基于单片机的自动售货机毕业论文.doc

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毕业设计报告（论文）

（2012届）

题目：

智能自动售货机系统电路设计

所属系：

自动化技术系

班级：

电子0911

学生姓名：

殷聪聪

学号：

2009238111

同组成员：

戴晓琴、孟祥续

指导教师：

李玮

2012届毕业设计（论文）

目录

摘要 1

关键词 1

0引言 2

1总体设计方案 2

1.1设计要求 2

1.2设计目标 2

1.3分析结果 3

1.4功能框图 3

2硬件设计 5

2.1检空装置 5

2.2推进装置 6

2.3报警装置 13

3软件设计 20

3.1主程序 20

3.2报警系统程序 20

4硬件方案整合 22

4.1其他单元电路 22

4.2总原理图 23

4.3元器件清单 23

4.4PCB板 23

5软件方案整合 25

5.1选择系统程序 25

5.2投币系统程序 25

5.3出货系统程序 34

5.4找零系统程序 35

6外观设计 36

7生产工艺文件 36

8总结 40

致谢 42

参考文献 43

附录1电路中主要集成芯片引脚图及引脚功能说明 44

附录2软件系统程序代码 47

1报警系统 47

2选择系统 47

3投币系统 56

4出货系统 56

5找零系统 57

附录3总原理图 59

附录4元器件清单及封装形式 60

附录5工艺文件 62

摘要本文设计了一种以AT89C51单片机为核心的自动售货机装置的控制系统。

详细介绍了自动售货机系统的方案设计、硬件选择、软件编写，并重点描述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。

该系统以单片机AT89C51芯片为核心，采用集中控制方式实现了对自动售货机全过程的自动控制。

系统程序采用汇编及C语言软件进行程序的编写和编译，该软件具有编程简单、查错方便、阅读容易等特点。

汇编语言是程序的基本语言，具有容易理解，便于记忆和使用等特点。

关键词智能自动售货机AT89C51单片机LCD液晶控制系统

-1-

0引言

随着经济发展，传统的固定地点人员售货方式暴露出许多弊端：

人力资源需求大；受所需服务地点，地理条件的限制；而且在服务时间上不能最大限度的服务于消费者。

自动售货机的出现解决了这些难题。

品种繁多，对生活的覆盖面广，自动售货，效率高，可24小时不间断运营；选址容易，且方便改换场地；适合全职经营，也可兼职（副业）经营；作为广告载体，可赚高额外块。

投资风险低，收益高。

工作人员唯一所需要做的就是添加商品取走货币。

如此多的优点使得自动售货机在世界范围内得到广泛的应用。

智能自动售货机是以单片机为核心的自动化控制装置，它集按键选择技术、单片机技术和显示技术于一体，有功能强大、可靠性高、使用方便、维护简单等特点。

因此，在商业、生活中得到了广泛的应用。

有些智能自动售货机不仅能够自动识别1元、5角硬币，而且能够自动识别20元、10元、5元纸币，还会自动找零，人机对话的应用性提高使自动售货机在国内大面积普及成为可能。

智能自动售货机越来越人性化的设计将会很快的占领中国市场。

1总体设计方案

1.1设计要求

设计一台销售袋装小零食的自动售货机，具有硬币识别、币值累加、自动售货等功能。

基本要求：

①可识别5角、1元的硬币。

并进行累加。

②有货物选择按键，根据选择自动出售对应货物。

③具有防盗报警功能。

1.2设计目标

从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。

大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。

从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。

从供给的条件看，自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应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省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。

（1）发达国家现状

日本：

各种自动售货机保有量超过600万台，平均20人一台，世界普及率第一。

1990年通过自动售货机实现的销售额即已达到5兆日元（约3000亿人民币）。

美国：

总的机器保有量大致和日本相当，2000年通过自动售货机实现的销售额达到250亿美元，其中OCS（OfficeCoffeeService）的销售额排第六位。

韩国：

自动售货机的使用历史要远短于其它发达国家，仅有25年，但据2001年的统计，总保有量已超过80万台。

在2001年韩国生产的自动售货机中OCS占32.7%，排第一位，咖啡自动售货机占18.1%，排第三位，仅次于18.6%的充电自动售货机。

瓶罐饮料自动售货机和复合型自动售货机（同机销售瓶罐饮料和热咖啡）都仅占8.6%，并列第四位。

（2）国内现状

保有量约2万台，且品种单一，主要以瓶饮料售货机为主，技术质量还未完全过关，生产和运营成本较高，收益也不高。

导致此现状的主要原因是中国有关的自动售货机企业未能有效解决成本，质量，运营等诸多问题。

但由于随中国经济的快速发展和社会的巨大进步，自动售货机的实际需求已相当大。

1.3课题分析

从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。

大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。

广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。

从供给的条件看，自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应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省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。

1.4功能框图

智能自动售货机的功能框图，如图1所示，该框完整的表现出智能自动售货机的每一个功能模块，从框图中也可以看出我们的整体思路，在此思路中，我主要负责储存货物模块的制作与设计，其中包括了储存箱体、物品支架、推进系统、检空装置以及报警系统。

同时也和同组人员一起负责出货模块与外观的设计以及控制核心的编程与设计。

在我负责储存货物模块的同时，也和同组人员积极配合，及时反馈各自的信息与进度，保证我们各模块之间的衔接，使我们的项目顺利完成。

-70-

储存货物

投币

出货

储存箱体

物品支架

推进系统

硬币存储箱

检测识别硬币

自动累加

自动返还

投入

存储

硬币找零

假币返还

选择装置

显示装置

选择按钮

出货口

出货箱

显示币值

显示余额

检空装置

报警系统

外观

自主设计

广告植入

步进装置

自动售货

控制核心

供电系统

图1智能自动售货机的功能框图

2硬件设计

在此次设计中，我主要负责储存货物模块中的检空装置、推进装置和报警装置的设计。

2.1检空装置

2.1.1方案一：

安装接触行程开关

售完检测系统，在自动售货机商品存储存道下方安装有接触行程开关，当存储存道有商品时，压下行程开关，自动售货机正常工作；当商品出售完毕时，行程开关被释放，向CPU发出无货信号，经过检测通过串行扩展接口向相应的售完指示灯发出信号，使机身“售完”指示灯亮，此种商品自动停售，即使投币金额达到该道商品预设价格数值，可售按钮仍然无法启动信号，金额累计存储器也不清零。

2.1.2方案二：

红外线对射

在自动售货机内最后一个商品的两侧，放置红外线。

当有商品时，商品挡住红外线使其无法对射，自动售货机正常工作；当商品出售完毕时，红外线对射，向CPU发出无货信号，经过检测通过串行扩展接口向相应的售完指示灯发出信号，使机身“售完”指示灯亮，此种商品自动停售，即使投币金额达到该道商品预设价格数值，可售按钮仍然无法启动信号，金额累计存储器也不清零。

2.1.3方案三：

眼观法

售货机的正面橱窗采用有机板窗，机玻璃板有极佳透明度：

无色透明有机玻璃板材，透光率达92%以上，有优良的耐候性：

对自然环境适应性很强，即使长时间在日光照射、风吹雨淋也不会使其性能发生改变，抗老化性能好，在室外也能安心使用。

加工性能良好：

既适合机械加工又易热成型，压克力板可以染色，表面可以喷漆、丝印或真空镀膜。

优异的综合性能：

压克力板品种繁多、色彩丰富，并具有极其优异的综合性能，为设计者提供了多样化的选择，压克力板可以染色，表面可以喷漆、丝印或真空镀膜。

无毒，即使与人长期接触也无害，还有燃烧时产生的气体不产生有毒气体。

自动售货机前体的透明有机板窗相当于商店橱窗或者柜台，商品展示、明码标价以及商品有无都可以清晰明了的展示出来，无论是对管理人员还是消费者都是简洁方便的，如图2所示。

图2自动售货机正面橱窗

2.1.4检空装置方案选择

三种方案放在一起比较，综合考虑，选用方案三作为检空装置。

既一目了然，又在设计的过程中简单方便。

2.2推进装置

2.2.1方案一：

步进电机推进

采用步进电动机控制，步进电动机的精度很高，可实现精确的步距角运动，由其组成的位置控制系统定位准确，稳定时间短，采用单片机控制步进电动机，控制信号为熟悉信号，不再需要数/摸转换，具有快速起停功能，延时短、定位准确、精度高和可操作性强。

与驱动控制器匹配使用时，控制起来也十分方便，很容易构成数字位置控制系统。

但步进电动机的控制系统相对复杂，价格比直流电动机高。

本设计是由单片机直接控制，步进电机可以直接接受的数字信号不需要数/模转换，具有快速起停功能，延时短、定位准确、精度高和可操作性强。

与驱动控制器匹配使用时控制起来方便，在销售移动距离较小的商品的时候不会产生误差。

步进电机又叫脉冲电机，它是一种将电脉冲信号转化为角位移的机电数模（D/A）转换器。

在开环数字程序控制系统中，输出控制部分常用步进电机作为驱动元器件。

步进电机的控制电路接受计算机发来的指令脉冲，控制步进电机作相应的转动。

很明显脉冲的总数决定了移动量，指令的频率决定了移动的速度。

因此，指令脉冲可否被可靠的执行，基本上取决于步进电机的性能。

三相步进电机结构图，如图3所示。

图3三相步进电机结构示意图

步进电机的工作就是步进转动。

在一般的步进电机工作中，其电源都是单极性的直流电源。

要使步进电机转动，就必须对步进电机的定子的各项绕组以适当的时序进行通电。

步进电机的步进过程表示为，其定子的每相都有一对磁极，每个磁极都只有一个齿，即磁极本身，故三相步进电机有三对磁极一共是6个齿；其转子有4个齿，分别称为0.1.2.3齿直流电源U通过开关A，B，C，分别对步进电机的A，B，C，相绕组通电。

初始状态时，开关A接