【正文】 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）自動(dòng)售貨機(jī)的電氣控制系統(tǒng)摘 要提出并實(shí)現(xiàn)一套通過(guò)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)售貨系統(tǒng)。設(shè)計(jì)專題（畢業(yè)論文） 指 導(dǎo) 教 師 魯佳 系（部）主 任 年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)記錄 電力工程 系 機(jī)電一體化專業(yè)，學(xué)生 董俊英 于 年 月 日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）（說(shuō) 明 書(shū)）題 目：自動(dòng)售貨機(jī)的電氣控制系統(tǒng)姓 名： 董俊英 編 號(hào)： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文） 任 務(wù) 書(shū)姓名 董俊英 專業(yè) 機(jī)電一體化 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 年 月 日設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始日期 年 月 日設(shè)計(jì)（論文）完成日期 年 月 日設(shè)計(jì)（論文）題目： 自動(dòng)售貨機(jī)的電氣控制系統(tǒng) A編制設(shè)計(jì) B設(shè)計(jì)題目： 自動(dòng)售貨機(jī)的電氣控制系統(tǒng) 專題（論文）題目： 指導(dǎo)老師： 魯佳 答辯委員會(huì)根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會(huì)討論評(píng)定，給予學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)? 。其主要目的是為當(dāng)前的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)提出一種可行的改進(jìn)方案，擴(kuò)展其功能，系統(tǒng)主要是由三部分組成：步進(jìn)電機(jī)、51單片機(jī)、以及中間的接口電路，可以使自動(dòng)售貨機(jī)的功能更加完善，更加有利于自動(dòng)售貨機(jī)的多樣化發(fā)展。自動(dòng)售貨機(jī)的出現(xiàn)解決了這些難題。投資風(fēng)險(xiǎn)低，收益高。如此多的優(yōu)點(diǎn)使得自動(dòng)售貨機(jī)在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。第一章 自動(dòng)售貨機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)狀日本：各種自動(dòng)售貨機(jī)保有量超過(guò) 600 萬(wàn)臺(tái)，平均 20 人一臺(tái)，世界普及率第一。美國(guó)：總的機(jī)器保有量大致和日本相當(dāng)， 2000 年通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)實(shí)現(xiàn)的銷(xiāo)售額達(dá)到 250 億美元，其中 OCS（office Coffee Service）的銷(xiāo)售額排第六位。在 2001 年韓國(guó)生產(chǎn)的自動(dòng)售貨機(jī)中 OCS 占 % ，排第一位，咖啡自動(dòng)售貨機(jī)占 % ，排第三位，僅次于 % 的充電自動(dòng)售貨機(jī)。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀保有量約 2 萬(wàn)臺(tái)，且品種單一，主要以瓶飲料售貨機(jī)為主，技術(shù)質(zhì)量還未完全過(guò)關(guān)，生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)成本較高，收益也不高。但由于隨中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的巨大進(jìn)步，自動(dòng)售貨機(jī)的實(shí)際需求已相當(dāng)大。所設(shè)計(jì)的環(huán)形分配器電路具備“自啟動(dòng)”功能，即當(dāng)環(huán)形分配器輸出在全“0”或全“1”。錢(qián)幣裝置是售貨機(jī)的核心，其主要功能是確認(rèn)投入錢(qián)幣的真?zhèn)?，分選錢(qián)幣的種類，計(jì)算金額。指示裝置用以指示顧客所選商品的品種。一般售貨機(jī)的錢(qián)幣裝置由投幣口、選別裝置、確認(rèn)錢(qián)幣的檢查裝置、計(jì)算金額的計(jì)算裝置和找錢(qián)裝置組成。左、右兩個(gè)螺旋體通過(guò)一對(duì)齒輪嚙合，圖! 中左螺旋體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)右螺旋體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。由于采用雙螺旋體向上（相對(duì)于兩螺旋體靠近點(diǎn)）旋轉(zhuǎn)，對(duì)貨物的作用力，除了向前的推力外，還有向上和向貨道兩側(cè)的分力，保證了出貨的可靠性。圖21雙螺旋體出貨機(jī)構(gòu)圖當(dāng)消費(fèi)者選擇所需商品投幣后，單片機(jī)系統(tǒng)首先對(duì)貨幣進(jìn)行識(shí)別，確認(rèn)有效后，對(duì)所選商品所在的貨道發(fā)出出貨指令，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)貨道的驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一圈，完成出貨動(dòng)作。 自動(dòng)售貨機(jī)的結(jié)構(gòu)及組成1． 雙螺旋體出貨機(jī)構(gòu)雙螺旋體出貨機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)所售商品合理選擇螺旋體的材料、鋼絲直徑、螺旋體直徑和螺距，具體設(shè)計(jì)、計(jì)算方法可參考有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中彈簧的設(shè)計(jì)。對(duì)此，在螺旋體的加工過(guò)程中，特別是對(duì)螺旋體的熱處理方法、工藝，應(yīng)該給予足夠重視?；鼗饡r(shí)最好采用專用工裝或注意螺旋體的擺放。加熱元件選用了管狀電加熱棒，絕緣可靠，安全性好。制冷部分采用全封閉式壓縮機(jī)，冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)采用風(fēng)扇強(qiáng)制換熱方式，制冷功率600W。3. 讀寫(xiě)器讀寫(xiě)器由單片機(jī)、專用智能讀寫(xiě)模塊和感應(yīng)天線組成，并配有與PC的通訊接口、打印口、I/O口等接口。4．電氣控制系統(tǒng)該控制系統(tǒng)借鑒分布式并行計(jì)算系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，分3個(gè)模塊獨(dú)立開(kāi)發(fā)，包括主控模塊、用戶管理模塊、執(zhí)行電機(jī)控制模塊。使用IIC串行通訊協(xié)議互相通訊?？蓴U(kuò)充的輸入方式有硬幣器和紙幣器的輸入，輸出方式為數(shù)碼管和蜂鳴器輸出，或者液晶屏輸出。7. 電氣控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖22）圖22電氣控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖 自動(dòng)售貨機(jī)的工作要求 自動(dòng)售貨機(jī)能銷(xiāo)售五種商品：A，B，C，D，E 假設(shè)每種商品數(shù)量無(wú)限。若總幣值小于顧客需要的商品單價(jià)時(shí)，報(bào)警顯示總額，機(jī)器提示“余額不足”等待繼續(xù)輸入或者取消交易。 如果投入的硬幣達(dá)到或大于所要購(gòu)買(mǎi)商品的價(jià)格，就不必再投入硬幣了，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)發(fā)出一個(gè)指示信號(hào)使接受硬幣的裝置不再接收新的硬幣?；蛘咴谠O(shè)定時(shí)間內(nèi)，總投幣值不足顧客購(gòu)買(mǎi)的商品單價(jià)時(shí)，若需要取消交易則可按取消鍵，售貨機(jī)按不足錢(qián)數(shù)處理，退還全部硬幣。 顧客一次只能購(gòu)買(mǎi)一種商品的一個(gè)，若需要更多商品，需要重復(fù)操作。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。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)。先通過(guò)鍵盤(pán)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)。另外，余額不足時(shí)可以通過(guò)LED報(bào)警。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(lái)的商品信息后，通過(guò)控制A步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的方向以及圈數(shù)來(lái)選擇商品然后通過(guò)步進(jìn)電機(jī)B來(lái)推動(dòng)商品。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(lái)的位置，等待下次的推動(dòng)，則依次推動(dòng)結(jié)束。其他都是同樣的工作原理。51的RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。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。 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(kāi)后，電源通過(guò)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(kāi)始正常工作。 74LS373 74LS373 是一種帶輸出三態(tài)門(mén)的8D鎖存器。G為數(shù)據(jù)鎖存控制端：當(dāng)G為“1” 時(shí)鎖存器