基于单片机的自动售货机

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 自动售货机的系统结构

售前设定价格时必须预先寄存在控制系统内。设定的方式原理：商品的价格设置由按键和存储器组成，通过按键选择被设价商品的种类及价格，并将设定的价格写入存储器中，存储器本身需具有断电保护记忆功能，此为采用软件。此外，如果在自动售货机中，在出售商品的种类少，价格变化小，使用币种单一的情况下，也可以用比较简单的价格设定方法----硬件设置，即采用拨码开关对应的方式设置。

② 金额累加和找零系统：控制系统的核心CPU对识币、退币、无货检验及购货信号进行循环检查。如果顾客投入货币，识币器检测到货币信号后，通过通信系统把识别的货币数值信号送入累计存储器器中进行累加计数。要是货币数值满足购货需求则通过串行接口提示购货，售货机则通过并行扩展接口驱动电磁阀或者微电机驱动送出货物，同时存储器计数清零跳入到找零系统，自动售货完成。如果货币数值不满足购货需求则提示顾客继续投币或者取消购货，取消购货后由售货机退出投入的货币返回初始化界面。

③ 货物检测系统：为了货物供应充足，把接触开关和行程开关安装在自动售货机货物存储存道的下方，当存储存道尚有货物时，行程开关保持闭合，CPU控制自动售货机正常售货。货物供应不足的时候，行程开关自动断开，向CPU发出缺货信号，经过检测后发送到外部电机或者电磁阀来推动外部货物进入存储道达到自动添加货物的目的，以保持货源充足。

④ 售出累计及反馈功能系统：自动售货机的CPU在每次售出一种货物后，由通信系统向出货存储器中累计已经售出的数据，通过自动售货机内部控制的按键可以显示出累计数据以掌握销售情况。此外，由外部按键操作在按下自测功能键后，出现自测功能信号，可以通过检测结果查看各个模块的功能情况，也可以检测自动售货机的货物存储道驱动功能。

2.2 自动售货机的功能简介

2.2.1 自动售货机的功能概述

基本原理：通过矩阵键盘来选择货物的种类与数量过后自动售货机提示投币。自动售货机的货币识别器对所投货币进行识别，根据金额大小然后将商品选择权通过LCD液晶显示给客户，客户按键选择后，CPU控制芯片发出指令将所选择商品从储备料道中送达取物口。

功能描述：货物种类一共设有8种，这8种商品通过选择按键进行选择确认，通过数量选择按键确定购买数量，价格规定为1-8元不等；货币识别器能够识别1元硬币、1元纸币、5元纸币、10元纸币、20元纸币50元纸币以及100元纸币。在规定的时间内，投了几次货币后，货币能够实现自动累加功能，这样设计会把投入的

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所有货币总额数目数据传递到中央控制元器件进行处理；在超过规定时间后投币口自动关闭，数据处理单元按照投币总数和购买的数量和价格乘积来进行加减运算累，实现购买和找币功能。当投入的货币总值小于商品总金额时，则不能进行购货，投入的钱将全部退还。

本设计中有一共有16个按键选择，其中有两个是货物选择键，有两个是数量选择键，此外还有6个货币投入键1个确认键和1个取消键。

2.2.2 自动售货机的设计思路

① 本设计以这样的工作流程开始自动售货机的自动售货过程： 1) 启动系统，开始待机；

2) 顾客通过按键选择商品的种类以及数量并确认；

3) 售货机检查是否有足够的货物并通过LCD提示等待顾客投币； 4) 顾客投入货币，售货机自动检测金额是否足够；

5) 金额足够多，售货机将推出顾客选择的相应数量的商品，若金额不足则直接退还货币；

6) 推出商品，售货机转入找零系统退出余币； 7) 系统自动复位，完成售货； ② 系统采用硬件设计思路如图2.3： 1) 采用单片机80C51作CPU； 2) 采用P3.5口作为投币的输入端； 3) 采用LCD1602液晶为显示模块：

4) 采用4*4矩阵键盘连接P1口作为货物选择选择端； 5) 采用P0口实现出货、找零功能；

图2.3 自动售货机系统原理图

③ 硬件端口的选择思路：

1) 输入：由于本设计模拟输入功能是由4*4矩阵键盘来完成的，而键盘连接在80C51的P1口上，则货币投入设定为：

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P1口的按键值为0X04的时候代表1元货币的投入； P1口的按键值为0X05的时候代表5元货币的投入； P1口的按键值为0X06的时候代表10元货币的投入； P1口的按键值为0X07的时候代表20元货币的投入； P1口的按键值为0X08的时候代表50元货币的投入； P1口的按键值为0X09的时候代表100元货币的投入； P1口的按键值为0X0f的时候代表购物确定“OK”按钮； P1口的按键值为0X0e的时候代表购物取消“NO”按钮；

本设计假定自动售货机的商品种类为8种，价格为1、2、3、4、5、6、7、8元。每一个价格代表一种商品且一经售出就由外部电机自动完成补货。规定每次最多只能购买10个。货物选择：

P1口的按键值为OX00的时候代表选择货物价格“price+”； P1口的按键值为OX01的时候代表选择货物价格“price-”； P1口的按键值为OX02的时候代表选择货物数量“num+”； P1口的按键值为OX03的时候代表选择货物价格“num-”； 2) 输出：选择商品由P0口控制的相应LED指示灯： 选择商品1用P0.0控制D1LED灯亮； 选择商品2用P0.1控制D2LED灯亮； 选择商品3用P0.2控制D3LED灯亮； 选择商品4用P0.3控制D4LED灯亮； 选择商品5用P0.4控制D5LED灯亮； 选择商品6用P0.5控制D6LED灯亮； 选择商品7用P0.6控制D7LED灯亮； 选择商品8用P0.7控制D8LED灯亮；

3) 显示：本设计的显示端口由P2端口和P3.2（RS）、P3.3(RW)、P3.4(E)控制LCD1602液晶来显示购货状态，用P0口控制LED灯表示货物种类。通过它可以显示购货的种类、数量、总价以及找零等。

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3 自动售货机的硬件设计

3.1 80C51的简介

3.1.1 80C51的基本概述

由INTEL公司出品的MCS-51系列的80C51其实用性非常高。由于它是采用CHMOS的工艺技术制造，所以它是一款稳定性很高的高性能8位单片机，是HCMOS中的最基本的产品之一。在制作工艺的程中不仅继承和扩展了先前单片机的指令系统和体系结构更是把HMOS的高速高密度的技术特点和CHMOS的低功耗特点相结合。为了满足需求，在80C51内部置入CPU、RAM（128字节）、I/O（32个双向输入输出）、定时器/计数器（16位）、串行通信口、两级中断结构以及片内时钟震荡电路。此外，它还可以通过选择空闲和掉电的方式用于低功耗模式来进行工作，空闲模式下保持串行口、中断系统、RAM和定时器正常工作而同时冻结CPU来保证其正常运行。掉电模式下，自动保存RAM数据，时钟震荡停止、芯片的其他功能停止工作。

图3.1 80C51单片机内部基本结构

3.1.2 80C51的引脚功能介绍

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