stc89c52单片机的点钞机软硬件设计
【摘要】本课题选用了“基于STC89C52单片机的电子点钞机控制系统”作为研究对象，选用了宏晶公司推出的STC89C52单片机作为核心部件，设计了一个能够实现对纸币进行自动计数、残币和伪币识别以及清零等功能的智能电子点钞机系统。这款控制系统的实现主要依靠了51单片机强大的控制作用，通过输入输出各种形式的电平信号来实现对纸币识别模块、步进电机、液晶屏以及报警器模块等的控制，从而将各模块的功能融为一体。本文在硬件和软件两个层面上对电子点钞机控制系统分别进行了设计，在硬件上通过原理图，软件上通过流程图的形式阐述对整个控制系统的设计思路。经过了大量的测试和验证，本文所设计的系统能够达到很高的性能指标，非常适合将其推向电子点钞机系统的市场之中，并且具有取代现有相关产品的实力。
目 录
一、 引言 1
（一） 电子点钞机控制系统的发展背景 1
（二） 电子点钞机系统的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） STC89C52单片机介绍 4
（三） 纸币识别器介绍 5
（四） 步进电机简介 5
（五） LCD1602型液晶屏介绍 6
（六） 蜂鸣器介绍 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 电子点钞机系统的系统结构框图设计 8
（二） 单片机最小系统设计 8
1. 晶振电路设计 9
2. 复位电路设计 9
（三） 点钞轮拖动电路设计 9
（四） 液晶屏电路设计 10
（五） 纸币识别器驱动电路设计 11
（六） 报警电路设计 11
（七） 按键电路设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 系统主流程设计 14
（二） 步进电机工作流程图设计 15
（三） 液晶屏显示流程设计 16
1. 写指令流程 16
2. 写数据流程 17
（四） 继电器软件流程设计 17
总 结 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
致 谢 20
参考文献 21
附录一 原理图 22
附录二 元件列表 23
附录三 PCB图 24
附录四 程序 25
引言
电子点钞机控制系统的发展背景
电子点钞机控制系统就是指一种在内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配高性能纸币识别器、高精度液晶屏、按键、报警器以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发。
图1 电子点钞机
本课题将要设计的这种电子点钞机控制系统主要为了完成纸币的识别和计数、残币伪币的分析以及清零等功能，能够实现这种功能的系统或者机械结构在很早以前就已经出现了，较早期的电子点钞机系统在组成上以机械结构占有主要部分，功能的实现上也主要是以机械结构来实现的，随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统电子点钞机系统中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如残币伪币识别等功能的加入，使得传统电子点钞机系统更加具有实用性，使用者在用这种传统电子点钞机系统时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统电子点钞机系统内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统电子点钞机系统迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的电子点钞机系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将纸币识别器以及网络通信等模块的搭配，实现了假币检测报警等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型电子点钞机控制系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现更高性能电子点钞机系统的最佳搭配。
电子点钞机系统的国内外发展现状
电子点钞机控制系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到电子点钞机控制系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于电子点钞机系统的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于电子点钞机控制系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进电子点钞机系统向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得电子点钞机系统也在不断提高其性价比。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统电子点钞机系统的发展基础上，设计出一款能够实现电子点钞机功能的智能电子点钞机控制系统，并选用目在市场上使用最为广泛的51单片机当作控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对电子点钞机系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述；第五章在硬件电路的设计基础上，用Proteus 7.8仿真软件对电子点钞机控制系统进行了仿真优化，并将仿真结果通过图片方式进行了展现，下列为本课题将要实现的功能和指标：
1、设计STC89C52单片机最小系统，实现对纸币识别器、点钞轮拖动电路、报警器、液晶屏以及按键电路的驱动。
2、配置纸币识别器电路，完成对残币伪币的识别和检测；
3、配置步进电机驱动电路，完成对点钞轮的拖动；
4、配置报警器电路，实现当出现残币伪币时进行报警；
5、配置继电器电路，完成对纸币识别器的启闭；
6、配置LCD1602液晶屏电路，实现对点钞结果的显示；
7、配置按键电路，实现点钞的启动、暂停以及清零。
方案选择及元器件介绍
系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
目 录
一、 引言 1
（一） 电子点钞机控制系统的发展背景 1
（二） 电子点钞机系统的国内外发展现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） STC89C52单片机介绍 4
（三） 纸币识别器介绍 5
（四） 步进电机简介 5
（五） LCD1602型液晶屏介绍 6
（六） 蜂鸣器介绍 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 电子点钞机系统的系统结构框图设计 8
（二） 单片机最小系统设计 8
1. 晶振电路设计 9
2. 复位电路设计 9
（三） 点钞轮拖动电路设计 9
（四） 液晶屏电路设计 10
（五） 纸币识别器驱动电路设计 11
（六） 报警电路设计 11
（七） 按键电路设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 系统主流程设计 14
（二） 步进电机工作流程图设计 15
（三） 液晶屏显示流程设计 16
1. 写指令流程 16
2. 写数据流程 17
（四） 继电器软件流程设计 17
总 结 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
致 谢 20
参考文献 21
附录一 原理图 22
附录二 元件列表 23
附录三 PCB图 24
附录四 程序 25
引言
电子点钞机控制系统的发展背景
电子点钞机控制系统就是指一种在内部嵌入单片机等微处理器作为主控芯片，在单片机片外搭配高性能纸币识别器、高精度液晶屏、按键、报警器以及某些无线收发模块，这些系统所表现出的特点往往是以单片机作为核心部分，在软件上以SPI、IIC或者串口等一些典型接口进行相互之间数据收发。
图1 电子点钞机
本课题将要设计的这种电子点钞机控制系统主要为了完成纸币的识别和计数、残币伪币的分析以及清零等功能，能够实现这种功能的系统或者机械结构在很早以前就已经出现了，较早期的电子点钞机系统在组成上以机械结构占有主要部分，功能的实现上也主要是以机械结构来实现的，随着电子技术逐渐发展后，设计者将一些简易的电子功能融入到传统电子点钞机系统中，虽然这些功能在实现难度上非常容易，但是诸如残币伪币识别等功能的加入，使得传统电子点钞机系统更加具有实用性，使用者在用这种传统电子点钞机系统时能够得到更高的使用体验感，因此设计者们意识到这一趋势之后，不断将当时较为先进的电子技术和成熟控制技术嵌入到传统电子点钞机系统内部。在二十世纪后半页半导体技术和单片机技术实现大发展后，传统电子点钞机系统迎来了发展的新契机，单片机丰富的控制方式和成熟的控制性能得到了设计师的一致好评，这一时机的电子点钞机系统设计人员纷纷将单片机控制系统进行嵌入，通过将纸币识别器以及网络通信等模块的搭配，实现了假币检测报警等新型智能功能。上世纪七十年代后期集成传感器技术的成熟为新型电子点钞机控制系统的发展注入了新鲜的血液，这些外型小巧、测量灵敏的传感器探头往往能够按照被测对象的变化而按规律输出相应能够被测量到的电压/电流信号，通过单片机等微处理器与集成传感器的搭配，是实现更高性能电子点钞机系统的最佳搭配。
电子点钞机系统的国内外发展现状
电子点钞机控制系统在我国的研究起步期相对较晚，其开始时间大约可以追溯到二十世纪初，当时单片机控制系统在国内飞速普及后，使得国内一些技术从业人员开始将目光对准了将单片机系统嵌入到电子点钞机控制系统内部，国内的相关技术人员不断从国外一些先进的成熟系统中进行学习，在此基础上能够实现一些简单的开环控制系统，但是对于电子点钞机系统的复杂控制，相对于当时国外一些发达国家还有一定的差距。目前国内外对于电子点钞机控制系统的研究仍旧处于一种热情的状态，由于微处理器技术不断发展，这在很大程度上不断促进电子点钞机系统向前发展，得益于微处理器的处理速度、处理性能、生产成本以及稳定性的逐渐提升，使得电子点钞机系统也在不断提高其性价比。
本文主要研究内容
本次的毕业设计将在传统电子点钞机系统的发展基础上，设计出一款能够实现电子点钞机功能的智能电子点钞机控制系统，并选用目在市场上使用最为广泛的51单片机当作控制系统的主控器件，在文章结构上，第一章主要对电子点钞机系统的发展背景和当前的发展背景做了主要阐述；第二章对智能控制系统的整体结构进行了设计，并且确立了结构中各模块所要使用到的元器件；第三章将对各模块的电气原理图进行了设计，并且对设计原理以及设计思路进行了详细的描述；第四章对系统的软件程序进行了设计，通过了Visio绘图软件绘制了流程图进行了软件的工作流程描述；第五章在硬件电路的设计基础上，用Proteus 7.8仿真软件对电子点钞机控制系统进行了仿真优化，并将仿真结果通过图片方式进行了展现，下列为本课题将要实现的功能和指标：
1、设计STC89C52单片机最小系统，实现对纸币识别器、点钞轮拖动电路、报警器、液晶屏以及按键电路的驱动。
2、配置纸币识别器电路，完成对残币伪币的识别和检测；
3、配置步进电机驱动电路，完成对点钞轮的拖动；
4、配置报警器电路，实现当出现残币伪币时进行报警；
5、配置继电器电路，完成对纸币识别器的启闭；
6、配置LCD1602液晶屏电路，实现对点钞结果的显示；
7、配置按键电路，实现点钞的启动、暂停以及清零。
方案选择及元器件介绍
系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
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