【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 8051引腳圖 硬幣驗(yàn)鈔系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬幣驗(yàn)鈔機(jī)構(gòu)用于檢測(cè)所投入的硬幣的真?zhèn)巍?duì)偽幣退回到硬幣退還口，如果是真幣則與原來的值累計(jì)，累計(jì)金額與20元相比較，如果累計(jì)值大于20元，則將此硬幣從退幣口退出。因?yàn)槲疫@個(gè)設(shè)計(jì)所要求的一次性投入幣值不能超過20元，如果一次性投入的幣值超過20元，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將此幣作為假幣處理，將其從相應(yīng)的退還口退出。如果一次性投入的幣值等于或者大于商品的售價(jià)，而貸物賀上又還保存有貨物的話，則按相應(yīng)的鍵可購(gòu)買要求的貨物。，由硬幣檢測(cè)部分、運(yùn)算控制部分、找零機(jī)構(gòu)裝置、自動(dòng)售貨機(jī)主體和接口部分組成。 設(shè)定價(jià)格運(yùn)算控制部分（微處理機(jī)）余額顯示自動(dòng)售貨機(jī)驗(yàn)鈔機(jī)構(gòu)1元5角找零機(jī)構(gòu)退還口硬幣 許可出售 選擇 硬幣信號(hào) 開始售貨假幣找零信號(hào) 有無(wú)找的零錢 硬幣驗(yàn)秒原理簡(jiǎn)圖 硬幣真?zhèn)蔚呐袆e和信號(hào)的采集 (1)硬幣制造系統(tǒng)的原理與算法硬幣制造時(shí)，不同幣值的硬幣含有不同的特殊合金材料。通過對(duì)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)廣泛流通的硬幣作的大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于每一種幣值的硬幣都有一特征振蕩頻率f與之對(duì)應(yīng)，各個(gè)特征頻率由硬幣的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、厚度、直徑等因素綜合決定的。首先將得到每一種幣值的硬幣的確定f1，在鑒別過程中，將測(cè)得的硬幣振蕩頻率與f1相比較，比較的結(jié)果就可確定硬幣的真?zhèn)?。在?shí)際過程中因?yàn)槠渌蛩貢?huì)使得得到的振蕩頻率在f1左右波動(dòng)，對(duì)此設(shè)定一個(gè)允許誤差范圍△f,如果f1△f≤f≤f1+△f,則認(rèn)為測(cè)得是真幣，如果不在此范圍之內(nèi)則當(dāng)成是偽幣。(2)傳感器采用電渦流式傳感器通常可以通過傳感器對(duì)硬幣的材質(zhì)、厚度、直徑、質(zhì)量、圖形圖案等特征進(jìn)行檢測(cè)，從而識(shí)別硬幣的真?zhèn)?。電渦流式傳感器是建立在電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)上工作的。 電渦流傳感器 等效電路 為了分析方便，可將硬幣中形成的電渦流等效為一個(gè)短路環(huán)中的電流，這樣線圈與硬幣可以等效為相互耦合的2個(gè)線圈。對(duì)空心線圈，R1為線圈的電阻，L1為線圈電感，R2為短路環(huán)的電阻，L2為短路環(huán)電感，M為線圈與短路環(huán)間的互感。與它們之間的距離、硬幣運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，也與硬幣的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、厚度、直徑等因素有關(guān)。由等效電路及基爾霍夫定律可以求得受硬幣的影響后，線圈的等效電感為： ①當(dāng)有硬幣通過線圈時(shí)，可以得到線圈電感的變化： ②于非軟磁材質(zhì)而言，電渦流效應(yīng)會(huì)使△L0；而對(duì)于軟磁材質(zhì)△L0，因此只要檢測(cè)出硬幣電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、厚度、直徑等因素對(duì)磁場(chǎng)的綜合影響就可以達(dá)到鑒別的目的。這里采用諧振法，把線圈作為電感接入電容三點(diǎn)式的振蕩電路中。由于本設(shè)計(jì)采用互補(bǔ)型算法，所以只需測(cè)量振蕩頻率就可以精確鑒別不同幣值的硬幣，從而識(shí)別偽幣?？梢郧蟮卯?dāng)沒有硬幣通過時(shí)的振蕩頻率f0及有硬幣影響時(shí)的振蕩頻率f1，C為振蕩回路中的電容。 ③ ④ (3) 振蕩原理圖 振蕩電路當(dāng)中斷口INTO產(chǎn)生低電平判別有東西投入的時(shí)候，檢測(cè)的光敏二極管D0被硬幣遮擋住，通過程序的判定可以知道D1沒有被遮擋住仍然保持高電平，則表明是硬幣口有硬幣投入，此時(shí)調(diào)用終端服務(wù)程序，測(cè)量振蕩頻率。定時(shí)器計(jì)數(shù)器T0作為計(jì)數(shù)器用來計(jì)算脈沖頻率。, KHz；相對(duì)應(yīng)的振蕩周期為2050μS、1016μS；其脈沖寬度為1025μS、58μS。此處單片機(jī)的晶振頻率取12MHz,則定時(shí)計(jì)數(shù)器T0用來計(jì)算一個(gè)脈沖的寬度，從00H開始累加其值為0A10H、05H08H才滿足是真幣的條件，并且單片機(jī)的處理速度也完全滿足要求，可以實(shí)現(xiàn)快速識(shí)別。：8051INT0發(fā)生中斷表示有硬幣投入 硬幣檢測(cè)原理 （4）硬幣鑒別系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要設(shè)計(jì)包括振蕩線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和幣道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。a. 振蕩線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：，以中斷方式通知單片機(jī)測(cè)量頻率，單片機(jī)從開始測(cè)量頻率到結(jié)束測(cè)量這時(shí)間內(nèi)，硬幣處于線圈中心，減少動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差。光敏二級(jí)管線圈硬幣 振蕩線圈結(jié)構(gòu) ：，M0為高靈敏度，低功耗的快速電磁鐵。當(dāng)單片機(jī)識(shí)別出硬幣為假幣時(shí)，打開電磁鐵M0；設(shè)硬幣從投入開始到M0這期間經(jīng)歷的時(shí)間為1s，當(dāng)振蕩頻率不滿足條件時(shí)，單片機(jī)控制電磁鐵開1s，假幣將會(huì)從退幣口直接退出,如果是真幣就直接送入到收幣裝置里。M0硬幣防震片收幣裝置 幣道結(jié)構(gòu)圖 ，經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)使帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，投入的紙幣會(huì)隨著傳送帶的運(yùn)動(dòng)將紙幣往里送。投幣口有一個(gè)光敏二級(jí)管D1，當(dāng)有紙幣投入光敏二級(jí)管會(huì)被遮擋住產(chǎn)生中斷，電機(jī)開始正方向運(yùn)轉(zhuǎn)。選用直流電動(dòng)機(jī)：36SZ01。參數(shù)為：、功率5W、電樞電壓24V、轉(zhuǎn)速300r/min、采用的齒輪減速傳動(dòng)比為50。此處帶輪的半徑是3cm，則速度是60r/min；，使其與帶輪的一邊對(duì)齊，（通過對(duì)電磁鐵的通電和斷電來實(shí)現(xiàn)此功能）；（剛好是帶輪開始運(yùn)轉(zhuǎn)1s到達(dá)）；(帶輪開始運(yùn)動(dòng)2s后到達(dá))。，詳細(xì)情況將在后面介紹。紙幣調(diào)整機(jī)構(gòu)八個(gè)磁頭八個(gè)光敏二級(jí)管紙幣 紙幣傳送示意圖 說明：八個(gè)磁頭和八個(gè)光敏二級(jí)管縱向排成一列 這里設(shè)計(jì)所采用的是新版人民幣5元、10元、20元,識(shí)別其真?zhèn)魏兔嬷档亩嗌偈强拷饘倬€的磁帶分布來確定的。我們對(duì)不同幣值的磁帶分布進(jìn)行規(guī)定， ，10元、20元的寬為7cm 。20元10元5元磁頭0~7 拾磁原理示意圖，陰影部分表示有磁，上面的黑框表示的是拾磁磁頭的位置布置，左邊對(duì)齊后按照以上的磁頭布置法，可以測(cè)出這三種紙幣的磁性分布情況。上面平均布置8個(gè)磁頭，當(dāng)有紙幣通過磁頭下方時(shí)開始拾磁，當(dāng)檢測(cè)到某一段有磁性分布時(shí)。紙幣開始通過磁頭到完全通過由軟件完成對(duì)磁信號(hào)的讀取處理，并做出真假和面值的判斷。磁頭0檢測(cè)信號(hào)信號(hào)放大與整形磁頭7檢測(cè)信號(hào)信號(hào)放大與整形8255A（3）的PC0口8255A（3）的PC7口 信號(hào)轉(zhuǎn)換由以上說明可知5元、10元、20元的磁信號(hào)從8255A(3)PC口讀入得到的信號(hào)應(yīng)該是66H、AAH、BBH。因?yàn)?元、10元、因此帶輪正轉(zhuǎn)開始1s后，紙幣到達(dá)磁頭下方，只要在1s之內(nèi)對(duì)其檢測(cè)如果無(wú)上述信號(hào)之一的話,則說明此幣是假幣，單片機(jī)控制帶輪反轉(zhuǎn)將紙幣從投入口直接退回給顧客，如果是真幣則還需要進(jìn)行下一步對(duì)其的殘缺情況進(jìn)行識(shí)別。：紙幣上金屬帶5元的紙幣磁頭 檢測(cè)過程示意圖 各種紙幣根據(jù)面值的不同，其大小也是不一樣的，但形狀都是標(biāo)準(zhǔn)的矩形。紙幣的破幣情況根據(jù)破損位置可以分為四角殘缺、四邊殘缺、中間殘缺、以及斷截面的四種情況，： 殘幣種類為了設(shè)計(jì)的方便、簡(jiǎn)單、成本低，我采用了光電檢測(cè)的辦法來解決以上殘幣的檢測(cè)問題。待檢測(cè)的紙幣通過傳送帶以恒定的速度傳遞。紙幣調(diào)整機(jī)構(gòu)八個(gè)磁頭八個(gè)光敏二級(jí)管紙幣齒素?zé)敉雇哥R紙幣上金屬帶10元、20元幣光敏二級(jí)管D2光敏二級(jí)管D25元的紙幣光敏二級(jí)管光敏二級(jí)管 D2 殘幣檢測(cè)過程示意圖將檢測(cè)所用的八個(gè)光敏二級(jí)管D2~，計(jì)算可知如果是完好無(wú)缺的紙幣，則從開始到達(dá)光敏二級(jí)管下方直至完全通過時(shí)，5元、10元、。 5元的紙幣（好幣）通過時(shí)只有最靠外的光敏二級(jí)管D2沒有被遮擋住，此時(shí)8255A(3)的PA口得到的輸入信號(hào)為FEH。，認(rèn)為這5元是有效，和先前投入的值累加，如果不超過20元?jiǎng)t繼續(xù)下面的操作。如果是累加值是超過20元的話，則將此幣當(dāng)成是假幣，帶輪反轉(zhuǎn)使其從投入口退出。同理10元、20元如果不是殘幣從8255A(3)的PA口得到的輸入信號(hào)為FFH；；，則5元、10元、20元分別需要檢測(cè)71次、74次、76次，在這些檢測(cè)次數(shù)之內(nèi)，從8255A(3)的PA口輸入的信號(hào)都必須滿足條件。 （1）設(shè)貨物架上最多存有4件貨物，貨物架采用的是上下兩面不封，四側(cè)封起來的六方體結(jié)構(gòu)利用齒輪齒條裝置連接貨物賀實(shí)現(xiàn)貨物架在軌道上的運(yùn)動(dòng)。貨物架分為四格，(足夠放一定體積的貨物)；當(dāng)采用電機(jī)為36F002—Ⅱ時(shí)，其各種參數(shù)分別為：相數(shù)步距角3176。、電壓27V、分配方式三相六拍、結(jié)構(gòu)尺寸：Φ3642（Φ4），㎏、105㎏.㎡；帶動(dòng)的半徑為3cm的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，要使貨物在軌道上運(yùn)動(dòng)一格的距離，使一件貨物送出，則必須要讓電機(jī)轉(zhuǎn)120176。，因此單片機(jī)發(fā)送給步進(jìn)電機(jī)的脈沖為40個(gè)。㎏,貨物架用塑料制造而成和電機(jī)一起的重量不超過1㎏，當(dāng)貨物架帶動(dòng)貨物運(yùn)動(dòng)與地面產(chǎn)生的摩擦力為F=μ㎎,取μ==3102 ，采用此步進(jìn)電機(jī)完全滿足條件。上端開口下端開口 貨物架結(jié)構(gòu) （2）找?guī)艡C(jī)構(gòu)采用的是曲柄滑塊的機(jī)構(gòu)，采用的傳動(dòng)比為1，當(dāng)齒輪運(yùn)動(dòng)半圈后從右邊推出了一枚五角或1元的硬幣。當(dāng)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)半圈滑塊往回運(yùn)動(dòng)，由于其特殊結(jié)構(gòu)會(huì)從反方向推出一枚五角或一元的硬幣，這樣一個(gè)行程送出一枚硬幣。由于受到的阻力矩較小，步進(jìn)電機(jī)可采用36F002—Ⅱ型號(hào)，則每推出一枚硬幣需要轉(zhuǎn)動(dòng)180176。則單片機(jī)要發(fā)60個(gè)脈沖給對(duì)應(yīng)的輸出口才能找出一枚硬幣。 找硬幣機(jī)構(gòu)硬幣落 外觀設(shè)計(jì)根據(jù)電路板、所裝商品、占地面積等各種因素的綜合考慮，設(shè)計(jì)出智能自動(dòng)售貨的外觀,如圖32所示。此產(chǎn)品高180cm，長(zhǎng)100cm，寬90cm。便于安放，節(jié)約占地面積的同時(shí)又可容納多種商品，可安放在各種公共場(chǎng)合，表面也可以植入商家多種廣告，達(dá)到額外盈利的目的。①②③④⑤⑥①：正面櫥窗 ②：出貨箱體 ③：投幣口④：顯示燈 ⑤：選擇鍵盤 ⑥：退幣口 自動(dòng)售貨機(jī)的外觀設(shè)計(jì)第四章 自動(dòng)售貨機(jī)的系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) 自動(dòng)售貨機(jī)選擇商品系統(tǒng)流程圖 選擇商品流程圖1自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程為：待機(jī)狀態(tài)→顧客按“購(gòu)物”按鈕→系統(tǒng)等待顧客選擇商品→顧客選擇商品→等待顧客投幣→顧客投幣→確定是否大于商品價(jià)格→系統(tǒng)推出商品→轉(zhuǎn)入找零→完成待機(jī)。 選擇商品流程圖2 自動(dòng)售貨機(jī)投幣系統(tǒng) 投幣系統(tǒng)流程圖1 投幣系統(tǒng)流程圖2 出貨系統(tǒng)推貨系統(tǒng)即為從投幣系統(tǒng)直接跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的推貨口，不需流程圖。出貨口 找零系統(tǒng) 找零系統(tǒng)流程圖第五章 程序調(diào)試及仿真設(shè)計(jì)好之后還需要對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和仿真。需要用到的軟件有“51匯編集成開發(fā)環(huán)境”“”“Proteus物理元件仿真軟件”。 51開發(fā)環(huán)境調(diào)試程序“51匯編集成開發(fā)環(huán)境”主要用于調(diào)試匯編語(yǔ)言，將匯編語(yǔ)言輸入此程序之后對(duì)程序進(jìn)行編