【正文】 圖 售貨機(jī)的工作原理是： （ 1） 從投幣口送入貨幣，然后通過傳感器采集數(shù)據(jù)、識別器判斷貨幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。 （ 2）識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。 （ 3）通信模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動售貨機(jī)的面板鍵，顯示出哪個貨道有貨，哪個貨道已經(jīng)售完，并等待顧客按鍵選擇商品。 （ 4）顧客選擇商品后，售貨機(jī)自動把商品送出，等待顧客取走。 （ 5）顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇找?guī)呕蛘呃^續(xù)買商品；如果款機(jī)器自動計數(shù) 顧客投入貨幣 顧客按動按鈕 顧客取出余幣 機(jī)器將余幣送出 顧客取出商品 機(jī)器送出選定商品 科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 4 頁 額不夠，售 貨機(jī)經(jīng)過延時予以退幣。退幣分為兩種情況 ：一種是由貨幣識別器完成退紙幣，另一種是由硬幣的通信模塊完成退硬幣。 （ 6）系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。 自動售貨機(jī)的硬件原理構(gòu)成如下圖 所示 圖 自動售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)圖 綜合所述，售貨機(jī)系統(tǒng)可以分為三部分組成，即自動售貨機(jī)的控制子系統(tǒng)、通訊子系統(tǒng)、硬幣器子系統(tǒng)以及紙幣器子系統(tǒng)。其中控制子系統(tǒng)是本設(shè)計研究重點。這些內(nèi)容在下文中進(jìn)一步介紹。 1． 1． 1 自動售貨過程的控制子系統(tǒng)簡述 控制子系統(tǒng)由以下四個部分組成，分別是預(yù)設(shè)自動售貨機(jī)系統(tǒng)、金額累計 、可售指示和退幣系統(tǒng)、售完檢測系統(tǒng)、售出累計及自測功能系統(tǒng)。 預(yù)設(shè)自動售貨機(jī)系統(tǒng)。自動售貨機(jī)售出的同類商品可分為若干品種，其售前設(shè)定價格須預(yù)先寄存在控制系統(tǒng)內(nèi)。售貨機(jī)的價格設(shè)置由按鍵和存儲器組成。通過按鍵選擇被設(shè)價商品的種類及價格，并將價格寫入存儲器中，該存儲器本身具有掉電保護(hù)功能，屬于軟件設(shè)置方式。此外，在簡易售貨機(jī)中，由于出售商品的種類少，價格變化下，使用幣種單一，也可以用硬件設(shè)置價格，才用撥碼開關(guān)對應(yīng)方式，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 金額累計、可售指示和退幣系統(tǒng)。控制系統(tǒng)的核心 CPU 對識幣、退幣、 無貨檢驗及購貨信號進(jìn)行循環(huán)檢查，當(dāng)有識幣信號后，將金額數(shù)值送入金額累計存儲器中進(jìn)行累計，并通過串行接口使可售指示燈亮，提示購貨。此時可以按下購貨識幣器 無貨檢測 并行輸入接口擴(kuò)展 自動復(fù)位線路 CPUamp。ROMamp。RAM 并行輸出接口擴(kuò)展 串行輸出接口擴(kuò)展 繼電器 amp。電磁鐵 金額顯示 購貨狀態(tài)顯示 按鈕 科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 5 頁 按鈕，由于 CPU 檢測到有購貨信號后，如金額累計器中的數(shù)值與預(yù)設(shè)價格相等，則通過并行擴(kuò)展接口驅(qū)動電磁閥或者微電機(jī)驅(qū)動出商品，并將金額累計存儲器清零，完成一次售貨過程，如累計金額大于預(yù)設(shè)價格時，驅(qū)動商品后，相減差額由信號驅(qū)動退幣，實現(xiàn)退幣和找錢功能。 售完檢測系統(tǒng)。在自動售貨機(jī)商品存儲存道下方按照有接觸行程開關(guān)，當(dāng)存儲存道有商品時，壓下行程開關(guān)，自動售貨機(jī)正常工 作；當(dāng)商品出售完畢時，行程開關(guān)被釋放，向 CPU 發(fā)出無貨信號，經(jīng)過檢測通過串行擴(kuò)展接口向相應(yīng)的售完指示燈發(fā)出信號，使機(jī)身“售完”指示燈亮，此種商品自動停售，即使投幣金額達(dá)到該道商品預(yù)設(shè)價格數(shù)值，可售按鈕仍然無法啟動信號，金額累計存儲器也不清零。 自動售貨機(jī)售出累計及自測功能系統(tǒng)。該機(jī) CPU在每次售出商品后，向售出累計存儲器中累計售出數(shù)據(jù)，通過自動售貨機(jī)內(nèi)部的按鍵可在金額顯示窗口中讀到累計結(jié)果。此外，在按下自測功能鍵后，出現(xiàn)自測功能信號，由外部按鍵操作，可檢測各商品存儲道的驅(qū)動商品功能。 1． 1． 2 自動售 貨過程的通訊子系統(tǒng)簡述 自動售賣系統(tǒng)的外圍設(shè)備較為復(fù)雜，導(dǎo)致對主控制器的要求越來越高。為了簡化設(shè)計，采用簡單 、 穩(wěn)定的內(nèi)部通訊總線協(xié)議非常必要。有些公司采用歐洲售貨機(jī)制造協(xié)會（ EVMMA）制定的 MDB/ICP總線協(xié)議。該協(xié)議簡潔明了，功能強(qiáng)大，可擴(kuò)展性強(qiáng)并且對外掛設(shè)備數(shù)目沒有限制，是理想的自動售賣系統(tǒng)內(nèi)部總線協(xié)議。 MDB/ICP 協(xié)議是歐洲售貨機(jī)制造協(xié)會制定的一套用于協(xié)調(diào)自動售貨機(jī)的主控制器（ MMC）與多個設(shè)外之間通訊的協(xié)議。 MDB 接口實際上是工作于波特率 9600 的主從型串行總線接口，所以外圍設(shè)備（例如硬幣 器 、 紙幣器等）均為主控制器（傳統(tǒng)上稱為售貨機(jī)控制器 —— VMP）的從機(jī)。所有外圍設(shè)備與主控制器之間的通訊方式都一致。 MDB 協(xié)議的串行位格式為： 1 個起始位， 8 個數(shù)據(jù)位， 1 個方式位和 1 個停止位，共 11 位。其中方式位根據(jù)傳遞的方式的不同置 0 或置 1。在 MDB 總線上， VMC通過廣播方式向外發(fā)送命令。第一字節(jié)為地址字節(jié)（實際上只有高 5 位尋址信息，低 3 位為對外設(shè)的指令），該字節(jié)被所有的外設(shè)讀取，但只有符號地址字節(jié)所指科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 6 頁 定的外設(shè)才處理其后的數(shù)據(jù)字節(jié)，并做出反應(yīng)。在 VMC 到外設(shè)的數(shù)據(jù)中，地址字節(jié)的方式位被置 1，數(shù)據(jù)字節(jié)的方式位 被置 0，外設(shè)通過檢驗接受到的方式位確定是地址指令還是數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)從外設(shè)發(fā)送到主機(jī)時，最后送出的字節(jié)方式位被置 1，標(biāo)志著數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。 [10] VMC 向外設(shè)發(fā)送的指令由一個字節(jié) 、 一些可選的數(shù)據(jù)字節(jié)一個校驗和字節(jié)構(gòu)成。發(fā)送指令后，外設(shè)應(yīng)答 VMC 的通信塊可以由一個數(shù)據(jù)塊和一個字節(jié)組成，或者一個應(yīng)答字節(jié)，或者一個無應(yīng)答字節(jié)。如果外設(shè)應(yīng)答數(shù)據(jù)塊的話， VMC 將通過一個應(yīng)答字節(jié) 、 無應(yīng)答字節(jié)或重發(fā)字節(jié)應(yīng)答外設(shè)傳回的數(shù)據(jù)。 １．２自動售貨機(jī)的功能簡介 １．２． 1 此次設(shè)計的自動售貨機(jī)的功能簡介 基本原理：貨幣識別器對所投貨幣進(jìn) 行識別，根據(jù)金額將商品選擇權(quán)提供用戶，用戶選擇后，控制芯片發(fā)出指令將所選擇商品從儲備料道中送達(dá)取物口。 其功能描述：貨物種類一共設(shè)有 12種，這 12種物品分別對應(yīng)著 12個不同的按鍵選擇，其中 1元， 2元， 3元價格不等的物品各 4種；貨幣識別器能夠識別 1元， 5元的貨幣，自動售貨機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)貨幣累加功能。在規(guī)定的 30秒中內(nèi)，投了幾次貨幣后，貨幣能夠?qū)崿F(xiàn)累加功能，這樣機(jī)器就會把投入的貨幣總額數(shù)目輸入中央控制元器件，進(jìn)行處理；超過 30秒后投幣，投幣無效，機(jī)器自動把錢全部退出來。如果累計投入的貨幣數(shù)目超過物品的預(yù)設(shè)價格，機(jī)器能 夠?qū)崿F(xiàn)找錢功能；如果投入的貨幣沒有達(dá)到所選擇物品的預(yù)設(shè)價格時，投入的錢將全部退還；在投入一次累加貨幣后選擇物品，如果投入的累加貨幣數(shù)目大大超過所選擇物品的預(yù)設(shè)單個價格時，那么能夠?qū)崿F(xiàn)選擇同一個物品購買多個，在本設(shè)計中設(shè)為可以同時購買 2個或 3個物品。 本設(shè)計中有一共有 16 個按鍵選擇，其中 12 個是貨物選擇鍵，有 2 個是多選鍵（一次購買 2 個或 3 個貨物），還有 1 個確定鍵和 1 個取消鍵。如果沒有按照預(yù)先設(shè)計的流程順序進(jìn)行按鍵選擇，自動售貨機(jī)將啟動報警系統(tǒng)，等待再次正確的按鍵選擇。 在出貨系統(tǒng)中設(shè)計了，顯示購買貨物的共花錢 數(shù)。 在找零系統(tǒng)中設(shè)計了，顯示找零的貨幣數(shù)。 科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 7 頁 １．２．２ 實現(xiàn)自動售貨機(jī)的功能的設(shè)計思路 采用單片機(jī) MSC51系列中的 8751作為中央控制元件； 用 ； P1作為貨物選擇選擇端（采用 4*4行列式鍵盤做為選擇貨物端）； 采用兩個 8255A擴(kuò)展并行 I/O接口，實現(xiàn)掉出貨物功能 、 顯示功能 、 找錢功能； 8255A的片選輸入端。 １．２．３ 論文的內(nèi)容及擬解決的問題 從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、識別器判別人民幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。 識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通訊模塊。 通訊模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，啟動售貨機(jī)的面板控制，并等待顧客按鍵選擇商品。 顧客選擇商品后，售貨機(jī)自動把商品送出，等待顧客取走。 金額足夠多，售貨機(jī)將自動找回錢。 系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。 科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 8 頁 第二章 ．自動售貨機(jī)的系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 8751的介紹 在本次設(shè)計中，中央控制元件采用 MCS51 系列單片機(jī) 中的 8751。 8751 單片機(jī)是 Intel 公司生產(chǎn)的 MCS51 系列單片機(jī)中的一種，其特性與MCS51 單 片機(jī)基本一樣。 8751 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) : 8751 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線 。其中， 中央處理器 (CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是 8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。 8751 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控 制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 圖 8751 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8751 8751 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9 頁 MCS51 的引腳說明： 圖 8751 引腳圖 MCS51系列單片機(jī)中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP結(jié)構(gòu)， 上 圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 8751 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用 于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。， 4 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用。 [4] 貨幣識別系統(tǒng) 貨幣識別分別有對硬幣和紙幣的識別，由此在下文中分別介紹說明： 1,我國目前發(fā)行的 1 元 、 5 角和 1 角硬幣的金屬原材料是為造幣而專門使用的特殊合金，因此在它通過投幣入口進(jìn)入由電感和電容組成的特定高頻振蕩線路所產(chǎn)生的磁場時，金屬材質(zhì)和體積的體積的差別對電感量的影響大小也出現(xiàn)微弱差異，電感量的變化引起振蕩頻率的變化，與設(shè)定值進(jìn)行比較，確定某種硬幣后，經(jīng)窄帶選頻電路將頻率信號變?yōu)殡妷盒盘栞敵?，完成對金屬硬幣的識別。金屬 硬幣識別器種類繁多，但存幣退幣機(jī)構(gòu)基本上分為兩類：一類是平面是存幣，電磁閥退幣；另一類是圓筒式存幣，步進(jìn)機(jī)退幣。當(dāng)硬幣投入后經(jīng)過識別識別出電信號后，偽幣和異物被排出真幣按面值由幾組分配電磁閥分配到不同存幣腔體內(nèi)備用。當(dāng)收到退幣找零電信號后，通過退幣電磁閥或者退幣電機(jī)拉桿，將存幣腔內(nèi)下部依電信號程序退出，完成自動售貨機(jī)的退幣找零功能。 科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 10 頁 2,硬件數(shù)據(jù)采集設(shè)備的電源為發(fā)光二極光，所發(fā)出的光的波長峰值在紅外線波段，但不是單光譜，其中紅外光成分達(dá)到 90%以上，因此，光源輻射光中起主要作用的實際上是紅外輻射。實驗中對各 種紙幣的特征的識別也主要是根據(jù)紙幣的表面特征對紅外輻射的敏感。紅外輻射是光輻射中的一種類型，它具有普通光輻射的共性。這主要是因為不同的紙幣表面特征不同，所以在相同的光輻射下會呈現(xiàn)不同的反映，從而可以用來識別不同的紙幣，具體地說，首先，鈔票的紙張材料是特定的，所以同一種鈔票具有一定程度的共性；其次，鈔票表面的圖案差異，對于相同面值的鈔票而言，其表明的各種圖案相同，不同面值的鈔票之間表明圖案有較大區(qū)別