【文章內(nèi)容簡介】 類以及數(shù)量并確認； 3) 售貨機檢查是否有足夠的貨物并通過 LCD 提示等待顧客投幣； 4) 顧客投入貨幣，售貨機自動檢測金額是否足夠； 5) 金額足夠多，售貨機將推出顧客選擇的相應數(shù)量的商品，若金額不足則直接退還貨幣； 6) 推出商品，售貨機轉(zhuǎn)入找零系統(tǒng) 退出余幣； 7) 系統(tǒng)自動復位，完成售貨； ② 系統(tǒng)采用硬件設(shè)計思路如圖 ： 1) 采用單片機 80C51作 CPU； 2) 采用 口作為投幣的輸入端； 3) 采用 LCD1602 液晶為顯示模塊： 4) 采用 4*4 矩陣鍵盤連接 P1 口作為貨物選擇選擇端； 5) 采用 P0 口實現(xiàn)出貨、找零功能； 圖 自動售貨機系統(tǒng)原理圖 ③ 硬件端口的選擇思路： 1) 輸入：由于本設(shè)計模擬輸入功能是由 4*4 矩陣鍵盤來完成的，而鍵盤連 接在 80C51 的 P1 口上，則貨幣投入設(shè)定為： 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 自動售貨機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7 P1 口的按鍵值為 0X04 的時候代表 1 元貨幣的投入； P1 口的按鍵值為 0X05 的時候代表 5 元貨幣的投入； P1 口的按鍵值為 0X06 的時候代表 10 元貨幣的投入； P1 口的按鍵值為 0X07 的時候代表 20 元貨幣的投入； P1 口的按鍵值為 0X08 的時候代表 50 元貨幣的投入； P1 口的按鍵值為 0X09 的時候代表 100 元貨幣的投入； P1 口的按鍵值為 0X0f 的時候代表購物確定“ OK”按鈕； P1 口的按鍵值為 0X0e 的時候代表購物取消“ NO”按鈕； 本設(shè)計假定自動售貨機的商品種類為 8 種，價格為 8元。每一個價格代表一種商品且一經(jīng)售出就由外部電機自動完成補貨。規(guī)定每次最多只能購買 10 個。貨物選擇： P1 口的按鍵值為 OX00 的時候代表選擇貨物價格“ price+”； P1 口的按鍵值為 OX01 的時候代表選擇貨物價格“ price”； P1 口的按鍵值為 OX02 的時候代表選擇貨物數(shù)量“ num+”； P1 口的按鍵值為 OX03 的時候代表選擇貨物價格“ num”； 2) 輸出：選擇商品由 P0 口控制的相應 LED 指示燈： 選擇商品 1用 控制 D1LED 燈亮； 選擇商品 2用 控制 D2LED 燈亮； 選擇商品 3用 控制 D3LED 燈亮； 選擇商品 4用 控制 D4LED 燈亮； 選擇商品 5用 控制 D5LED 燈亮； 選擇商品 6用 控制 D6LED 燈亮； 選擇商品 7用 控制 D7LED 燈亮； 選擇商品 8用 控制 D8LED 燈亮； 3) 顯 示：本設(shè)計的顯示端口由 P2 端口和 （ RS）、 (RW)、 (E)控制 LCD1602 液晶來顯示購貨狀態(tài)，用 P0 口控制 LED 燈表示貨物種類。通過它可以顯示購貨的種類、數(shù)量、總價以及找零等。 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 8 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 80C51 的簡介 80C51 的基本概述 由 INTEL 公司出品的 MCS51 系列的 80C51 其實用性非常高 。由于它是采用CHMOS 的工藝技術(shù)制造，所以它是一款穩(wěn)定性很高的高性能 8位單片機，是 HCMOS中的最基本的產(chǎn)品之一。在制作工藝的程中不僅繼承和擴展了先前單片機的指令系統(tǒng)和體系結(jié)構(gòu)更是把 HMOS 的高速高密度的技術(shù)特點和 CHMOS 的低功耗特點相結(jié)合。為了滿足需求，在 80C51 內(nèi)部置入 CPU、 RAM（ 128 字節(jié)）、 I/O（ 32 個雙向輸入輸出）、定時器 /計數(shù)器（ 16 位）、串行通信口、兩級中斷結(jié)構(gòu)以及片內(nèi)時鐘震蕩電路。此外，它還可以通過選擇空閑和掉電的方式用于低功耗模式來進行工作，空閑模式下保持串行口、中斷系統(tǒng)、 RAM 和定時器正常工作而同時凍結(jié) CPU 來保證其正常運行。掉電模式下，自動保存 RAM 數(shù)據(jù)，時鐘震蕩停止、芯片的其他功能停止工作。 圖 80C51單片機內(nèi)部基本結(jié)構(gòu) 80C51 的引腳功能介紹 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 9 圖 80C51的引腳圖 80C51 單片機的 40 個引腳大致可分為 4 類：電源、時鐘、控制和 I/O 引腳。 ① 電源 : 1) VCC 芯片電源，接 +5V； 2) VSS 接地端。 ② 時鐘 :XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 ③ 控制線 :控制線共有 4 根： 1) ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 a. ALE 功能用來鎖存 P0口送出的低 8位地址； b. PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 2) PSEN:外 ROM 讀選通信號。 3) RST/VPD（復位 /備用電源）： a. RST（ Reset）功能是復位信號輸入端； b. VPD 功能是在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 4) EA/Vpp（內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源）： a. EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端； b. Vpp 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 ④ I/O線 :80C51 共有 4 個 8 位并行 I/O 端 口即 P0、 P P P3口，共 32攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 10 個引腳； P3 口還具有第二功能 —— 用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線） P0 口輸入時需要接上拉電阻才能置 1。 在每次使用單片機之前，我們都要使單片機復位，讓 CPU 以及其他功能部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，以消除上一次用戶的操作對本次用戶操作的影響。51 的 RST 引腳是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，持續(xù)時間要有 24 個時鐘周期以上。例如：若 MCS51 單片機的時鐘頻率為 12MHz，則復位脈沖寬度至少應為 2us。通常， 80C51 的復位有自動上電復位和人工按紐復位兩種 自動上電復位電路的工作原理是：電容在通電的時候相當于短路情況，導致RST 引腳上的電位為高電平，這樣電容會因為電阻被充電，然后 RST端逐漸降低電壓直到變?yōu)榈碗娖?，從而使單片機開始正常工作。由于自動售貨機的功能需求，本次設(shè)計采用自動上電復位電路。 LCD1602 字符型液晶簡介 LCD1602 的概述 LCD1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的 點陣 型液晶模塊。它由若干個 5X7 或者 5X11 等 點陣 字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好）。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。市面上字符液晶大多數(shù)是基于 HD44780液晶芯片的，控制原 理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶。液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在各類儀表和低功耗系統(tǒng)中得到廣泛的應用。根據(jù)顯示內(nèi)容可以分為字符型液晶，圖形液晶。根據(jù)顯示容量又可以分為單行 16字， 2 行 16 字，兩行 20 字等等。 LCD1602 的硬件結(jié)構(gòu) 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 11 圖 LCD1602的基本結(jié)構(gòu)圖 引腳說明： LCD1602一般是 16個引腳 第 1腳： VSS 為接地電源。 第 2腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3腳： VEE 為液晶顯示 器對比度調(diào)整端，通過連接電源正負來調(diào)節(jié)對比度的強弱。當連接電源正端時對比度最弱，反之連接負極則最高。對比度太高時會產(chǎn)生所謂的“鬼影”，在連接時可以通過接一個電位器來調(diào)整對比度。 第 4腳： RS為數(shù)據(jù)命令選擇端，電平為 H 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、電平為 L時選擇指令寄存器。 第 5腳： RW為讀寫選擇端，電平為 H 時進行讀操作，電平為 L時進行寫操作。 第 6腳： E端為使能端，當 E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15～ 16腳：空腳或背燈電源， 15腳背光正極， 16腳背光負極 。 LCD1602 的指令說明 ① LCD1602 的初始化設(shè)置： 1) 顯示模式設(shè)置如表 所示： 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 12 表 顯示模式設(shè)置 2) 顯示開 /關(guān)及光標位置如表 ： 表 顯示開 /關(guān)及光標位置 ② 數(shù)據(jù)控制：控制器內(nèi)部設(shè)有一個數(shù)據(jù)地址指針，可以根據(jù)它來訪問內(nèi)部的全部字節(jié)。 1) 數(shù)據(jù)指針設(shè)置如表 ： 表 數(shù)據(jù)指針設(shè)置 2) 讀數(shù)據(jù)：輸入時 RW 、 RS、 E均等于 H，輸出 D0D7=數(shù)據(jù) 3) 寫數(shù)據(jù)：輸入時 RW=L、 RS=H、 D0D7=數(shù)據(jù)、 E=高脈沖，輸出無； 4) 其他設(shè)置如表 ： 表 其他設(shè)置 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 13 ③ LCD1602 液晶模塊的讀寫指令： 1) 指令 1：清除顯示，指令碼為 01H，清楚顯示數(shù)據(jù)； 2) 指令 2：光標返回到地址 00H 即光標復位； 3) 指令 3：光標和顯示位置設(shè)置，光標按方向移動，高 /低電平右 /左移， S:屏幕上所有文字是否左移或右移，高電平移動，低電平不移動； 4) 指令 4：顯示開關(guān)控制 D：控制整體的顯示開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。 C:控制光標的開與關(guān)，高電平表示有光標，低電平表示無光標 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍； 5) 指令 5：光標或顯示移位 S/C ：高電平 時顯示移動的文字，低電平時移動光標； 6) 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時為雙行顯示， F：低電平時顯示 5X7的點陣字符，高電平時顯示 5X10 的顯示字符； 7) 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置； 8) 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置； 9) 指令 9：讀忙信號和光標地址 BF：忙標志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙； LCD1602 的基本時序操作 LCD1602 的基本時序操作以及對應的狀態(tài)和輸入輸出如表 所示： 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 14 表 基本時序操作及對應狀態(tài)的輸入輸出 LCD1602 的讀寫時序操作如圖 、 所示： 圖 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 15 圖 4*4 矩陣鍵盤簡介 4*4 矩陣鍵盤的概述 4*4 矩陣鍵盤又是 4*4 行列鍵盤，它是分別用 4條 I/O 線作為行線和列線組成的鍵盤。每個鍵的位置設(shè)置在 每條行線和列線在交叉處 上，可以知道 4*4 矩陣鍵盤共有 4*4=16 個按鍵。這樣的設(shè)置可以有效地提高單片機 I/O口的利用率，與獨立式按鍵相比大大降低了接口占用率。當設(shè)計過程中需要按鍵個數(shù)要 求比較大時，為了釋放出 I/O 端口來供其他連接需要時往往采用這種矩陣式按鍵來解決問題 。在 矩陣 鍵盤 中，行列線均通過一個按鍵加以連接取代了直接交叉相連。這樣，在很大的程度上增加了按鍵數(shù)，而直接將端口線連接在 鍵盤 上則會減少 一倍的按鍵數(shù)量。在需要很多按鍵的設(shè)計中采用矩陣鍵盤明顯地比獨立式按鍵更合理，而且行列線越多效果越明顯。 4 4 矩陣鍵盤的硬件結(jié)構(gòu) 圖 4*4矩陣鍵盤的基本結(jié)構(gòu)圖 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 16 在應用矩陣鍵盤的設(shè)計中要編譯程序的時候必定會計算出每個按鍵的接口地址是多少以方便編譯，在矩陣鍵盤的按鍵確定上我們可以采用兩種方法： ① 行掃描法： 行掃描法是我們常用的一種識別按鍵的方法，這種方法需要我們逐行逐列進行掃描查詢，分為兩個步驟： 1) 將連接的全部行線置為低電平，然后檢測所有列線的電位狀態(tài)