【文章內(nèi)容簡介】 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 位二進制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負責控制、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)，運算的中間結果或用戶定義的字型表。 圖 8751 內(nèi)部結構 11 MCS51 的引腳說明： 圖 8751 引腳圖 MCS51 系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP 結構，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 ， 4數(shù)據(jù)的傳輸。 組 8 位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用。 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、 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，與設定值進行比較，確定某種硬幣后，經(jīng)窄帶選頻電路將頻率信號變?yōu)殡妷盒盘栞敵觯瓿蓪?屬硬幣的識別。金屬硬幣識別器種類繁多，但存幣退幣機構基本上分為兩類：一類是平面是存幣，電磁閥退幣；另一類是圓筒式存幣，步進機退幣。當硬幣投入后經(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。當收到退幣找零電信號后，通過退幣電磁閥或者退幣電機拉桿，將存幣 12 腔內(nèi)下部依電信號程序退出，完成自動售貨機的退幣找零功能。 2． 硬件數(shù)據(jù)采集設備的電源為發(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，所以，根據(jù)所述的光的輻射理論，也可以根據(jù)它們對相同光輻射的不同反映來判斷起面值歸屬；再次，鈔票 流通過程中所造成的不同程度的污 .就會造成鈔票表面特征的變化。因此，光輻射可反映鈔票的新舊程度；另外，相對于尾部的鑒別，因為偽幣的一般無法 擁有 真鈔紙的特性， 而且，偽幣中的某些圖案達不到鈔票的實際標準，如水印是造紙過程中通過特殊工藝抄制上去的無色圖案，而偽鈔的水印則是通過一定方式軋印或掃描印上去的 ，這都能在鈔票對光輻射的接受信息中反映出來。 作為整個貨幣識別系統(tǒng)的核心部分，紙幣控制器必須有一顆功能相對較強的嵌入式 微處理器以及一系列外圍器件構成。 在這里選用的是 8751 單片機， 8751 擁有四個 I/O 口即 P0、 P P P3，它有兩個可編程的定時器 /計數(shù)器，分別稱為定時器 /計數(shù)器 0 和定時器 /計數(shù)器 1。它們都是 16 位加法計數(shù)結構，分別有 TH0 和 TL0 及 TH1 兩個 8 位計數(shù)器組成。 其主要功能是：處理器通過控制發(fā)光二級管發(fā)光，當紙幣進入時，入口處發(fā)光二極管投射過紙幣的光變強變化，被相應入口處的光電三極管 接受到后轉(zhuǎn)換成為電信號，傳給 8751 處理器，經(jīng)過判斷，處理器直接控制。 貨物選擇系統(tǒng) 貨物選擇系統(tǒng)主要通過鍵盤操作來完成。鍵盤是人機交換的裝置，價格低廉，使用方便，帶單片機應用系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。 按鍵按照 接口原理可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩類，它們的主要區(qū)別是識別鍵符及給出相應鍵碼的方法。編碼鍵盤主要用硬件來實現(xiàn)對鍵的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件來實現(xiàn) 13 鍵盤的定義與識別。 在單片機應用系統(tǒng)中，除了復位按鍵有專門的復位電路及專一的復位功能外其它按鍵都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數(shù)據(jù)的。當所設置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時，計算機應用系統(tǒng)應完成該按鍵所設定的功能。 出貨及顯示花錢數(shù)系統(tǒng) 由于還要實現(xiàn)顯示花錢數(shù)這項功能，這樣導致 I/O 接口緊張考 慮到 8751自身資源有限，并不能很好的滿足系統(tǒng)的要求，明顯需要實現(xiàn)并行接口擴展，在本設計中 采用了 8255A 實現(xiàn)擴展并行 I/O 接口功能。 8255A 是一個具有兩個 8位（ A口和 B口）和兩個 4 位（ C 口高 /低 4位）并行輸出輸入端口的接口芯片。 8255A 可作為提供 TTL 電平兼容接口，如打印機、 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換器、鍵盤以及需要同時兩位以上信息工作的一切形式的并行接口，還提供按位控制的功能。 8255A 能適應 CPU 與 I/O 接口之間的多種數(shù)據(jù)傳送控制方式要求，如無條件傳送，應答方式傳送和中斷方式傳送。 8255A 使用方 式字控制和位置 /復位控制字因而執(zhí)行功能很強。 其內(nèi)部結構如下： 圖 8255A 內(nèi)部結構圖 圖中 A A0 和 RD、 WR 及組合所實現(xiàn)的端口尋址各種結構功能 14 表 引腳功能 CS RD WR A1 A0 操作 0 1 0 0 0 向 A 口寫數(shù)據(jù) 0 1 0 0 1 向 B 口寫數(shù)據(jù) 0 1 0 1 0 向 C 口寫數(shù)據(jù) 0 1 0 1 1 寫控制字 0 0 1 0 0 從 A 口讀數(shù)據(jù) 0 0 1 0 1 從 B 口讀數(shù)據(jù) 0 0 1 1 0 從 C 口讀數(shù)據(jù) 1 X X X X 呈高阻態(tài) 0 1 1 X X 呈高阻態(tài) 0 0 0 X X 非法操作 8255A 的工作方式有三種，在本設計中只采用了方式 0 方式 0—— 基本的輸入 /輸出方式 8255A 的 PA、 PB、 PC7~ P3~0 可分別被定義為方式 0輸入或方式 0輸出。方式 0輸出具有所存功能，輸入沒有鎖存。方式 0適用于無條件傳 輸數(shù)據(jù)設備，雙方不需要握手信息，局可以使數(shù)據(jù)簡單的寫入或?qū)懗觥? 找錢及顯示找錢數(shù)系統(tǒng) 本設計中，貨幣識別器能識別 1元、 2元、 5 元貨幣。 并能實現(xiàn)貨幣累加功能。再通過投幣后，將會把產(chǎn)生的信號輸入給 8751 的 和 的引腳上，其中 控制貨幣的累加， 控制貨幣的有效時間 30 秒。在經(jīng)過 8751 處理后，將會在找錢輸出端產(chǎn)生與其相對應的信號輸出，控制所選錢的掉出，并實現(xiàn)找錢功能。 出錯報警系統(tǒng)簡介 在本設計中，只有在按鍵選錯的情況下，導致系統(tǒng)無法正常處理，才會出現(xiàn)報警現(xiàn)象 。當出現(xiàn)錯誤時候 ， 8751A 將會控制 8255A 的 PC 端輸出信號，再通過光電耦合，在這樣來驅(qū)動一個揚聲器工作，實現(xiàn)報警功能。 15 第三章．自動售貨機的系統(tǒng)軟件程序設計 自動售貨機貨幣識別系統(tǒng)程序流程圖 圖 識別貨幣系統(tǒng)程序流程圖 自動售貨機貨物選擇系統(tǒng)的程序流程圖 本設計中，分別設置了價格為 1 元、 2 元、 3 元不等的貨物，這里只列出 1 元貨物處理子程序的流程圖： 16 圖 按鍵選擇程序流程圖 17 18 19 圖 1 元錢貨物處理子程序流程圖 自動售貨機出貨，顯示 花錢數(shù)系統(tǒng)流 程圖 本設計設置了價格為 1元、 2 元、 3元不等的貨物，一共 12件。再通過按鍵選擇貨物后，將會把產(chǎn)生的信號輸入給 8255A 的 P1引腳上， 8255 接收信號后，經(jīng)過處理將會在貨物輸出端產(chǎn)生與其相對應的信號輸出，控制所選貨物的掉出 。 圖 報警功能驅(qū)動程序流程圖 20 由找錢系統(tǒng) 1 圖（圖見附錄）我們可以看到芯片 8255A 與 8751 的 相連，A0、 A1 分別與 74LS373 的 3Q、 4Q 相連。 當 3Q、 4Q 輸出不同組合時，則控制選擇了 8255A 的 PA、 PB、 PC 口，當取 10 時對應 PC 口輸入輸出；由于也受到 的控制，只有當 輸出為 0 時，才能選到該芯片 8255A。 最后我們可以計算出 PA、 PB、 PC 及控制口對應的地址分別為 BFF3H、BFF7H、 BFFBH 和 BFFH。