单片机自动售货机系统的设计
一、引言 2
二、设计方案与硬件介绍 2
三、硬件设计 3
（一）货币识别电路 3
（二）货物选择系统电路 4
（三）货物输出电路 4
（四）退币电路 5
（五）报警电路 6
（六）总电路 7
四、软件设计 8
(一)货币识别电路子流程 8
(二)货物选择电路子流程 9
（三）货物输出电路子流程 10
（四）退币电路子流程 11
(五)报警电路子流程 12
五、总结 13
参考文献 14
致谢 15
附件：程序 16
（一）货币识别子程序 16
（二）货物选择子程序 16
（三）报警子程序 21
一、引言
自动售货机是以单片机为核心的自动控制设备，它集选择技术、单片机技术、以及显示技术于一体，可靠性高、具有功能强大、维护简单、使用方便等特点。
随着科学技术的发展以及人们生活的提高，自动售货机在市场上的发展呈现出越来越多的多元化及个性化的要求。从供给的条件来看的话，自动售货机可以充分的补充人力资源上的不足，适应现今社会消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更加的省力，而且运营时需要的资本少、面积小，并且有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决因人工费用上升而出现的问题等优点。
本文主要包含了自动售货机系统的方案设计、硬件选择、软件规划和编写，并且含盖了自动售货机系统的工作原理、系统设计、软件编程的原则和技巧等方面。
二、设计方案与硬件介绍
自动售货机的基本原理是货物识别器对所投入得货币 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
进行识别，根据所投的金额提供相应的货物选择，在用户选择后，单片机的控制芯片发出指令将用户所选择的商品从货物输出口输出，当售货机出现错误是发出报警信号。
自动售货机电路的总体设计框图如图1所示。
图1总体设计框图
8751单片机包含了中央处理器、程序存储器、数据存储器、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元。其中，?CPU是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能够处理8位二进制数据或者代码，CPU负责控制、指挥和调度整个系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。其内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，专用寄存器只能够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字型表。
8255A是一个一个具有两个8位（A口、B口）两个4位（C口高、低4位）并行输入输出端口的芯片，其能够适应中央处理器和I/O口之间多种数据传送控制方式的要求，它的工作方式有三种，在本设计中采用方式0（基本输入/输出），方式0适用于无条件传输数据的设备
三、硬件设计
设计的硬件电路主要包括：货币识别电路、货物选择电路、货物输出电路、退币电路、报警电路。
（一）货币识别电路
货币识别电路如图2所示。
图2货币识别电路
货币识别电路是自动售货机系统中的重要组成部分，其主要功能是中央处理器通过控制发光二极管的发光，当有钱币投入时入口处二极管发光通过投射在钱币上的光的变化，被相应入口处的光电三极管接受并转换为电信号后，传送给处理器判断货币的大小，以便进行下边环节的工作。货币识别电路最重要的核心是货币控制器，其必须由一个功能相对较强的微处理器和一系列的外围器件构成，在本设计中采用8751作为控制器的中央处理单元。
（二）货物选择系统电路
货物选择电路如图3所示。
图3货物选择电路
货物选择电路主要由8751单片机和按键组成，它的主要功能是检测有无按键按下，采取硬件或软件的相应措施，并且消除键盘按键机械触点抖动的影响。每次只能处理一个按键，处理期间任何其他案件的操作对系统不产生影响，并且无论一次按键时间有多长，系统仅执行一次按键功能程序。准确输出按键号，以满足跳转指令要求。
（三）货物输出电路
货物输出电路如图4所示。
图4货物输出电路
本电路主要由8751、8255A和74LS373组成。 由于还要实现显示花钱数这项功能，从而导致8751的I/O接口不够用，不能很好的满足系统的要求，所以本设计中采用了8255A实现扩展并行I/O接口功能。本设计中分别设计了多种不同价位的货物，通过按键选择货物后，将产生的信息传送给单片机8255，它接受信号后，会在货物的输出口产生与其相对的型号，从而控制所选货物的送出。
（四）退币电路
退币电路如图5所示。
图5退币电路
在退币电路中，货币识别器能够识别1元、2元、5元货币，并且能够实现货币累加功能。当顾客购买完后，多余的钱币只要按下退币按钮，将会把产生的信号送给8751，经过处理后，将会在退币输出端产生与之相对应的信号输出，控制所选钱币的掉出，实现退币功能。因为要实现找钱数目这项功能导致8751I/O口不够用所以为了达到所设计的功能，退币电路采用8255A的PA口控制找钱，用PB口来控制LED显示找钱的数目，此设计能够找的货币面值为1元、2元、5元，用8255A的PA1控制1元，PA2控制2元， PA3控制5元。
（五）报警电路
报警电路如图6所示。
图6报警电路
在报警电路中，只有在按错按键的状况下，会导致单片机系统无法正常处理信息，出现报警现象。当出现错误现象时，单片机8751先控制8255A的PC输出端信号，再通过光电耦合驱动扬声器工作，从而实现报警电路的报警功能。
（六）总电路
总电路如图7所示。
图7总电路
四、软件设计
软件设计部分主要由货币识别电路子流程、货物选择电路子流程、货物输出电路子流程、退币电路子流程、报警电路子流程组成。
(一)货币识别电路子流程
在货币识别子流程主要通过计数的方式实现货币的识别累加。货币识别子流程如图8所示。
图8货币识别电路子流程
(二)货物选择电路子流程
在货物选择程序中主要是由按键选择，当客户按下按键后，先去抖动再判断选择的是哪个键号并将此键号送给货物输出电路执行下面的程序。货物选择子流程如图9所示。
图9货物选择电路子流程
（三）货物输出电路子流程
单片机接收到信号后，先判断是哪种货物，然后在货物输出端产生与之相对应的货物，货物输出电路子流程如图10所示。
本设计实现了设计要求中规定的基本功能，具备了在规定时限内完成接受顾客选择、接受投币、找零、出货、显示出货等功能，使得本系统成为一个接近实际应用、较为人性化的操作系统。
致 谢
本设计从拟定题目到定稿，历时数月，非常感谢石老师对我的论文不厌其烦的细心指点。在写作过程中，老师给了我许多指导和帮助，使我学到了扎实的专业知识。老师首先细致地为我解题；当我迷茫于众多的资料，老师又为我提纲挈领，使我确立了本文框架。论文写作中，每周都得到老师的指点。从框架的完善，到内容的扩充；从行文的用语，到格式的规范，老师都严格要求，力求完美。
二、设计方案与硬件介绍 2
三、硬件设计 3
（一）货币识别电路 3
（二）货物选择系统电路 4
（三）货物输出电路 4
（四）退币电路 5
（五）报警电路 6
（六）总电路 7
四、软件设计 8
(一)货币识别电路子流程 8
(二)货物选择电路子流程 9
（三）货物输出电路子流程 10
（四）退币电路子流程 11
(五)报警电路子流程 12
五、总结 13
参考文献 14
致谢 15
附件：程序 16
（一）货币识别子程序 16
（二）货物选择子程序 16
（三）报警子程序 21
一、引言
自动售货机是以单片机为核心的自动控制设备，它集选择技术、单片机技术、以及显示技术于一体，可靠性高、具有功能强大、维护简单、使用方便等特点。
随着科学技术的发展以及人们生活的提高，自动售货机在市场上的发展呈现出越来越多的多元化及个性化的要求。从供给的条件来看的话，自动售货机可以充分的补充人力资源上的不足，适应现今社会消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更加的省力，而且运营时需要的资本少、面积小，并且有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决因人工费用上升而出现的问题等优点。
本文主要包含了自动售货机系统的方案设计、硬件选择、软件规划和编写，并且含盖了自动售货机系统的工作原理、系统设计、软件编程的原则和技巧等方面。
二、设计方案与硬件介绍
自动售货机的基本原理是货物识别器对所投入得货币 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
进行识别，根据所投的金额提供相应的货物选择，在用户选择后，单片机的控制芯片发出指令将用户所选择的商品从货物输出口输出，当售货机出现错误是发出报警信号。
自动售货机电路的总体设计框图如图1所示。
图1总体设计框图
8751单片机包含了中央处理器、程序存储器、数据存储器、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元。其中，?CPU是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能够处理8位二进制数据或者代码，CPU负责控制、指挥和调度整个系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。其内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，专用寄存器只能够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字型表。
8255A是一个一个具有两个8位（A口、B口）两个4位（C口高、低4位）并行输入输出端口的芯片，其能够适应中央处理器和I/O口之间多种数据传送控制方式的要求，它的工作方式有三种，在本设计中采用方式0（基本输入/输出），方式0适用于无条件传输数据的设备
三、硬件设计
设计的硬件电路主要包括：货币识别电路、货物选择电路、货物输出电路、退币电路、报警电路。
（一）货币识别电路
货币识别电路如图2所示。
图2货币识别电路
货币识别电路是自动售货机系统中的重要组成部分，其主要功能是中央处理器通过控制发光二极管的发光，当有钱币投入时入口处二极管发光通过投射在钱币上的光的变化，被相应入口处的光电三极管接受并转换为电信号后，传送给处理器判断货币的大小，以便进行下边环节的工作。货币识别电路最重要的核心是货币控制器，其必须由一个功能相对较强的微处理器和一系列的外围器件构成，在本设计中采用8751作为控制器的中央处理单元。
（二）货物选择系统电路
货物选择电路如图3所示。
图3货物选择电路
货物选择电路主要由8751单片机和按键组成，它的主要功能是检测有无按键按下，采取硬件或软件的相应措施，并且消除键盘按键机械触点抖动的影响。每次只能处理一个按键，处理期间任何其他案件的操作对系统不产生影响，并且无论一次按键时间有多长，系统仅执行一次按键功能程序。准确输出按键号，以满足跳转指令要求。
（三）货物输出电路
货物输出电路如图4所示。
图4货物输出电路
本电路主要由8751、8255A和74LS373组成。 由于还要实现显示花钱数这项功能，从而导致8751的I/O接口不够用，不能很好的满足系统的要求，所以本设计中采用了8255A实现扩展并行I/O接口功能。本设计中分别设计了多种不同价位的货物，通过按键选择货物后，将产生的信息传送给单片机8255，它接受信号后，会在货物的输出口产生与其相对的型号，从而控制所选货物的送出。
（四）退币电路
退币电路如图5所示。
图5退币电路
在退币电路中，货币识别器能够识别1元、2元、5元货币，并且能够实现货币累加功能。当顾客购买完后，多余的钱币只要按下退币按钮，将会把产生的信号送给8751，经过处理后，将会在退币输出端产生与之相对应的信号输出，控制所选钱币的掉出，实现退币功能。因为要实现找钱数目这项功能导致8751I/O口不够用所以为了达到所设计的功能，退币电路采用8255A的PA口控制找钱，用PB口来控制LED显示找钱的数目，此设计能够找的货币面值为1元、2元、5元，用8255A的PA1控制1元，PA2控制2元， PA3控制5元。
（五）报警电路
报警电路如图6所示。
图6报警电路
在报警电路中，只有在按错按键的状况下，会导致单片机系统无法正常处理信息，出现报警现象。当出现错误现象时，单片机8751先控制8255A的PC输出端信号，再通过光电耦合驱动扬声器工作，从而实现报警电路的报警功能。
（六）总电路
总电路如图7所示。
图7总电路
四、软件设计
软件设计部分主要由货币识别电路子流程、货物选择电路子流程、货物输出电路子流程、退币电路子流程、报警电路子流程组成。
(一)货币识别电路子流程
在货币识别子流程主要通过计数的方式实现货币的识别累加。货币识别子流程如图8所示。
图8货币识别电路子流程
(二)货物选择电路子流程
在货物选择程序中主要是由按键选择，当客户按下按键后，先去抖动再判断选择的是哪个键号并将此键号送给货物输出电路执行下面的程序。货物选择子流程如图9所示。
图9货物选择电路子流程
（三）货物输出电路子流程
单片机接收到信号后，先判断是哪种货物，然后在货物输出端产生与之相对应的货物，货物输出电路子流程如图10所示。
本设计实现了设计要求中规定的基本功能，具备了在规定时限内完成接受顾客选择、接受投币、找零、出货、显示出货等功能，使得本系统成为一个接近实际应用、较为人性化的操作系统。
致 谢
本设计从拟定题目到定稿，历时数月，非常感谢石老师对我的论文不厌其烦的细心指点。在写作过程中，老师给了我许多指导和帮助，使我学到了扎实的专业知识。老师首先细致地为我解题；当我迷茫于众多的资料，老师又为我提纲挈领，使我确立了本文框架。论文写作中，每周都得到老师的指点。从框架的完善，到内容的扩充；从行文的用语，到格式的规范，老师都严格要求，力求完美。
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