单片机控制的投币式多功能充电器电路
目 录
【摘要】 III
一、引言 1
（一）选题背景 1
（二）选题意义 1
二、方案选择 2
(一)系统方案设计 2
（二）投币式多功能充电器控制电路的总体结构 3
三、 硬件设计 3
（一）单片机模块 3
1. AT89C51的使用 4
2. 管脚功能 4
（二）数码管显示模块 5
1. 数码管的结构简介 5
2. LED数码管工作电路 6
（1） LED静态显示驱动 6
（2） LED动态显示驱动 7
(三) 充电控制模块 7
1.充电控制模块 7
2. 继电器的简介 8
3. 继电器的选择 8
4. 晶体管驱动电路的工作原理简介 8
5. 充电电路中各器件的作用 10
（四）投币器模块 10
1.识别传感器地选择 10
2. 硬币鉴别系统的原理与算法 12
四、系统软件设计 13
（一） 软件设计流程图 13
（二）程序分析 14
五、程序的仿真与实物制作 15
（一）程序的仿真 15
（二）实物制作问题与解决 16
（三）实物调试 17
参 考 文 献 18
致 谢 19
附录一： 20
附录二： 21
附录三：程序 21
一、引言
（一）选题背景
随着社会的进步和人们生活水平的不断提高，人们的生活 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
中已经不可以缺少供电。科技，不再触不可及，与自己毫无关系，它已经慢慢的进入人们的视野，在人们的生活中发挥着重要的作用。现在电子产品越来越发达，深得人们地喜爱。但是充电地问题给人们带来很大地苦恼。假使是电动车，为了给电动车充电，车主需要从他的窗口扔下临时电源，或者需要把电池取下来带回家充电，这为业主来说，存在着不必要地麻烦。所以投币式多功能充电器的设计十分有必要，若在火车站、汽车站、居民小区等地方应用，经济实惠。本课题的设计是基于单片机控制，通过投放硬币，计数器计数，数码管显示时间，继电器控制开关。
（二）选题意义
系统实现了充电时间，充电开始和断开等控制的功能。多功能充电器最重要的是它能够缓解手机没电或者电动车没电的人们的燃眉之急，减少因为电力不足而带来的尴尬。运用单片机作为核心元件，向高速、智能化的巨型机和嵌入式微型机的方向发展，广泛应用于各个领域。然而，单片机的性能越来越好，价格越来越实惠，使其在社会各个领域乃至家庭生活中发挥着越来越大的作用。本文即对投币式充电器的深入研究和介绍，让人们更加了解投币器式充电器的工作原理。
二、方案选择
(一)系统方案设计
投币式充电器控制电路的设计主要分为四个模块：单片机模块，硬币识别器模块，数码管模块以及充电器模块。
设计采用2位八段数码管，应用三极管及继电器作为开关电路，进行充电，投币器则用于识别硬币。
本系统以AT89C51 单片机为核心控制器，统计硬币识别器识别的硬币数目，并通过数码管将投入的硬币数目显示出来。当投币结束后，按确认按键，单片机开通充电电路并点亮LED提示灯，另一个数码管显示充电剩余时间，方案设计框图如图所示2.1所示。
图2.1 系统设计方框图
（二）投币式多功能充电器控制电路的总体结构
投币式多功能充电器可以通过识别顾客投入硬币个数，按下确认键，根据顾客投入硬币数量进行充电。如图2.2所示。
图2.2 投币式多功能充电器控制电路的工作流程
投币式多功能充电器控制电路的工作原理：
1.投放硬币，对硬币进行识别；
2.识别硬币，若为真则单片机对其计数，数码管显示硬币数量；
3.投币结束，按键确认，数码管倒计时显示，一枚硬币显示20分钟；
4.按键确认后，硬币不能再次投放；
5. 接通充电电路由单片机控制继电器实现；
6.单片机计算充电时间，若充电时间结束，将停止充电。
三、 硬件设计
（一）单片机模块
1. AT89C51的使用
本设计主要采用了单片机AT89C51，单片机主要是由时钟电路，复位电路和最小系统构成，它的外形及引脚排列如图3.1.1所示，实物图如图3.1.2所示。和EEPROM的字节比较，大大地缩短了存储内容的擦除和写入时间，极大的方便了在线修改程序，当然它的价格也比EPROM87C系列的单片机便宜很多，这更显示出了89C系列的优越性。它的内部有128*8Bit的片内RAM、32根I/O线、5个中断源、2个16位定时/计数器。全静态工作，晶振工作范围在0Hz—24MHz之间。
图3.1.1 AT89C51引脚图 图3.1.2 AT89C51实图
2. 管脚功能
（1）I/O口线: P0，P1，P2，P3四个八位双向I/O端口,称为数据总线端口。 P0口作为输出口，可驱动8个逻辑电平，且P0也可作为存储器。P1口是准双向口，专供用户使用,输出的缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。P2是准双向I/O口，可用作输入口和存储功能。P3口是双功能口, 该口的每一位均可独立地定义为第一I/O 功能或第二I/O功能。当它被作为第一功能的操作时和P1使用出口一样。
P3口的第二功能如表3.2.1。
表3.2.1 引脚功能
（2）控制口线: PSEN为片外取控制，ALE 为地址锁存控制，EA为片外的储存器选择，RESET则为单片机的复位控制；
（3）电源及时钟: VCC、VSS、XTAL1、XTAL2。
（二）数码管显示模块
1. 数码管的结构简介
本设计采用了2个2位的七段共阴极数码管进行显示。其中一个数码管用于显示投币数目，另一个数码管用于显示充电剩余时间。LED数码管是由七个二极管一起组成，全部亮时，会显示“8”字的形状。ISPLAY 1显示“1”，而DISPLAY 2则会显示“20”，代表充电时长为20分钟。如图所示3.2.2,3.2.3：
图3.2.2 图3.2.3
代码和字节表如表3.2.4所示
图(a)TTL系列74LS04引脚 图 (b) 功能表
二极管D4起到保护电路的作用。就是当三极管被截止的瞬间，因为线圈内地电流不可以为0，所以继电器线圈两端会产生较高的感应电动势，这些电动势可以经过二极管进行释放，这样就保证了三极管不被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的影响。
【摘要】 III
一、引言 1
（一）选题背景 1
（二）选题意义 1
二、方案选择 2
(一)系统方案设计 2
（二）投币式多功能充电器控制电路的总体结构 3
三、 硬件设计 3
（一）单片机模块 3
1. AT89C51的使用 4
2. 管脚功能 4
（二）数码管显示模块 5
1. 数码管的结构简介 5
2. LED数码管工作电路 6
（1） LED静态显示驱动 6
（2） LED动态显示驱动 7
(三) 充电控制模块 7
1.充电控制模块 7
2. 继电器的简介 8
3. 继电器的选择 8
4. 晶体管驱动电路的工作原理简介 8
5. 充电电路中各器件的作用 10
（四）投币器模块 10
1.识别传感器地选择 10
2. 硬币鉴别系统的原理与算法 12
四、系统软件设计 13
（一） 软件设计流程图 13
（二）程序分析 14
五、程序的仿真与实物制作 15
（一）程序的仿真 15
（二）实物制作问题与解决 16
（三）实物调试 17
参 考 文 献 18
致 谢 19
附录一： 20
附录二： 21
附录三：程序 21
一、引言
（一）选题背景
随着社会的进步和人们生活水平的不断提高，人们的生活 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
中已经不可以缺少供电。科技，不再触不可及，与自己毫无关系，它已经慢慢的进入人们的视野，在人们的生活中发挥着重要的作用。现在电子产品越来越发达，深得人们地喜爱。但是充电地问题给人们带来很大地苦恼。假使是电动车，为了给电动车充电，车主需要从他的窗口扔下临时电源，或者需要把电池取下来带回家充电，这为业主来说，存在着不必要地麻烦。所以投币式多功能充电器的设计十分有必要，若在火车站、汽车站、居民小区等地方应用，经济实惠。本课题的设计是基于单片机控制，通过投放硬币，计数器计数，数码管显示时间，继电器控制开关。
（二）选题意义
系统实现了充电时间，充电开始和断开等控制的功能。多功能充电器最重要的是它能够缓解手机没电或者电动车没电的人们的燃眉之急，减少因为电力不足而带来的尴尬。运用单片机作为核心元件，向高速、智能化的巨型机和嵌入式微型机的方向发展，广泛应用于各个领域。然而，单片机的性能越来越好，价格越来越实惠，使其在社会各个领域乃至家庭生活中发挥着越来越大的作用。本文即对投币式充电器的深入研究和介绍，让人们更加了解投币器式充电器的工作原理。
二、方案选择
(一)系统方案设计
投币式充电器控制电路的设计主要分为四个模块：单片机模块，硬币识别器模块，数码管模块以及充电器模块。
设计采用2位八段数码管，应用三极管及继电器作为开关电路，进行充电，投币器则用于识别硬币。
本系统以AT89C51 单片机为核心控制器，统计硬币识别器识别的硬币数目，并通过数码管将投入的硬币数目显示出来。当投币结束后，按确认按键，单片机开通充电电路并点亮LED提示灯，另一个数码管显示充电剩余时间，方案设计框图如图所示2.1所示。
图2.1 系统设计方框图
（二）投币式多功能充电器控制电路的总体结构
投币式多功能充电器可以通过识别顾客投入硬币个数，按下确认键，根据顾客投入硬币数量进行充电。如图2.2所示。
图2.2 投币式多功能充电器控制电路的工作流程
投币式多功能充电器控制电路的工作原理：
1.投放硬币，对硬币进行识别；
2.识别硬币，若为真则单片机对其计数，数码管显示硬币数量；
3.投币结束，按键确认，数码管倒计时显示，一枚硬币显示20分钟；
4.按键确认后，硬币不能再次投放；
5. 接通充电电路由单片机控制继电器实现；
6.单片机计算充电时间，若充电时间结束，将停止充电。
三、 硬件设计
（一）单片机模块
1. AT89C51的使用
本设计主要采用了单片机AT89C51，单片机主要是由时钟电路，复位电路和最小系统构成，它的外形及引脚排列如图3.1.1所示，实物图如图3.1.2所示。和EEPROM的字节比较，大大地缩短了存储内容的擦除和写入时间，极大的方便了在线修改程序，当然它的价格也比EPROM87C系列的单片机便宜很多，这更显示出了89C系列的优越性。它的内部有128*8Bit的片内RAM、32根I/O线、5个中断源、2个16位定时/计数器。全静态工作，晶振工作范围在0Hz—24MHz之间。
图3.1.1 AT89C51引脚图 图3.1.2 AT89C51实图
2. 管脚功能
（1）I/O口线: P0，P1，P2，P3四个八位双向I/O端口,称为数据总线端口。 P0口作为输出口，可驱动8个逻辑电平，且P0也可作为存储器。P1口是准双向口，专供用户使用,输出的缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。P2是准双向I/O口，可用作输入口和存储功能。P3口是双功能口, 该口的每一位均可独立地定义为第一I/O 功能或第二I/O功能。当它被作为第一功能的操作时和P1使用出口一样。
P3口的第二功能如表3.2.1。
表3.2.1 引脚功能
（2）控制口线: PSEN为片外取控制，ALE 为地址锁存控制，EA为片外的储存器选择，RESET则为单片机的复位控制；
（3）电源及时钟: VCC、VSS、XTAL1、XTAL2。
（二）数码管显示模块
1. 数码管的结构简介
本设计采用了2个2位的七段共阴极数码管进行显示。其中一个数码管用于显示投币数目，另一个数码管用于显示充电剩余时间。LED数码管是由七个二极管一起组成，全部亮时，会显示“8”字的形状。ISPLAY 1显示“1”，而DISPLAY 2则会显示“20”，代表充电时长为20分钟。如图所示3.2.2,3.2.3：
图3.2.2 图3.2.3
代码和字节表如表3.2.4所示
图(a)TTL系列74LS04引脚 图 (b) 功能表
二极管D4起到保护电路的作用。就是当三极管被截止的瞬间，因为线圈内地电流不可以为0，所以继电器线圈两端会产生较高的感应电动势，这些电动势可以经过二极管进行释放，这样就保证了三极管不被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的影响。
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