方式位被置0，外設(shè)通過檢驗(yàn)接受到的方式位確定是地址指令還是數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)從外設(shè)發(fā)送到主機(jī)時，最后送出的字節(jié)方式位被置1，標(biāo)志著數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。10VMC向外設(shè)發(fā)送的指令由一個字節(jié)、一些可選的數(shù)據(jù)字節(jié)一個校驗(yàn)和字節(jié)構(gòu)成。發(fā)送指令后，外設(shè)應(yīng)答VMC的通信塊可以

17、由一個數(shù)據(jù)塊和一個字節(jié)組成，或者一個應(yīng)答字節(jié)，或者一個無應(yīng)答字節(jié)。如果外設(shè)應(yīng)答數(shù)據(jù)塊的話，VMC將通過一個應(yīng)答字節(jié)、無應(yīng)答字節(jié)或重發(fā)字節(jié)應(yīng)答外設(shè)傳回的數(shù)據(jù)。自動售貨機(jī)的功能簡介1此次設(shè)計的自動售貨機(jī)的功能簡介基本原理：貨幣識別器對所投貨幣進(jìn)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(dá)取物口。其功能描述：貨物種類一共設(shè)有12種，這12種物品分別對應(yīng)著12個不同的按鍵選擇，其中1元，2元，3元價格不等的物品各4種；貨幣識別器能夠識別1元，5元的貨幣，自動售貨機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)貨幣累加功能。在規(guī)定的30秒中內(nèi)，投了幾次貨幣后，貨幣能夠?qū)崿F(xiàn)累加功能，這樣機(jī)器就

18、會把投入的貨幣總額數(shù)目輸入中央控制元器件，進(jìn)行處理；超過30秒后投幣，投幣無效，機(jī)器自動把錢全部退出來。如果累計投入的貨幣數(shù)目超過物品的預(yù)設(shè)價格，機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)找錢功能；如果投入的貨幣沒有達(dá)到所選擇物品的預(yù)設(shè)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(yù)設(shè)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(shè)計中設(shè)為可以同時購買2個或3個物品。本設(shè)計中有一共有16個按鍵選擇，其中12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(yù)先設(shè)計的流程順序進(jìn)行按鍵選擇，自動售貨機(jī)將啟動報警系統(tǒng)，等待

19、再次正確的按鍵選擇。在出貨系統(tǒng)中設(shè)計了，顯示購買貨物的共花錢數(shù)。在找零系統(tǒng)中設(shè)計了，顯示找零的貨幣數(shù)。實(shí)現(xiàn)自動售貨機(jī)的功能的設(shè)計思路采用單片機(jī)MSC-51系列中的8751作為中央控制元件；用和作為識別貨幣輸入端；P1作為貨物選擇選擇端（采用4*4行列式鍵盤做為選擇貨物端）；采用兩個8255A擴(kuò)展并行I/O接口，實(shí)現(xiàn)掉出貨物功能、顯示功能、找錢功能；P2.7和分別作為8255A的片選輸入端。論文的內(nèi)容及擬解決的問題 1、從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、識別器判別人民幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。 2、識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通訊模塊。 3、通訊模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，啟動售貨機(jī)的面板控制，并等待

20、顧客按鍵選擇商品。 4、顧客選擇商品后，售貨機(jī)自動把商品送出，等待顧客取走。 5、金額足夠多，售貨機(jī)將自動找回錢。6、系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。第二章自動售貨機(jī)的系統(tǒng)硬件電路設(shè)計在本次設(shè)計中，中央控制元件采用MCS-51系列單片機(jī)中的8751。8751單片機(jī)是Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機(jī)中的一種，其特性與MCS-51單片機(jī)基本一樣。8751單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu):8751單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。其中， 中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是8

21、位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 8751內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。87518751內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.1 8751內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS-51的引腳說明： 圖2.2 8751引腳圖MCS-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，上圖是它們

22、的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 8751共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。42.2貨幣識別系統(tǒng)貨幣識別分別有對硬幣和紙幣的識別，由此在下文中分別介紹說明：1,我國目前發(fā)行的1元、5角和1角硬幣的金屬原材料是為造幣而專門使用的特殊合金，因此在它通過投幣入口進(jìn)入由電感和電容組成的特定高頻振蕩線路所產(chǎn)生的磁場時，金屬材質(zhì)和體積的體積的差別對電感量的影響大小也出現(xiàn)微弱差異，電感量的變化引起振蕩頻率的變化，與設(shè)定值進(jìn)行比較，確定某種硬幣后，經(jīng)窄帶選頻電路將頻率信號變?yōu)殡妷盒?/p>

23、號輸出，完成對金屬硬幣的識別。金屬硬幣識別器種類繁多，但存幣退幣機(jī)構(gòu)基本上分為兩類：一類是平面是存幣，電磁閥退幣；另一類是圓筒式存幣，步進(jìn)機(jī)退幣。當(dāng)硬幣投入后經(jīng)過識別識別出電信號后，偽幣和異物被排出真幣按面值由幾組分配電磁閥分配到不同存幣腔體內(nèi)備用。當(dāng)收到退幣找零電信號后，通過退幣電磁閥或者退幣電機(jī)拉桿，將存幣腔內(nèi)下部依電信號程序退出，完成自動售貨機(jī)的退幣找零功能。2,硬件數(shù)據(jù)采集設(shè)備的電源為發(fā)光二極光，所發(fā)出的光的波長峰值在紅外線波段，但不是單光譜，其中紅外光成分達(dá)到90%以上，因此，光源輻射光中起主要作用的實(shí)際上是紅外輻射。實(shí)驗(yàn)中對各種紙幣的特征的識別也主要是根據(jù)紙幣的表面特征對紅外輻射的

24、敏感。紅外輻射是光輻射中的一種類型，它具有普通光輻射的共性。這主要是因?yàn)椴煌募垘疟砻嫣卣鞑煌?，所以在相同的光輻射下會呈現(xiàn)不同的反映，從而可以用來識別不同的紙幣，具體地說，首先，鈔票的紙張材料是特定的，所以同一種鈔票具有一定程度的共性；其次，鈔票表面的圖案差異，對于相同面值的鈔票而言，其表明的各種圖案相同，不同面值的鈔票之間表明圖案有較大區(qū)別，所以，根據(jù)所述的光的輻射理論，也可以根據(jù)它們對相同光輻射的不同反映來判斷起面值歸屬；再次，鈔票流通過程中所造成的不同程度的污損，就會造成鈔票表面特征的變化，接受光輻射的特性就是有所變化。因此，光輻射可以反映鈔票的新舊程度；另外，相對于偽幣的鑒別，因?yàn)閭螏?/p>

25、的紙張一般都無法滿足真鈔的紙張?zhí)匦裕遥瑐螏胖心承﹫D案達(dá)不到鈔票的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，如水印是在造紙過程中通過特征工藝抄制上去的無色圖案，而偽鈔的水印則是通過一定方式軋印或描繪上去的等等，這都能在鈔票對光輻射的接受信息中反映出來。但是光輻射在傳輸過程中，會受外界環(huán)境的影響而產(chǎn)生能量損失。比如經(jīng)過大氣傳輸時，就會受到大氣成分的吸收，而在不同的環(huán)境條件下，大氣的成分含量有某些程度的變化，因而導(dǎo)致能量損失的程度不同。所以光輻射到鈔票介質(zhì)的傳輸距離越短，所造成的能量損失的影響就越微小，如果硬件的性能較好，外界的這種影響可以不予考慮。本系統(tǒng)中光源采用發(fā)光二極管，所發(fā)出的光的波長峰值在紅外波段，并且90%以上是紅

26、外線，但不是單光譜，還有其它光譜范圍的光線。接受管使用NPN型的光電三極管，工作在紅外波長范圍內(nèi)，發(fā)射管和接受管分別有6個，采用光的透射方式，采集數(shù)據(jù)時，完全對應(yīng)位于鈔票的兩側(cè)。作為整個貨幣識別系統(tǒng)的核心部分，紙幣控制器必須由一顆功能相對較強(qiáng)的嵌入式微處理器以及一系列外圍器件構(gòu)成。通過對各種微處理器的研究，考慮到開發(fā)成本，我們最終選用8751作為控制器的中央處理單元。該處理器在上一章中已經(jīng)做了簡單介紹。8751擁有4個I/O口即P0、P1、P2、P3，它有兩個可編程的定時器/計數(shù)器，分別稱為定時器/計數(shù)器0和定時器/計數(shù)器1。它們都是16位加法計數(shù)結(jié)構(gòu)，分別由TH0和TL0及TH1和TL1兩個

27、8位計數(shù)器組成。其主要功能是：處理器通過控制發(fā)光二極管發(fā)光，當(dāng)紙幣進(jìn)入時，入口處發(fā)光二極光投射過紙幣的光強(qiáng)變化，被相應(yīng)入口處的光電三極管接受到后轉(zhuǎn)換為電信號，傳給8751處理器，經(jīng)過判斷，處理器直接控制。由于時間的關(guān)系，識別貨幣器是如何設(shè)計、如何工作的，在這里將不做進(jìn)一步的研究。本課題設(shè)計主要是研究自動售貨機(jī)的選擇貨物、出貨以及顯示功能。2.3貨物選擇系統(tǒng)貨物選擇系統(tǒng)主要通過鍵盤操作來完成。鍵盤是人機(jī)交互中重要的輸入裝置，價格低廉，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛地應(yīng)用。按鍵按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類,它們的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用

28、硬件來實(shí)現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實(shí)現(xiàn)鍵盤的定義與識別。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路及專一的復(fù)位功能外，其它按鍵都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時，計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)完成該按鍵所設(shè)定的功能，鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過程。2對于一組鍵或一個鍵盤，總有一個接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無將鍵輸入，并檢查是哪一個鍵按下，將該鍵號送入累加器ACC，然后通過跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。 鍵盤按鍵無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉(zhuǎn)換成為與累加器中數(shù)值相對應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)按

29、鍵功能程序的跳轉(zhuǎn)。一個完善的鍵盤控制程序應(yīng)具備以下功能：(1) 檢測有無按鍵按下，并采取硬件或軟件措施，消除鍵盤按鍵機(jī)械觸點(diǎn)抖動的影響。(2) 有可靠的邏輯處理辦法。每次只處理一個按鍵，其間對任何按鍵的操作對系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，且無論一次按鍵時間有多長，系統(tǒng)僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。(3) 準(zhǔn)確輸出按鍵值（或鍵號），以滿足跳轉(zhuǎn)指令要求。2.4出貨及顯示花錢數(shù)系統(tǒng)由于還要實(shí)現(xiàn)顯示花錢數(shù)這項(xiàng)功能，這樣導(dǎo)致I/O接口緊張，考慮到8751自身資源有限，并不能很好的滿足系統(tǒng)的要求，明顯需要實(shí)現(xiàn)并行接口的擴(kuò)展，在本設(shè)計中采用了8255A實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展并行I/O接口功能。 8255A是一個具有兩個8位（A口和B口）和兩

30、個4位（C口高/低4位）并行輸出輸入端口的接口芯片。 8255A可作為提供TTL電平兼容的接口，如打印機(jī)、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤以及需要同時兩位以上信息工作的一切形式的并行接口，還提供按位控制的功能。8255A能適應(yīng)CPU與I/O接口之間的多種數(shù)據(jù)傳送控制方式要求，如無條件傳送，應(yīng)答方式傳送和中斷方式傳送。8255A使用方式字控制字和置位/復(fù)位控制字因而執(zhí)行功能很強(qiáng)。1其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下：讀/寫控制 邏輯數(shù)據(jù)總線緩沖器D0D7A0RDWRB組控制CSPA07A組控制A1RESETA組 A口(8位)A組 PC上 (4位)B組 B口(8位)PB07PC47PC03B組 PC下 (4位) 8255A

31、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中A1、A0和RD、WR及CS組合所實(shí)現(xiàn)的端口尋址及各種結(jié)構(gòu)功能表2.1 引腳功能CSRDWRA1 A0操作0100 0向A口寫數(shù)據(jù)0100 1向B口寫數(shù)據(jù)0101 0向C口寫數(shù)據(jù)0101 1寫控制字0010 0從A口讀數(shù)據(jù)0010 1從B口讀數(shù)據(jù)0011 0從C口讀數(shù)據(jù)1XXX X呈高阻態(tài)011X X呈高阻態(tài)000X X非法操作8255A的工作方式有3種，在本設(shè)計中只是采用了方式0方式0基本的輸入/輸出方式8255A的PA、PB、PC74、P30可分別被定義為方式0輸入或方式0輸入。方式0輸出具有鎖存功能，輸入沒有鎖存。方式0適用于無條件傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備，雙方不需要握手信息，就可以使

32、數(shù)據(jù)簡單地寫入或讀出。如讀一組開關(guān)的狀態(tài)、控制一組指示燈的顯示等。 本設(shè)計的顯示用的是LED顯示器,常用的LED顯示器有LED狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）、LED七段顯示器（俗稱數(shù)碼管）和LED十六段顯示器。發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)狀態(tài)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示；LED十六段顯示器用于字符顯示。其中所說的靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。每個數(shù)碼管的8個字段分別與一個8位I/O口地址相連，I/O口只要有段碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來，并保持不變，直到I/O口輸出新的段碼。采

33、用靜態(tài)顯示方式，較小的電流即可獲得較高的亮度，且占用CPU時間少，編程簡單，顯示便于監(jiān)測和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜，成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。6本設(shè)計的顯示就是用的這種靜態(tài)顯示2.5找錢及顯示找錢數(shù)系統(tǒng)本設(shè)計中，貨幣識別器能識別1元、2元、5元貨幣，并能實(shí)現(xiàn)貨幣累加功能。在通過投幣后，將會把產(chǎn)生的信號輸入給8751的和的引腳上，其中控制貨幣的累加，控制投幣的有效時間30秒。再經(jīng)過8751處理后，將會在找錢輸出端產(chǎn)生與其相對應(yīng)的信號輸出，控制所選錢幣的掉出，實(shí)現(xiàn)找錢功能。要實(shí)現(xiàn)顯示找錢數(shù)這項(xiàng)功能也將會導(dǎo)致I/O接口緊張，而8751自身資源有限，它并不能很好的滿足系統(tǒng)的要求，

34、所以為了實(shí)現(xiàn)并行接口的擴(kuò)展，在本設(shè)計中也將采用了8255A實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展并行I/O接口功能。在上一節(jié)中已經(jīng)詳細(xì)介紹了8255A及其控制的LED顯示，在本節(jié)中要實(shí)現(xiàn)的找錢、顯示找錢數(shù)與出貨系統(tǒng)的設(shè)計原理基本一致，在這里就不加以介紹了。26出錯報警系統(tǒng)簡述在本設(shè)計中，只有在按鍵選錯的情況下，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常處理，才會出現(xiàn)報警現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)錯誤的時候，8751將會控制8255A的PC端輸出信號，再通過光電耦合，這樣來驅(qū)動一個揚(yáng)聲器工作，實(shí)現(xiàn)報警功能。第三章自動售貨機(jī)的系統(tǒng)軟件程序設(shè)計自動售貨機(jī)貨幣識別系統(tǒng)程序流程圖IE、TMOD置初值，使T0為計數(shù)工作方式0，T1為定時工作方式0TH0、TL0、TH1、TL

35、1置初值，啟動T0計數(shù)器、T1定時器，循環(huán)計數(shù)R0置初值601是否完成？ Y N檢測T0是否有脈沖？N YT0、T1開始計數(shù)T1計數(shù)是否溢出？N YTH1、TL0重新設(shè)置計數(shù)初值將TL0計的數(shù)值存入R1、MONEY單元，然后TL0清零識別貨幣、累加計數(shù)結(jié)束 圖3.1 識別貨幣系統(tǒng)驅(qū)動程序流程圖自動售貨機(jī)貨物選擇系統(tǒng)的程序流程圖本設(shè)計中，分別設(shè)置了價格分別為1元、2元、3元不等的貨物，這里只列出一元貨物處理子程序的流程圖如下：圖3.2 按鍵選擇程序流程圖 圖3.3 1元錢貨物處理子程序流程圖自動售貨機(jī)出貨，顯示花錢數(shù)系統(tǒng)流程圖 本設(shè)計設(shè)置了價格分別為1元、2元、3元不等的貨物，一共12種。在通過

36、按鍵選擇物品后，將會把產(chǎn)生的信號輸入給8255A的P1的引腳上，8255接收信號后，經(jīng)過處理后，將會在貨物輸出端產(chǎn)生與其相對應(yīng)的信號輸出，控制所選貨物的掉出。 4自動售貨機(jī)找錢，顯示找錢數(shù)系統(tǒng)流程圖本設(shè)計用8255A的PA控制找錢，用PB控制LED顯示找錢數(shù),其中能夠找錢貨幣的面值為1元、2元、5元。PA0控制1元，PA1控制2元，PA2控制2元，PA3控制5元。由找錢系統(tǒng)1圖（圖見附錄）我們可以看到該芯片8255A的CS與8751的相連，A0、A1分別與74LS373的3Q、4Q相連。當(dāng)?shù)?Q、4Q輸出不同組合時，則控制選擇了8255A的PA、PB、PC口，當(dāng)取00時對應(yīng)PA口輸入輸出，當(dāng)取

37、01時對應(yīng)PB口輸入輸出，當(dāng)取10時對應(yīng)PC口輸入輸出；由于也受到的控制，只有當(dāng)輸出為0時，才能片選到該芯片8255A。最后我們可以計算得出PA、PB、PC及控制口對應(yīng)的地址分別為BFF3H、BFF7H、BFFBH、和BFFFH。35出錯報警系統(tǒng)流程圖由找錢系統(tǒng)1圖（圖見附錄）我們可以看到該芯片8255A的CS與8751的相連，A0、A1分別與74LS373的3Q、4Q相連。這個已經(jīng)在上一章中已經(jīng)說過了，在這里就不再畫了。當(dāng)?shù)?Q、4Q輸出不同組合時，則控制選擇了8255A的PA、PB、PC口，當(dāng)取10時對應(yīng)PC口輸入輸出；由于也受到的控制，只有當(dāng)輸出為0時，才能片選到該芯片8255A。最后我

38、們可以計算得出PA、PB、PC及控制口對應(yīng)的地址分別為BFF3H、BFF7H、BFFBH、和BFFFH。第四章系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計實(shí)現(xiàn)1驅(qū)動程序由于時間關(guān)系，本次畢業(yè)設(shè)計的仿真結(jié)果就不再這里做詳細(xì)的介紹了，現(xiàn)列出各軟件的驅(qū)動程序如下：實(shí)現(xiàn)有效投幣定時30秒以及累加計數(shù)程序： ORG1000HMONEYDATA2000HMOVIE,#8AHMOV TMOD,#04H;設(shè)置T1為定時工作方式0,T0為計數(shù)工作方式0MOVTH0,#00H;置計數(shù)初值MOVTL0,#00HMOVTH1,#9EH;置計數(shù)初值MOVTL1,#58HSETBTR0;啟動計數(shù)器SETBTR1;啟動定時器MOVR0,#601LOO

39、P1:DJNZR0,T1_END;循環(huán)600次，實(shí)現(xiàn)30秒計時MOVA,P3JBCACC.5,LP1LP1:JBCTF1,NEXT;查詢計數(shù)溢出SJMPLP1NEXT:MOVTH1,#9EH;重新設(shè)置計數(shù)初值MOVTL1,#58HJMPLOOP1T1_END:MOVR1,TL0MOVMONEY,R1;將投入的貨幣累加數(shù)存入MONEYCLRAMOVTL0,AMOVTH0,ARET貨物選擇系統(tǒng)的驅(qū)動程序VULE EQU40HMOVA,MONEYMOVB,ASJMPKEYKEY:MOVR2,#0FEH;設(shè)置鍵碼寄存器 ANLP1,#0F0H;設(shè)置初始掃描碼 MOV A, P1;全掃描行線 CPL A

40、 ;取反ANLA,#0F0H ;屏蔽回掃值低4位 JZKEY3 ;無鍵閉合，返回 LCALLD10MS ;延時10ms去抖動 MOVR3,#04H ;設(shè)置掃描行數(shù) ORL P1,#0FH4 ;位描行線全置高KEY1:MOVP1,R2 ;逐行掃描鍵盤 MOV A,P1 ;讀入狀態(tài)值 CPL A ;取反 ANL A,#0F0H ;屏蔽狀態(tài)低4位 JNZ KEY2 ;有鍵閉合，轉(zhuǎn)鍵處理 MOV A,R1 ;無鍵閉合，繼續(xù)掃描下一個按鍵 RL A;左移掃描碼，指向下一行掃描線 MOV R2,A DJNZ R3,KEY1 ;逐行掃描未完成，繼續(xù) LJMP KEY3 ;本輪掃描無鍵閉合，返回KEY2:MO

41、V A,P1 ;鍵處理 ORL A,#0FH;掃描碼與狀態(tài)值拼裝成特征字節(jié) ANLA,R2 CPLA;取反，特征字節(jié)變換成鍵位碼 MOV VULE,A;保存鍵位碼 LCALLKEYPCS ;用查表法查找鍵碼WAIT: ANLP1,#0F0H ;判斷鍵釋放否？ MOVA,P1 ANLA,#0F0H CPLA JNZWAIT RETKET3: MOV VULE,#0FFH;無鍵閉合，置無效碼 RET查找鍵碼子程序如下:KEYPCS: MOV R4,#10H;查找鍵碼程序，社子按鍵碼（16個按鍵） MOV R4,#00H;清除鍵碼計數(shù)器 MOV DPTR,#KEYTAB;設(shè)置鍵碼表首址KEYP1:

42、CLR A MOVC A,A+DPTR;查表 CJNE A,VULE，KEYP2;未找到，轉(zhuǎn)到下一個 MOV VULE,R5;找到鍵位碼，鍵碼裝入鍵碼寄存器VULE MOV RET KEYP2: INC R5;鍵碼計數(shù)器加1 INC DPTR;鍵碼表地址加1 DJNZ R4,KEYP1;未查完16個按鍵，繼續(xù) MOV VULE,#0FFH;無鍵閉合，置無效碼 RETKEYTAB: DB 11H;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵0 DB 21H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵1 DB 41H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵2 DB 81H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵3 DB 12H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵4

43、 DB 22H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵5 DB 42H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵6 DB 82H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵7 DB 14H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵8 DB 24H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵9 DB 44H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵A DB 84H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵B DB 18H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵C DB 28H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵D DB 48H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵E DB 88H ;鍵碼 = 00H 對應(yīng)鍵F MOV A,R5 MOV R6,A;將選物按鍵碼存入R6中 ANL R0,#00H;R0清零 ANL R1,#00

44、H;R1清零*選擇1元錢的貨物A*CJNEA,#00H,NEXTB;判斷是否按下鍵0JMP1YUAN*選擇1元錢的貨物B*NEXTB:CJNEA,#01H,NEXTC;判斷是否按下鍵1JMP1YUAN*選擇1元錢的貨物C*NEXTC:CJNEA,#02H,NEXTD;判斷是否按下鍵2JMP1YUAN*選擇1元錢的貨物D*NEXTD:CJNEA,#03H,NEXTE;判斷是否按下鍵31YUAN:MOVA,B;將投入的貨幣累加數(shù)存入寄存器BCJNEA,#01H,NEXTA1;判斷投入的貨幣數(shù)是否為1元錢MOVR0,#01H;選擇的貨物數(shù)為1個LOOPA1:LCALLKEY;等待是否有鍵按下MOVA

45、,R5CJNEA,#0FH,NEXTA2;按下確定鍵,所選貨物掉出LJMPOUTGOODSNEXTA2:CJNEA,#0EH,VOICEA1;按下取消鍵MOVA,B;退還全部的錢JMPOUTMONEYVOICEA1:LCALLVOICE;選擇按下其他鍵，報警JMPLOOPA1;返回，等到有鍵按下NEXTA1:JNCNEXTA3;投入的貨幣數(shù)小于所選擇商品的預(yù)設(shè)價格JMPOUTMONEY;錢全部退還NEXTA3:LCALLKEY;等待是否有鍵按下MOVA,R5CJNEA,#0CH,NEXTA4;選擇一次性購買2個貨物MOVA,BCJNZA,#02H,NEXTA5;判斷投入的貨幣數(shù)是否為2元MOV

46、R0,#02H;將選擇的貨物數(shù)量值存入R0LOOPA2:LCALLKEY;等待是否有鍵按下MOVA,R5CJNEA,#0FH,NEXTA6;按下確定鍵,所選貨物掉出LJMPOUTGOODSNEXTA6:CJNEA,#0EH,VOICEA2MOVA,B;退還全部的錢JMPOUTMONEYVOICEA2:LCALLVOICE;選擇按下其他鍵，報警JMPLOOPA2;返回,等到有鍵按下NEXTA5:JNCNEXTA7;投入的貨幣數(shù)小于所選貨物的預(yù)設(shè)價格JMPOUTMONEY;錢全部退還NEXTA7:LCALLKEY;等待是否有鍵按下MOVA,R5CJNEA,#0FH,NEXTA8;按下確定鍵,所選貨

47、物掉出MOVA,BSUBBA,#02HMOVR0,#02H;將選擇的貨物數(shù)量值存入R0MOVR1,A;將找錢數(shù)存入R1LCALLOUTMONEY;找錢JMPOUTGOODS;所選貨物掉出NEXTA8:CJNEA,#0EH,VOICEA3MOVA,B;退還全部的錢JMPOUTMONEYVOICEA3:LCALLVOICE;選擇按下其他鍵，報警JMPNEXTA7;返回，等到有鍵按NEXTA4:CJNEA,#0DH,NEXTA9;選擇一次性購買3個貨物MOVA,BCJNEA,#03H,NEXTA10;判斷投入的貨幣數(shù)是否為3元MOVR0,#03H;將選擇的貨物數(shù)量值存入R0LOOPA3:LCALLK

48、EY;等待是否有鍵按下MOVA,R5CJNEA,#0FH,NEXTA11;按下確定鍵,所選貨物掉出LJMPOUTGOODSNEXTA11:CJNEA,#0EH,VOICEA4MOVA,B;退還全部的錢JMPOUTMONEYVOICEA4:LCALLVOICE;選擇按下其他鍵，報警JMPLOOPA3;返回，等到有鍵按下NEXTA10:JNCNEXTA12;投入的貨幣數(shù)小于所選貨物的預(yù)設(shè)價格JMPOUTMONEY;錢全部退還NEXTA12:LCALL KEY;等待是否有鍵按下MOVA,R5CJNEA,#0FH,NEXTA13;按下確定鍵,所選貨物掉出MOVA,BSUBBA,#03HMOVR0,#03H;將選擇的貨物數(shù)量值存入R0MOVR1,A;將找錢數(shù)存入R1LCALLOUTMON