【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一種商品的一個(gè)，若需要更多商品，需要重復(fù)操作。第三章 自動(dòng)售貨機(jī)的單片機(jī)控制 采用單片機(jī)控制，主要取代脈沖分配器，而給步進(jìn)電機(jī)提供電源的驅(qū)動(dòng)電路必不可省，同時(shí)用單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的走步數(shù)，轉(zhuǎn)向以及速度控制等。步進(jìn)電機(jī)控制，用單片機(jī)同時(shí)控制x軸和y軸兩臺(tái)三相步進(jìn)電機(jī)，控制接口如圖31所示。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)。只要確定了步進(jìn)電機(jī)的工作方式，就可以控制各相繞組的通電順序，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。圖31兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)控制接口示意圖第四章 自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)以8051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。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41 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖第二部分，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42所示 圖42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)開始正常工作。 人工按鈕復(fù)位的工作原理是：按鈕按下后，電容兩端被短路，RST端電壓上為高電平，單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，按鈕斷開后，電源通過電阻R1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)開始正常工作。 本次單片機(jī)采用自動(dòng)上電復(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。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)輸入鎖存器中為輸出允許端：當(dāng)為“0”時(shí)，三態(tài)門打開：當(dāng)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。輸出允許端接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。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 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。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。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)電路的選擇方案一 使用功率場(chǎng)效應(yīng)管的單電壓功放電路單電壓功率放大電路是步進(jìn)電機(jī)控制中最簡(jiǎn)單的一種驅(qū)動(dòng)電路，圖十一是一相繞組驅(qū)動(dòng)電路的原理圖（其他各相繞組的驅(qū)動(dòng)電路與此相同）。圖中，T是功率場(chǎng)效應(yīng)管，L1是步進(jìn)電機(jī)一相繞組電感，RD為場(chǎng)效應(yīng)管的漏極限流電阻，D為續(xù)流二極管，為繞組提供放電回路，工作原理是：當(dāng)環(huán)形分配器輸出的信號(hào)v01為高電平時(shí)，T為 飽和導(dǎo)通，繞組L1中產(chǎn)生電流v01為低電平時(shí)，T截至，L1中的電流消失。所以場(chǎng)效應(yīng)管工作在開關(guān)狀態(tài)。功放電路的負(fù)載是電機(jī)繞組，屬于感性負(fù)載，當(dāng)功放管T從飽和變截至?xí)r，由于繞組中的電流不會(huì)改變，從而會(huì)在繞組中產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的反電勢(shì)，這個(gè)反電勢(shì)和電源Vcc一起 疊加在功放管T的漏極上，很容易將功放管擊穿，故將二極管D接在T的漏極D和電源Vcc之間，使得T在截至瞬間，電機(jī)繞組產(chǎn)生的反電勢(shì)能通過續(xù)流二極管D瀉放，從而保護(hù)功放管不受損害。同時(shí)，功放管應(yīng)該選用反向耐壓高的管子。IRF640 是VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管，它的典型參數(shù)是：Vds=200v，Rds（on）=，Id=18A，作為普通電機(jī)的功放管是非常理想的。方案二 使用集成功率放大開關(guān)器件構(gòu)成的斬波型功放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（），控制功率比較大，內(nèi)部開關(guān)管反向擊穿電壓為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)載的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。TWH8751的引腳如圖47所示，圖47 TWH8751引腳圖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”（）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（）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，Rs 的值可以按照 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