【正文】 ement scheme, to expand its function, system is mainly posed of three parts: the step motor, 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(dòng)售貨機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 5 發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)狀 5 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 5第二章 自動(dòng)售貨機(jī)的構(gòu)成及工作要求 7 自動(dòng)售貨機(jī)的結(jié)構(gòu)及組成 7 自動(dòng)售貨機(jī)的工作要求 9第三章 自動(dòng)售貨機(jī)的單片機(jī)控制 10第四章 自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 復(fù)位電路 12 74LS373 13 單片機(jī)引腳介紹 14 驅(qū)動(dòng)電路的選擇 16第五章 執(zhí)行裝置的選擇及其原理 19 電機(jī)的選擇 19 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 20 步進(jìn)電機(jī)控制的輸出字表 21第六章 單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的接口電路設(shè)計(jì) 23 芯片引腳及其內(nèi)部說(shuō)明 23 8255的操作方式 24 讀/寫(xiě)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(dòng)售貨機(jī)軟件設(shè)計(jì) 28參 考 文 獻(xiàn) 31致 謝 32引 言 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，傳統(tǒng)的固定地點(diǎn)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(wù)地點(diǎn)，地理?xiàng)l件的限制；而且在服務(wù)時(shí)間上不能最大限度的服務(wù)于消費(fèi)者。工作人員唯一所需要做的就是添加商品取走貨幣。 1990 年通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)實(shí)現(xiàn)的銷(xiāo)售額即已達(dá)到 5 兆日元。瓶罐飲料自動(dòng)售貨機(jī)和復(fù)合型自動(dòng)售貨機(jī)（同機(jī)銷(xiāo)售瓶罐飲料和熱咖啡）都僅占 % ，并列第四位。過(guò)去的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)組成如圖11所示：圖11步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)框圖其工作原理是：時(shí)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(shí)鐘脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換A，B，C三相繞組所需的順序控制信號(hào)，經(jīng)各自的功率放大電路放大后，加到電機(jī)的三相繞組上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，步進(jìn)電機(jī)就前進(jìn)一步，時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路一般由多諧振蕩器有“自動(dòng)”和“手動(dòng)”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(jìn)電機(jī)專(zhuān)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。如果投入的金額達(dá)到購(gòu)買(mǎi)物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號(hào)，并找出余錢(qián)。 該自動(dòng)售貨機(jī)采用雙螺旋體出貨機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖21所示）主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速器、螺旋體掛輪、螺旋體、貨道等組成。特別是對(duì)液體軟包裝貨物而言，不易發(fā)生“卡貨”故障。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(xué)指標(biāo)，但對(duì)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。2. 加熱（制冷）裝置及控制該部分統(tǒng)稱(chēng)為溫度控制裝置。加熱、制冷采用同一個(gè)風(fēng)道、風(fēng)扇及溫控器，加熱、制冷的切換由一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)完成。整個(gè)控制系統(tǒng)組成1個(gè)小型的分布式網(wǎng)絡(luò)。6．執(zhí)行電機(jī)控制模塊該模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)主控命令的檢測(cè)、分析、應(yīng)答，從而確定執(zhí)行電機(jī)的矩陣位置，并啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，驅(qū)動(dòng)雙螺旋出貨機(jī)構(gòu)，完成自動(dòng)售貨。機(jī)器內(nèi)1元和2元的找零硬幣無(wú)限。 當(dāng)顧客完成一次購(gòu)買(mǎi)后或按錯(cuò)按鈕后，顯示余額等待繼續(xù)輸入或者找回余額。此接口電路可選用可編程并行接口芯片8255，8255的PA口的PA0，PA1，PA2，控制x軸的三相步進(jìn)電機(jī)，8255的PB0，PB1，PB2控制y軸三相步進(jìn)電機(jī)。經(jīng)過(guò)運(yùn)算分析處理后單片機(jī)一邊將數(shù)據(jù)傳給數(shù)碼管進(jìn)行顯示，一邊通過(guò)8255控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而推出顧客所需商品，達(dá)到售貨目的。即A電機(jī)控制X方向選擇B電機(jī)控制Y方向的推動(dòng)。 復(fù)位電路 在每個(gè)用戶(hù)使用單片機(jī)之前，我們都得使單片機(jī)復(fù)位，使中央處理器CPU以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，以消除上一個(gè)用戶(hù)的操作對(duì)本次用戶(hù)操作運(yùn)行的影響。通常，8051的復(fù)位有自動(dòng)上電復(fù)位和人工按紐復(fù)位兩種，圖六、圖七分別顯示出了它們的電路 圖43自動(dòng)上電復(fù)位電路 圖44 人工按鈕復(fù)位電路自動(dòng)上電復(fù)位電路的工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過(guò)電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開(kāi)始正常工作。 1D~8D為8個(gè)輸入端， 1Q~8Q為8個(gè)輸出端。圖45 74LS373引腳圖4LS373 4LS373的工作方式DnLEOnHHLHLHLLXLLQoXXHZ*H = 高電平L = 低電平Z = 高阻抗X = 無(wú) 單片機(jī)引腳介紹本次設(shè)計(jì)采用89C51單片機(jī)，其引腳如圖46所示圖46 89C51單片機(jī)引腳8051單片機(jī)是40引腳雙列直插式的芯片，由左到右按U字形依次編號(hào)，則20引腳接地，40引腳接Vcc高電頻。P1口可作為準(zhǔn)雙向I/O口使用。上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，當(dāng)該引腳上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平后，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。19引腳是單片機(jī)的XTAL1端口，接外部晶振的一端。每個(gè)機(jī)器周期該信號(hào)有兩次有效，低電平有效的時(shí)候，單片機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)從P0口讀取指令或常數(shù)。31引腳（EA）為單片機(jī)片外程序存儲(chǔ)器選用端。所以場(chǎng)效應(yīng)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。方案二 使用集成功率放大開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成的斬波型功放電路集成功率電子開(kāi)關(guān)TWH8751 可直接由TTL，CMOS等數(shù)字電路直接驅(qū)動(dòng)，該器件開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高（），控制功率比較大，內(nèi)部開(kāi)關(guān)管反向擊穿電壓為100v，加上散熱器后，通過(guò)的灌電流可以達(dá)到3A，其輸出管采用集電極開(kāi)路方式，可以根據(jù)負(fù)載的要求選擇合適的電源電壓，片內(nèi)還沒(méi)有熱減流保護(hù)電路。由于輸出級(jí)的達(dá)林頓管的反向擊穿電壓可以達(dá)到100V，所以輸出級(jí)可以不與V+共電源，而是根據(jù)需要加80V~~~~100V的高壓于負(fù)載上。比較 斬波功放電路與普通單電壓功放電路相比較，前者的工作效率可以提高百分之三十 左右 ，力矩可以提高百分之十到百分之二十五左右。第五章 執(zhí)行裝置的選擇及其原理 電機(jī)的選擇方案一 采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制。 方案二 采用直流電動(dòng)機(jī)控制。其控制信號(hào)為模擬信號(hào)，需要將單片機(jī)輸出的序列脈沖轉(zhuǎn)換，延長(zhǎng)了控制時(shí)間，將難以控制其精確位置，系統(tǒng)穩(wěn)定性也比較差。步進(jìn)電機(jī)又叫脈沖電機(jī)，它是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移的機(jī)電數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器。因此，指令脈沖可否被可靠的執(zhí)行，基本上取決于步進(jìn)電機(jī)的性能。步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)過(guò)程表示為，其定子的每相都有一對(duì)磁極，每個(gè)磁極都只有一個(gè)齒，即磁極本身，故三相步進(jìn)電機(jī)有三對(duì)磁極一共是6個(gè)齒；其轉(zhuǎn)子有4個(gè)齒，B，C，分別對(duì)步進(jìn)電機(jī)的A，B，C，相繞組通電。 當(dāng)開(kāi)關(guān)C斷開(kāi)，A接通后，由于A相繞組磁極和轉(zhuǎn)子1，3號(hào)之間的磁力線(xiàn)的專(zhuān)用使轉(zhuǎn)子1，3號(hào)齒和A相繞組磁極對(duì)齊，這時(shí)轉(zhuǎn)子的0，2號(hào)齒和B，C 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。從上面分析看出，該三相步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距需要三拍操作。當(dāng)“0”時(shí)，相應(yīng)的繞組斷電。X軸步進(jìn)電機(jī)輸出字表Y軸步進(jìn)電機(jī)輸出字表存儲(chǔ)地址標(biāo)號(hào)PA口輸出字存儲(chǔ)地址標(biāo)號(hào)PB口輸出字ADX100000001=01HADY100000001=01HADX200000011=03HADY200000011=03HADX300000010=02HADY300000010=02HADX400000110=06HADY400000110=06HADX500000100=04HADY500000100=04HADX600000101=05HADY600000101=05H顯然，若要控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)。第六章 單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的接口電路設(shè)計(jì) 8255是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛被采用的可編程外部I/O擴(kuò)展芯片。使8255A輸出數(shù)據(jù)或者狀態(tài)信息到CPU6片選端A1，A08，9地址總線(xiàn)的最低2位。對(duì)C口甚至可按位實(shí)現(xiàn)置位或者復(fù)位。 8255的口操作狀態(tài)A1 A0 輸入操作（讀）0 0 0 1 0A口——數(shù)據(jù)總線(xiàn)0 1 0 1 0B口——數(shù)據(jù)總線(xiàn)1