【正文】 , 51 singlechip microputer, and in the middle of the interface circuitry, can make the vending machine function to be more perfect, more beneficial to the vending machine diversification development.Key words: Driving circuit, Singlechip microputer, Stepping motor, OCS目 錄引 言 4第一章 自動售貨機發(fā)展現(xiàn)狀 5 發(fā)達國家現(xiàn)狀 5 國內(nèi)現(xiàn)狀 5第二章 自動售貨機的構(gòu)成及工作要求 7 自動售貨機的結(jié)構(gòu)及組成 7 自動售貨機的工作要求 9第三章 自動售貨機的單片機控制 10第四章 自動售貨機系統(tǒng)硬件設計 11 復位電路 12 74LS373 13 單片機引腳介紹 14 驅(qū)動電路的選擇 16第五章 執(zhí)行裝置的選擇及其原理 19 電機的選擇 19 步進電機的工作原理 20 步進電機控制的輸出字表 21第六章 單片機與步進電機的接口電路設計 23 芯片引腳及其內(nèi)部說明 23 8255的操作方式 24 讀/寫控制邏輯操作選擇 24 8255的三種工作方式 25 編程控制字 25 8051與8255的接口方法 26第七章 自動售貨機軟件設計 28參 考 文 獻 31致 謝 32引 言 隨著經(jīng)濟發(fā)展，傳統(tǒng)的固定地點人員售貨方式暴露出許多弊端：人力資源需求大；受所需服務地點，地理條件的限制；而且在服務時間上不能最大限度的服務于消費者。自動售貨機的出現(xiàn)解決了這些難題。品種繁多，對生活的覆蓋面廣，自動售貨，效率高，可 24 小時不間斷運營；選址容易，且方便改換場地；適合全職經(jīng)營，也可兼職（副業(yè)）經(jīng)營；作為廣告載體，可賺高額外塊。投資風險低，收益高。工作人員唯一所需要做的就是添加商品取走貨幣。如此多的優(yōu)點使得自動售貨機在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應用。 本次設計做的是一種功能增強的自動售貨機，同現(xiàn)在通用的自動售貨機，它增加了一些找零，顯示余額，報警等功能，使之功能更為強大，本文著重介紹的是用單片機控制步進電機，通過各種方案比較得出的一個較優(yōu)方案。第一章 自動售貨機發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)達國家現(xiàn)狀日本：各種自動售貨機保有量超過 600 萬臺，平均 20 人一臺，世界普及率第一。 1990 年通過自動售貨機實現(xiàn)的銷售額即已達到 5 兆日元。美國：總的機器保有量大致和日本相當， 2000 年通過自動售貨機實現(xiàn)的銷售額達到 250 億美元，其中 OCS（office Coffee Service）的銷售額排第六位。 韓國：自動售貨機的使用歷史要遠短于其它發(fā)達國家，僅有 25 年，但據(jù) 2001 年的統(tǒng)計，總保有量已超過 80 萬臺。在 2001 年韓國生產(chǎn)的自動售貨機中 OCS 占 % ，排第一位，咖啡自動售貨機占 % ，排第三位，僅次于 % 的充電自動售貨機。瓶罐飲料自動售貨機和復合型自動售貨機（同機銷售瓶罐飲料和熱咖啡）都僅占 % ，并列第四位。 國內(nèi)現(xiàn)狀保有量約 2 萬臺，且品種單一，主要以瓶飲料售貨機為主，技術質(zhì)量還未完全過關，生產(chǎn)和運營成本較高，收益也不高。導致此現(xiàn)狀的主要原因是中國有關的自動售貨機企業(yè)未能有效解決成本，質(zhì)量，運營等諸多問題。但由于隨中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會的巨大進步，自動售貨機的實際需求已相當大。過去的步進電機控制系統(tǒng)組成如圖11所示：圖11步進電機控制系統(tǒng)框圖其工作原理是：時鐘脈沖產(chǎn)生電路給環(huán)形分配器提供輸入脈沖，環(huán)形分配器將輸入時鐘脈沖信號轉(zhuǎn)換A，B，C三相繞組所需的順序控制信號，經(jīng)各自的功率放大電路放大后，加到電機的三相繞組上，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，每輸入一個時鐘脈沖，步進電機就前進一步，時鐘脈沖產(chǎn)生電路一般由多諧振蕩器有“自動”和“手動”兩種工作狀態(tài)環(huán)形分配器一般選用中規(guī)模集成電路CH 250（步進電機專用的環(huán)形脈沖分配器），也可以用中，小規(guī)模數(shù)字集成電路組成，還可以用GAL器件組成。所設計的環(huán)形分配器電路具備“自啟動”功能，即當環(huán)形分配器輸出在全“0”或全“1”。第二章 自動售貨機的構(gòu)成及工作要求 一般的自動售貨機由錢幣裝置、指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。錢幣裝置是售貨機的核心，其主要功能是確認投入錢幣的真?zhèn)?，分選錢幣的種類，計算金額。如果投入的金額達到購買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號，并找出余錢。指示裝置用以指示顧客所選商品的品種。貯藏售貨裝置保存商品，接收出售指示信號，把顧客選擇的商品送至付貨口。一般售貨機的錢幣裝置由投幣口、選別裝置、確認錢幣的檢查裝置、計算金額的計算裝置和找錢裝置組成。 該自動售貨機采用雙螺旋體出貨機構(gòu)（見圖21所示）主要由驅(qū)動電機、減速器、螺旋體掛輪、螺旋體、貨道等組成。左、右兩個螺旋體通過一對齒輪嚙合，圖! 中左螺旋體逆時針旋轉(zhuǎn)，同時右螺旋體順時針旋轉(zhuǎn)。當螺旋體每個螺距間隔內(nèi)放滿貨物后，螺旋體旋轉(zhuǎn)一圈，即可推出一個貨物。由于采用雙螺旋體向上（相對于兩螺旋體靠近點）旋轉(zhuǎn)，對貨物的作用力，除了向前的推力外，還有向上和向貨道兩側(cè)的分力，保證了出貨的可靠性。特別是對液體軟包裝貨物而言，不易發(fā)生“卡貨”故障。圖21雙螺旋體出貨機構(gòu)圖當消費者選擇所需商品投幣后，單片機系統(tǒng)首先對貨幣進行識別，確認有效后，對所選商品所在的貨道發(fā)出出貨指令，驅(qū)動相應貨道的驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)一圈，完成出貨動作。同時，將所售商品、數(shù)量、金額、消費時間、售貨機編號等銷售數(shù)據(jù)加以記錄與儲存，以便對自動售貨機存貨狀態(tài)實時監(jiān)控。 自動售貨機的結(jié)構(gòu)及組成1． 雙螺旋體出貨機構(gòu)雙螺旋體出貨機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設計，主要是根據(jù)所售商品合理選擇螺旋體的材料、鋼絲直徑、螺旋體直徑和螺距，具體設計、計算方法可參考有關設計手冊中彈簧的設計。需要注意的是，螺旋體與彈簧的要求不同，螺旋體不要求彈簧的力學指標，但對幾何形狀、尺寸及其穩(wěn)定性要求較高，否則將影響出貨的可靠性。對此，在螺旋體的加工過程中，特別是對螺旋體的熱處理方法、工藝，應該給予足夠重視。建議采用冷卷法加工成型后，250攝氏度到300攝氏度低溫回火?；鼗饡r最好采用專用工裝或注意螺旋體的擺放。2. 加熱（制冷）裝置及控制該部分統(tǒng)稱為溫度控制裝置。加熱元件選用了管狀電加熱棒，絕緣可靠，安全性好。同時，降低使用電壓為額定電壓的1/2,每根加熱管僅承受額定功率的1/4，不但降低了加熱管的表面溫度，還提高了使用壽命，加熱功率為550W。制冷部分采用全封閉式壓縮機，冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機采用風扇強制換熱方式，制冷功率600W。加熱、制冷采用同一個風道、風扇及溫控器，加熱、制冷的切換由一個單刀雙擲開關完成。3. 讀寫器讀寫器由單片機、專用智能讀寫模塊和感應天線組成，并配有與PC的通訊接口、打印口、I/O口等接口。該模塊適用于標準讀寫器（只需進行電平轉(zhuǎn)換即可直接連接到PC機RS232口）、自動售貨機、收費POS機、門禁器、考勤機及其他各種收費系統(tǒng)設備應用開發(fā)中。4．電氣控制系統(tǒng)該控制系統(tǒng)借鑒分布式并行計算系統(tǒng)的設計思想，分3個模塊獨立開發(fā)，包括主控模塊、用戶管理模塊、執(zhí)行電機控制模塊。整個控制系統(tǒng)組成1個小型的分布式網(wǎng)絡。使用IIC串行通訊協(xié)議互相通訊。5．用戶管理模塊該模塊主要實現(xiàn)用戶輸入數(shù)據(jù)的采集和前期處理，接受用戶的按鍵選擇商品?？蓴U充的輸入方式有硬幣器和紙幣器的輸入，輸出方式為數(shù)碼管和蜂鳴器輸出，或者液晶屏輸出。6．執(zhí)行電機控制模塊該模塊主要實現(xiàn)對主控命令的檢測、分析、應答，從而確定執(zhí)行電機的矩陣位置，并啟動相應的電機，驅(qū)動雙螺旋出貨機構(gòu)，完成自動售貨。7. 電氣控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)（見圖22）圖22電氣控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 自動售貨機的工作要求 自動售貨機能銷售五種商品：A，B，C，D，E 假設每種商品數(shù)量無限。 自動售貨機允許投入1元、2元、5元硬幣： 若總幣值等于顧客需要的商品單價時，機器送出需要的商品；若總幣值大于顧客需要的商品單價時，機器除提供所需商品外，顯示余額等待繼續(xù)輸入或者找回余額。若總幣值小于顧客需要的商品單價時，報警顯示總額，機器提示“余額不足”等待繼續(xù)輸入或者取消交易。機器內(nèi)1元和2元的找零硬幣無限。 如果投入的硬幣達到或大于所要購買商品的價格，就不必再投入硬幣了，自動售貨機會發(fā)出一個指示信號使接受硬幣的裝置不再接收新的硬幣。 每次投幣時間有限制，設定每次投幣時間不超過30秒，在時間到時，總幣值不足顧客購買的商品單價時，自動售貨機按錢數(shù)不足處理，退還全部硬幣?；蛘咴谠O定時間內(nèi)，總投幣值不足顧客購買的商品單價時，若需要取消交易則可按取消鍵，售貨機按不足錢數(shù)處理，退還全部硬幣。 當顧客完成一次購買后或按錯按鈕后，顯示余額等待繼續(xù)輸入或者找回余額。 顧客一次只能購買