基于单片机的自动售货机闸门机构控制系统
基于单片机的自动售货机闸门机构控制系统[20200211152125]
摘要
自动售货机自被研发以来带给了人们很多的便利，它所能工作的区域不被地理环境因素所限制，它能营业的时间不会被人类疲劳所限制。不过至今，自动售货机仍然存在些许问题，比如它设计存在瑕疵使得其不够节能，并且它出货口的安全性存在隐患。
本文首先研究了国内外自动售货机发展现状以及存在的一些问题，分析了自动售货机的安全性以及其节约环保存在的一些问题。在此基础上提出了为自动售货机安装自动阀门控制系统以提高其安全性和节能问题。此系统基于单片机并配合上位机。上位机实现自动售货机的主要功能，如识别货币、联系触摸屏、控制压缩机保持温度、发出信号给下位机等。当此系统收到上位机的指令后，将控制电机正转开启阀门，等待货物出仓后反转关闭阀门。为了保证系统的安全性，添加了检查电机运行电流的系统，当电机出现堵转现象引起电机运行电流增大后，控制发光二极管发出警报。
实验表明，本设计极大的提高了自动售货机的安全系数，并响应了节能环保的要求。结构简易，成本低廉，具有实际价值。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:阀门单片机控制系统
目 录
1. 绪论 1
1.1研究背景简介 1
1.2国内外的研究现状 2
1.3课题研究的主要内容 2
2. 自动售货机阀门控制系统方案设计 3
2.1系统功能 3
2.2系统设计方案 3
2.2.1 电机驱动电路设计方案 4
2.2.2 电机电流保护方案 5
3. 自动售货机阀门控制系统硬件设计 7
3.1单片机STC89C52 7
3.1.1 单片机的简介 7
3.1.2单片机最小系统设计 9
3.2电源电路的设计 10
3.2.1 双15v单相变压器 10
3.2.2 稳压电路及元件 10
3.3电机驱动电路的设计 12
3.3.1 L298基本功能和特性 12
3.3.2 L298的引脚和封装 13
3.3.3 L298功能表 13
3.4 闸门限位电路的设计 13
3.5 A/D转换电路的设计 14
3.5.1 AD620仪表放大器的介绍 15
3.5.2 TLC549基本功能和特性 15
3.5.2 TLC549的引脚图和引脚功能 16
3.5.4 TLC549工作时序图 16
3.6 数码管显示电路 17
3.6.1 七段数码管的构成 18
3.6.2 数码管动态显示原理 18
4. 自动售货机阀门控制系统软件设计 20
4.1系统软件设计 20
4.1.1 阀门系统主流程图 20
4.1.2 阀门系统主程序 21
4.2 A/D转换的软件设计 22
4.2.1 TCL549 A/D转换流程图 22
4.2.2 TCL549 A/D转换程序 23
4.3 数码管显示的软件设计 23
4.3.1 数码管显示流程图 23
4.3.2数码管显示程序 25
5. 自动售货机阀门控制系统模拟调试 27
5.1 自动售货机阀门控制系统正常运行模拟调试 27
5.2自动售货机阀门系统故障运行模拟调试 29
6. 总结与展望 30
6.1总结 30
6.2展望 30
参考文献 31
附录 程序代码 32
致谢 38
1. 绪论
1.1研究背景简介
自动售货机能够识别并累加消费者所付金钱并完成自动出货且找零的机器，它的外形大多为长方体并被坚硬的外壳遮蔽，因此能够适应比较恶劣的外部环境，是诠释了自动化商业的一种设备。它的出现给人们带来了各种便利，极大的节省了人力资源，它被人们称为全天候的微型超市。20世纪60年代，掀起了一股研发自动售货机的浪潮，1980年后的美国和日本自动售货机已经被广泛使用，之后全世界各地的发达国家纷纷加入的此行列，自动售货机成为了普遍的存在。
自动售货机是一种十分新颖的商品，其往往代表了一种时尚、新奇的购物模式，成为了发达城市的一种重要标志，自动售货机全天候的营业方式给了人们便捷，美化了城市环境，被广大消费者所青睐。不过反观我国，自动售货机普及程度远远不如其他发达国家，其主要原因是我国的电子设计自动化（Electronic Design Automation）的应用处于长期落后的地位。不过随着我国综合国力不断提升，经济实力以及科技不断突破。自动售货机将会是一个朝阳行业，它在我国将掀起第三次的零售业革命，其前景一片光明。自动售货机可以应用的场景十分广泛，根据人们的需求可以为其量身定做包括零食、报纸、冷热饮料、电话卡等商品。通过这种智能自动售货机系统，能够迅速及时的将自动售货机的存货、销售情况、物流信息准确的反馈给客户。除此之外，自动售货机可以完成大金额的识别以及交易和结算。在21世纪初期，自动售货机拥有了全新的支付方式，这归功于智能手机的发展以及手机支付的发展。这种新颖的自动售货机除了出售商品外，还成为了一种传播广告的媒介。在国外发达国家中，自动售货机的发展已经十分成熟。据统计，日本的自动售货机有将近2000多种机型，其商品更是丰富多样，其商品多达6000多种。而在美国，
与自动售货机生产商达成协议的卖家已经达到了10000多个。
在日本，由于人们生活节奏很快，这种无所不在，占地很小的机器十分受上班族的欢迎。随着科技和经济的快速发展，传统的售货方式出现了十分重大的弊端，如人力资源需求庞大，受地理条件以及气候的约束，而且售货时间不能达到24小时。
1.2国内外的研究现状
距今为止我国的自动售货机开发研究正在稳步上升，不过总体来说我国的自动售货机还没有形成产业链，各大售货机生产厂商仅仅将售货机当作售货设施。全世界对自动售货机的探究主要包括：对自动售货机内部流程进行优化、对资金结算和自动售货机商品物流信息进行统计、自动售货的功耗节能进行研究。根据文献资料，自动售货机内部流程的优化基本已经成熟，目前研究最多的应该是对资金结算和自动售货机商品物流信息进行统计以及对自动售货机功耗节能进行研究。
1.3课题研究的主要内容
本文研究的主要部分是对自动售货机的安全性以及功耗节能方面进行优化，考虑自动售货机的工作流程，用户投入货币、点击自己想要的货物、电机推出货物、找零。其中在货物出仓口存在两点隐患，一是货物出仓口没有阀门使得售货机可能被人恶意出货，二是货物出仓口联通外界对售货机的保温存在些许问题。因此本文设计了一种基于单片机的自动售货机阀门控制。
1.上位机信号模拟
当上位机发出出货信号时，单片机控制阀门开启并等待货物出仓
2.阀门位置判断
当阀门在电机带动下开始转动时，通过电机上的光栅配合光电开关，判断阀门位置，当阀门达到开启状态时，停止电机转动并等待，货物出仓完毕后，阀门反转到关闭状态时电机停止。
3.电机电流检测
实时检测阀门电机上运行的电流，保证电机电流在一个正常的状态。通过显示电路实时显示出电流大小，给予单片机电流限制，当电机出现堵转时，电机电流出现不正常的增大，通过一个发光二极管发出报警。
2. 自动售货机阀门控制系统方案设计
2.1系统功能
本设计需要实现的功能是，通过单片机检测上位机传来的信号，单片机接受到上位机开闸门指令后，置位相对应的单片机端口输出高低电平，并将之传达到L298模块，控制电机正转，使用ITR9606光电开关配合电机上带有的光栅来模拟阀门完全打开。阀门打开后延迟一段时间，使得货物能够取出，最终单片机控制电机反转回原位。为了保障阀门的安全，通过TLC549A/D转换器实时监测电机运行电流，当电机遇到堵转后电流大于350mA时，发光二极管发出警告。
2.2系统设计方案
本系统需要实现上位机信号的模拟、直流减速电机的驱动、电机运行电流的检测、电机电流的显示、阀门位置的反馈。根据这些要求，设计出阀门控制系统的结构框图，图2-1为阀门机械结构，在阀门的右侧有一电机，通过电机旋转带动丝杆螺母拉动阀门关机和关闭。阀门系统结构框图如图2-2所示。
摘要
自动售货机自被研发以来带给了人们很多的便利，它所能工作的区域不被地理环境因素所限制，它能营业的时间不会被人类疲劳所限制。不过至今，自动售货机仍然存在些许问题，比如它设计存在瑕疵使得其不够节能，并且它出货口的安全性存在隐患。
本文首先研究了国内外自动售货机发展现状以及存在的一些问题，分析了自动售货机的安全性以及其节约环保存在的一些问题。在此基础上提出了为自动售货机安装自动阀门控制系统以提高其安全性和节能问题。此系统基于单片机并配合上位机。上位机实现自动售货机的主要功能，如识别货币、联系触摸屏、控制压缩机保持温度、发出信号给下位机等。当此系统收到上位机的指令后，将控制电机正转开启阀门，等待货物出仓后反转关闭阀门。为了保证系统的安全性，添加了检查电机运行电流的系统，当电机出现堵转现象引起电机运行电流增大后，控制发光二极管发出警报。
实验表明，本设计极大的提高了自动售货机的安全系数，并响应了节能环保的要求。结构简易，成本低廉，具有实际价值。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:阀门单片机控制系统
目 录
1. 绪论 1
1.1研究背景简介 1
1.2国内外的研究现状 2
1.3课题研究的主要内容 2
2. 自动售货机阀门控制系统方案设计 3
2.1系统功能 3
2.2系统设计方案 3
2.2.1 电机驱动电路设计方案 4
2.2.2 电机电流保护方案 5
3. 自动售货机阀门控制系统硬件设计 7
3.1单片机STC89C52 7
3.1.1 单片机的简介 7
3.1.2单片机最小系统设计 9
3.2电源电路的设计 10
3.2.1 双15v单相变压器 10
3.2.2 稳压电路及元件 10
3.3电机驱动电路的设计 12
3.3.1 L298基本功能和特性 12
3.3.2 L298的引脚和封装 13
3.3.3 L298功能表 13
3.4 闸门限位电路的设计 13
3.5 A/D转换电路的设计 14
3.5.1 AD620仪表放大器的介绍 15
3.5.2 TLC549基本功能和特性 15
3.5.2 TLC549的引脚图和引脚功能 16
3.5.4 TLC549工作时序图 16
3.6 数码管显示电路 17
3.6.1 七段数码管的构成 18
3.6.2 数码管动态显示原理 18
4. 自动售货机阀门控制系统软件设计 20
4.1系统软件设计 20
4.1.1 阀门系统主流程图 20
4.1.2 阀门系统主程序 21
4.2 A/D转换的软件设计 22
4.2.1 TCL549 A/D转换流程图 22
4.2.2 TCL549 A/D转换程序 23
4.3 数码管显示的软件设计 23
4.3.1 数码管显示流程图 23
4.3.2数码管显示程序 25
5. 自动售货机阀门控制系统模拟调试 27
5.1 自动售货机阀门控制系统正常运行模拟调试 27
5.2自动售货机阀门系统故障运行模拟调试 29
6. 总结与展望 30
6.1总结 30
6.2展望 30
参考文献 31
附录 程序代码 32
致谢 38
1. 绪论
1.1研究背景简介
自动售货机能够识别并累加消费者所付金钱并完成自动出货且找零的机器，它的外形大多为长方体并被坚硬的外壳遮蔽，因此能够适应比较恶劣的外部环境，是诠释了自动化商业的一种设备。它的出现给人们带来了各种便利，极大的节省了人力资源，它被人们称为全天候的微型超市。20世纪60年代，掀起了一股研发自动售货机的浪潮，1980年后的美国和日本自动售货机已经被广泛使用，之后全世界各地的发达国家纷纷加入的此行列，自动售货机成为了普遍的存在。
自动售货机是一种十分新颖的商品，其往往代表了一种时尚、新奇的购物模式，成为了发达城市的一种重要标志，自动售货机全天候的营业方式给了人们便捷，美化了城市环境，被广大消费者所青睐。不过反观我国，自动售货机普及程度远远不如其他发达国家，其主要原因是我国的电子设计自动化（Electronic Design Automation）的应用处于长期落后的地位。不过随着我国综合国力不断提升，经济实力以及科技不断突破。自动售货机将会是一个朝阳行业，它在我国将掀起第三次的零售业革命，其前景一片光明。自动售货机可以应用的场景十分广泛，根据人们的需求可以为其量身定做包括零食、报纸、冷热饮料、电话卡等商品。通过这种智能自动售货机系统，能够迅速及时的将自动售货机的存货、销售情况、物流信息准确的反馈给客户。除此之外，自动售货机可以完成大金额的识别以及交易和结算。在21世纪初期，自动售货机拥有了全新的支付方式，这归功于智能手机的发展以及手机支付的发展。这种新颖的自动售货机除了出售商品外，还成为了一种传播广告的媒介。在国外发达国家中，自动售货机的发展已经十分成熟。据统计，日本的自动售货机有将近2000多种机型，其商品更是丰富多样，其商品多达6000多种。而在美国，
与自动售货机生产商达成协议的卖家已经达到了10000多个。
在日本，由于人们生活节奏很快，这种无所不在，占地很小的机器十分受上班族的欢迎。随着科技和经济的快速发展，传统的售货方式出现了十分重大的弊端，如人力资源需求庞大，受地理条件以及气候的约束，而且售货时间不能达到24小时。
1.2国内外的研究现状
距今为止我国的自动售货机开发研究正在稳步上升，不过总体来说我国的自动售货机还没有形成产业链，各大售货机生产厂商仅仅将售货机当作售货设施。全世界对自动售货机的探究主要包括：对自动售货机内部流程进行优化、对资金结算和自动售货机商品物流信息进行统计、自动售货的功耗节能进行研究。根据文献资料，自动售货机内部流程的优化基本已经成熟，目前研究最多的应该是对资金结算和自动售货机商品物流信息进行统计以及对自动售货机功耗节能进行研究。
1.3课题研究的主要内容
本文研究的主要部分是对自动售货机的安全性以及功耗节能方面进行优化，考虑自动售货机的工作流程，用户投入货币、点击自己想要的货物、电机推出货物、找零。其中在货物出仓口存在两点隐患，一是货物出仓口没有阀门使得售货机可能被人恶意出货，二是货物出仓口联通外界对售货机的保温存在些许问题。因此本文设计了一种基于单片机的自动售货机阀门控制。
1.上位机信号模拟
当上位机发出出货信号时，单片机控制阀门开启并等待货物出仓
2.阀门位置判断
当阀门在电机带动下开始转动时，通过电机上的光栅配合光电开关，判断阀门位置，当阀门达到开启状态时，停止电机转动并等待，货物出仓完毕后，阀门反转到关闭状态时电机停止。
3.电机电流检测
实时检测阀门电机上运行的电流，保证电机电流在一个正常的状态。通过显示电路实时显示出电流大小，给予单片机电流限制，当电机出现堵转时，电机电流出现不正常的增大，通过一个发光二极管发出报警。
2. 自动售货机阀门控制系统方案设计
2.1系统功能
本设计需要实现的功能是，通过单片机检测上位机传来的信号，单片机接受到上位机开闸门指令后，置位相对应的单片机端口输出高低电平，并将之传达到L298模块，控制电机正转，使用ITR9606光电开关配合电机上带有的光栅来模拟阀门完全打开。阀门打开后延迟一段时间，使得货物能够取出，最终单片机控制电机反转回原位。为了保障阀门的安全，通过TLC549A/D转换器实时监测电机运行电流，当电机遇到堵转后电流大于350mA时，发光二极管发出警告。
2.2系统设计方案
本系统需要实现上位机信号的模拟、直流减速电机的驱动、电机运行电流的检测、电机电流的显示、阀门位置的反馈。根据这些要求，设计出阀门控制系统的结构框图，图2-1为阀门机械结构，在阀门的右侧有一电机，通过电机旋转带动丝杆螺母拉动阀门关机和关闭。阀门系统结构框图如图2-2所示。
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