【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第 6 頁 第 3 章 自動(dòng)售 貨機(jī)的單片機(jī)控制及系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)以 8255 單片機(jī)為中心，需要一系列如電源電路、復(fù)位電路、振蕩電路保證其工作。先通過鍵盤采集消費(fèi)者所需商品信息，然后以電信號(hào)的形式傳給單片機(jī)。經(jīng)過運(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 8051 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。另外，余額不足時(shí)可以通過 LED 報(bào)警。當(dāng)受到外界撞擊時(shí)，由傳感器接收信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，直接啟動(dòng)報(bào)警裝置。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為三部分：即單片機(jī)信息檢測(cè)以及顯示部分，步進(jìn)電機(jī)控制部分，遇到外界撞擊報(bào)警部分 圖 31 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 我做的是第二部分，是在接受到單片機(jī)傳送來的商品信息后，通過控制 A 步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的方向以及圈數(shù)來選擇商品然后通過步進(jìn)電機(jī) B 來推動(dòng)商品。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)。如圖 32 所示 第 7 頁 圖 32步進(jìn)電機(jī)的控制 如 ：若要推動(dòng)商品 E 需要先轉(zhuǎn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)向右 3 個(gè)單位，然后步進(jìn)電機(jī) A 推動(dòng)商品，推動(dòng)結(jié)束后，步進(jìn)電機(jī) A 向左移動(dòng)三個(gè)單位，返回原來的位置，等待下次的推動(dòng)，則依次推動(dòng)結(jié)束。同樣推動(dòng)商品 B 需要先左移動(dòng)一個(gè)單位，然后步進(jìn)電機(jī) A 工作。其他都是同樣的工作原理。 復(fù)位電路 在每個(gè)用戶使用單片機(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)用戶的操作對(duì)本次用戶操作運(yùn)行的影響。51 的 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，持續(xù)時(shí)間要有 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上。例如：若 MCS51 單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為 12MHz，則復(fù)位脈沖寬度至少應(yīng)為 2us。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 33自動(dòng)上電復(fù)位電路 圖 34 人工按鈕復(fù)位電路 74LS373 74LS373 是一種帶輸出三態(tài)門的 8D 鎖存器。 1D~8D 為 8 個(gè)輸入端， 1Q~8Q 為 8 個(gè)輸出端。 第 8 頁 G 為數(shù)據(jù)鎖存控制端：當(dāng) G 為 “1” 時(shí)鎖存器輸出端同輸入端：當(dāng) G 由 “1”變 “0”時(shí)，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中 OE 為輸出允許端：當(dāng) OE 為 “0”時(shí)，三態(tài)門打開：當(dāng) OE 為 “1”時(shí)，三態(tài)門關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)。在 51 單片機(jī)系統(tǒng)中，常采用 74LS373 作為地址鎖存器使用，其連接方法為：輸出端 1D~8D 接至單片機(jī)的 PO 口，輸出端提供的是低 8 位地址， G 端接至單片機(jī)的地址鎖存允許信 ALE。輸出允許端 OE 接地，表示輸出三態(tài)門一直 打開。 圖 35 74LS373引腳圖 4LS373 的工作方式如表 31 H = 高電平 L = 低電平 Z = 高阻抗 X = 無 表 31 4LS373的工作方式 Dn LE OE On H H L H L H L L X L L Qo X X H Z* 第 9 頁 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 36 所示 圖 36 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。 1~8 引腳為單片機(jī) P1 口的 8 根引腳， 10~17 引腳為單片機(jī) P3 口的 8 根引腳， 21~28 引腳為單片機(jī) P2 口的 8 根引腳， 32~39 引腳為單片機(jī) P3 口的 8 根引腳，這三個(gè)口是單片機(jī)的基本輸入輸出口。 其中 P0 口在不接片外存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展 I/O 口時(shí)，可作為準(zhǔn)雙向輸入 /輸出口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O 口時(shí)， P0 口分時(shí)復(fù)用為低 8 位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。 P1 口可作為準(zhǔn)雙向 I/O 口使用。 P2 口一般可以用作準(zhǔn)雙向 I/O 口使用；在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O 口且尋址范圍超過256 字節(jié)時(shí) ， P2 口用作高 8 位地址線。 第 10 頁 P3 口處作為準(zhǔn)雙向 I/O 口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且 P3 口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入或第二功能。 P3 口的第二功能定義如表 32： 表 32 P3口的第二功能定義 引腳 第二功能 RXD 串行口輸入端 TXD 串行口輸出端 INT0 外部終端 0請(qǐng)求輸入端 ,低電平有效 INT1 外部終端 1請(qǐng)求輸入端 ,低電平有效 T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0技術(shù)脈沖輸入端 T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1技術(shù)脈沖輸入端 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸入端 ,低電平有效 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出端 ,低電平有效 9 引腳（ RST）是單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)線。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)。 18 引腳是單片機(jī)的 XTAL2 端口，接外部晶振的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端；對(duì)于 CHMOS 單片機(jī)，該引腳懸空不接。 19 引腳是單片機(jī)的 XTAL1 端口，接外部晶振的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于 CHMOS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。 29 引腳（ PSEN）是單片機(jī)的片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。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)通過數(shù)據(jù)總線從 P0 口讀取指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間， PSEN 信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。 30 引腳（ ALE/PROG）是單片機(jī)的地址鎖存有效信號(hào)輸出端。在接片外程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，單片機(jī) 的 ALE 端和鎖存器的 CE 端，用來選中該芯片。 31 引腳（ EA）為單片機(jī)片外程序存儲(chǔ)器選用端。該引腳低電平有效時(shí)，只選用片外程序存儲(chǔ)器，否則單片機(jī)上電或復(fù)位后選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。 驅(qū)動(dòng)電路 集成功率電子開關(guān) TWH8751 可直接由 TTL， CMOS 等數(shù)字電路直接驅(qū)動(dòng)，該器件開關(guān)速度快，工作頻率高（可以達(dá)到 ），控制功率比較大，內(nèi)部開關(guān)管反向擊穿電壓 第 11 頁 為 100v，加上散熱器后，通過的灌電流可以達(dá)到 3A，其輸出管采用集電極開路方式，可以根據(jù)負(fù)載要求選擇合適的電源電壓，片內(nèi)還沒有熱減流保護(hù) 電路。 Vi,Vo 分別為信號(hào)的輸入端和輸出端， V+為正電源的輸入端， GND 為接地端， St 為 選通控制端，該器件為數(shù)字邏輯開關(guān)，不是模擬開關(guān)。當(dāng) Sr 為高電平 “1”（大于 ）時(shí)，不論 Vi 端的電平為多少 其輸出級(jí)的達(dá)林頓管總是截至。當(dāng) St 端為低電平（不超過 ）時(shí)，輸出 V0 受 Vi 的控制，當(dāng)Vi 為高電平輸出級(jí)的達(dá)林頓管截止：當(dāng) Vi 為高電平 “1”時(shí)應(yīng)加限流電阻 Rs，因片內(nèi)電源與地之間設(shè)有一個(gè) 的穩(wěn)壓管， Rs 的值可以按照 mAVVcc10 ? 進(jìn)行估算。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。 圖 37斬波型功放電路 圖 37 中只給出了驅(qū)動(dòng) A 相繞組的功放電路， B， C 相的驅(qū)動(dòng)電路與之相同，該電路的工作原理是 ：環(huán)形分配器的輸出信號(hào) A 送到 TWH8751 的輸入端 Vi ， NE555 振蕩器產(chǎn)生 第 12 頁 頻率較高的載頻脈沖信號(hào) ，送到選