【正文】 與 數(shù)據(jù) 存 儲 器 合 二 為 一 的 結(jié) 構(gòu) ， 即 普 林 斯 頓 (Princeton)結(jié)構(gòu) 。 INTEL 的 MCS51 系列 單 片 機 采 用 的 是 哈 佛 結(jié) 構(gòu) 的 形 式 ， 而 后 續(xù) 產(chǎn) 品16 位 的 MCS96 系 列 單 片 機 則 采 用 普 林 斯 頓 結(jié) 構(gòu) 。MCS51 的 引 腳 說 明 ：87518751 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 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(jié) 構(gòu) ， 右圖 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 ， 4組 8 位 共 32 個 I/O 口 ， 中 斷 口 線 與 P3 口 線 復(fù) 用 。 現(xiàn) 在 我 們 對 這 些 引 腳 的 功 能 加 以 說 明 ： 如 圖 Pin9:RESET/Vpd 復(fù) 位 信 號 復(fù) 用 腳 ， 當(dāng) 8051 通 電 ， 時 鐘 電 路 開 始 工 作 ， 在 RESET 引 腳上 出 現(xiàn) 24 個 時 鐘 周 期 以 上 的 高 電 平 ， 系 統(tǒng) 即 初 始 復(fù) 位 。 初 始 化 后 ， 程 序 計 數(shù) 器 PC 指 向0000H， P0P3 輸 出 口 全 部 為 高 電 平 ， 堆 棧 指 針 寫 入 07H， 其 它 專 用 寄 存 器 被 清 “0”。 RESET 由高 電 平 下 降 為 低 電 平 后 ， 系 統(tǒng) 即 從 0000H 地 址 開 始 執(zhí) 行 程 序 。 然 而 ， 初 始 復(fù) 位 不 改 變RAM（ 包 括 工 作 寄 存 器 R0R7） 的 狀 態(tài) ， 8751 的 初 始 態(tài) 。8751 的 復(fù) 位 方 式 可 以 是 自 動 復(fù) 位 ， 也 可 以 是 手 動 復(fù) 位 ， 見 下 圖 4。 此 外 ， RESET/Vpd 還 是 一 復(fù)用 腳 ， Vcc 掉 電 其 間 ， 此 腳 可 接 上 備 用 電 源 ， 以 保 證 單 片 機 內(nèi) 部 RAM 的 數(shù) 據(jù) 不 丟 失 。 圖 復(fù) 位 鍵 的 連 接 圖Pin30:ALE/PROG 當(dāng) 訪 問 外 部 程 序 器 時 ， ALE(地 址 鎖 存 )的 輸 出 用 于 鎖 存 地 址 的 低 位 字 節(jié) 。而 訪 問 內(nèi) 部 程 序 存 儲 器 時 ， ALE 端 將 有 一 個 1/6 時 鐘 頻 率 的 正 脈 沖 信 號 ， 這 個 信 號 可 以 用 于 識 別單 片 機 是 否 工 作 ， 也 可 以 當(dāng) 作 一 個 時 鐘 向 外 輸 出 。 更 有 一 個 特 點 ， 當(dāng) 訪 問 外 部 程 序 存 儲 器 ，ALE 會 跳 過 一 個 脈 沖 。 如 果 單 片 機 是 EPROM， 在 編 程 其 間 ， PROG將 用 于 輸 入 編 程 脈 沖 。Pin29:PROG 當(dāng) 訪 問 外 部 程 序 存 儲 器 時 ， 此 腳 輸 出 負(fù) 脈 沖 選 通 信 號 ， PC 的 16 位 地 址 數(shù) 據(jù)將 出 現(xiàn) 在 P0 和 P2 口 上 ， 外 部 程 序 存 儲 器 則 把 指 令 數(shù) 據(jù) 放 到 P0 口 上 ， 由 CPU 讀 入 并 執(zhí) 行 。Pin31:EA/Vpp 程 序 存 儲 器 的 內(nèi) 外 部 選 通 線 ， 8051 和 8751 單 片 機 ， 內(nèi) 置 有 4kB 的 程 序 存儲 器 ， 當(dāng) EA 為 高 電 平 并 且 程 序 地 址 小 于 4kB 時 ， 讀 取 內(nèi) 部 程 序 存 儲 器 指 令 數(shù) 據(jù) ， 而 超 過 4kB地 址 則 讀 取 外 部 指 令 數(shù) 據(jù) 。 如 EA 為 低 電 平 ， 則 不 管 地 址 大 小 ， 一 律 讀 取 外 部 程 序 存 儲 器 指 令 。顯 然 ， 對 內(nèi) 部 無 程 序 存 儲 器 的 8031,EA 端 必 須 接 地 。在 編 程 時 ， EA/Vpp 腳 還 需 加 上 21V 的 編 程 電 壓 。4 貨 幣 識 別 系 統(tǒng) 硬 幣 的 識 別 原 理 及 其 存 退 機 構(gòu) 簡 述我 國 目 前 發(fā) 行 的 1 元 、 5 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(shè) 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 為 電 壓 信 號 輸 出 ， 完 成 對 金 屬 硬 幣 的 識 別 。金 屬 硬 幣 識 別 器 種 類 繁 多 ， 但 存 幣 退 幣 機 構(gòu) 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(dāng) 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(dāng) 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 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 。 紙 幣 識 別 系 統(tǒng) 原 理 及 其 設(shè) 計 紙 幣 器 數(shù) 據(jù) 采 集 設(shè) 備 的 基 本 原 理 及 設(shè) 計硬 件 數(shù) 據(jù) 采 集 設(shè) 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 損 ， 就 會 造 成 鈔 票表 面 特 征 的 變 化 ， 接 受 光 輻 射 的 特 性 就 是 有 所 變 化 。 因 此 ， 光 輻 射 可 以 反 映 鈔 票 的 新 舊 程 度 ； 另 外 ，相 對 于 偽 幣 的 鑒 別 ， 因 為 偽 幣 的 紙 張 一 般 都 無 法 滿 足 真 鈔 的 紙 張 特 性 ， 而 且 ， 偽 幣 中 某 些 圖 案 達 不到 鈔 票 的 實 際 標(biāo) 準(zhǔn) ， 如 水 印 是 在 造 紙 過 程 中 通 過 特 征 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 描 繪 上 去 的 等 等 ， 這 都 能 在 鈔 票 對 光 輻 射 的 接 受 信 息 中 反 映 出 來 。但 是 光 輻 射 在 傳 輸 過 程 中 ， 會 受 外 界 環(huán) 境 的 影 響 而 產(chǎn) 生 能 量 損 失 。 比 如 經(jīng) 過 大 氣 傳 輸 時 ， 就 會受 到 大 氣 成 分 的 吸 收 ， 而 在 不 同 的 環(huán) 境 條 件 下 ， 大 氣 的 成 分 含 量 有 某 些 程 度 的 變 化 ， 因 而 導(dǎo) 致 能 量損 失 的 程 度 不 同 。 所 以 光 輻 射 到 鈔 票 介 質(zhì) 的 傳 輸 距 離 越 短 ， 所 造 成 的 能 量 損 失 的 影 響 就 越 微 小 ， 如果 硬 件 的 性 能 較 好 ， 外 界 的 這 種 影 響 可 以 不 予 考 慮 。半 導(dǎo) 體 發(fā) 光 二 極 管 是 一 種 把 電 能 轉(zhuǎn) 換 成 光 能 的 光 敏 器 件 ， 當(dāng) 給 它 通 過 一 定 的 電 流 時 就 會 發(fā) 光 。半 導(dǎo) 體 發(fā) 光 二 極 管 簡 稱 LED， 它 具 有 體 積 小 、 功 耗 低 、 壽 命 長 、 響 應(yīng) 快 、 機 械 強 度 高 ， 并 且 能和 各 種 電 路 相 結(jié) 合 的 特 點 。 可 以 作 為 高 速 開 關(guān) 光 源 、 光 通 信 和 測 距 的 光 源 ， 以 及 光 電 自 動 控 制系 統(tǒng) 和 光 電 顯 示 裝 置 的 光 電 控 制 和 顯 示 器 件 。光 電 三 極 管 的 結(jié) 構(gòu) 與 普 通 三 極 管 十 分 相 似 ， 具 有 兩 個 PN 節(jié) ， 所 不 同 的 是 光 電 三 極 管 的 基 極往 往 不 接 引 線 ， 光 電 三 極 管 在 把 光 信 號 轉(zhuǎn) 換 成 電 信 號 的 同 時 ， 又 將 信 號 電 流 加 以 放 大 。本 系 統(tǒng) 中 光 源 采 用 發(fā) 光 二 極 管 ， 所 發(fā) 出 的 光 的 波 長 峰 值 在 紅 外 波 段 ， 并 且 90%以 上 是 紅 外線 ， 但 不 是 單 光 譜 ， 還 有 其 它 光 譜 范 圍 的 光 線 。 接 受 管 使 用 NPN 型 的 光 電 三 極 管 ， 工 作 在 紅 外波 長 范 圍 內(nèi) ， 發(fā) 射 管 和 接 受 管 分 別 有 6 個 ， 采 用 光 的 透 射 方 式 ， 采 集 數(shù) 據(jù) 時 ， 完 全 對 應(yīng) 位 于 鈔 票的 兩 側(cè) 。 紙 幣 器 硬 件 設(shè) 計作 為 整 個 貨 幣 識 別 系 統(tǒng) 的 核 心 部 分 ， 紙 幣 控 制 器 必 須 由 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(gòu) 成 。通 過 對 各 種 微 處 理 器 的 研 究 ， 考 慮 到 開 發(fā) 成 本 ， 我 們 最 終 選 用 8751 作 為 控 制 器 的 中 央 處 理單 元 。 該 處 理 器 在 上 一 章 中 已 經(jīng) 做 了 簡 單 介 紹 。8751 擁 有 4 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(jié) 構(gòu) ， 分 別 由 TH0 和 TL0 及 TH1和 TL1 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 極 管 發(fā) 光 ， 當(dāng) 紙 幣 進 入 時 ， 入 口 處 發(fā) 光 二 極 光 投 射 過 紙幣 的 光 強 變 化 ， 被 相 應(yīng) 入 口 處 的 光 電 三 極 管 接 受 到 后 轉(zhuǎn) 換 為 電 信 號 ， 傳 給 8751 處 理 器 ， 經(jīng) 過判 斷 ， 處 理 器 直 接 控 制 。由 于 時 間 的 關(guān) 系 ， 識 別 貨 幣 器 是 如 何 設(shè) 計 、 如 何 工 作 的 ， 在 這 里 將 不 做 進 一 步 的 研 究 。 本 課題 設(shè) 計 主 要 是 研 究 自 動 售 貨 機 的 選 擇 貨 物 、 出 貨 以 及 顯 示 功 能 。 定 時 器 /計 數(shù) 器 的 定 時 和 計 數(shù) 功 能一 、 計 數(shù) 功 能所 謂 計 數(shù) 是 指 對 外 部 事 件 進 行 計 數(shù) 。 外 部 時 間 的 發(fā) 生 以 輸 入 脈 沖 表 示 ， 因 此 計 數(shù) 功 能 的 實 質(zhì) 就是 對 外 部 輸 入 脈 沖 進 行 計 數(shù) 。 8751 芯 片 有 T0（ ） 和 T1（ ） 兩 個 信 號 引 腳 ， 分 別 是 這 兩個 計 數(shù) 器 的 輸 入 端 。 外 部 輸 入 的 脈 沖 當(dāng) 發(fā) 生 負(fù) 跳 變 時 有 效 ， 計 數(shù) 器 加 1。二 、 定 時 功 能定 時 功 能 也 是 通 過 計 數(shù) 器 來 實 現(xiàn) 的 。 不 過 此 時 的 計 數(shù) 脈 沖 來 自 單 片 機 內(nèi) 部 ， 即 每 個 機 器 周 期 產(chǎn)生 一 個 計 數(shù) 脈 沖 ， 也 就 是 每 個 機 器 周 期 計 數(shù) 器 加 1。 由 于 一 個 機 器 周 期 等 于 12 個 振 蕩 脈 沖 周 期 ，因 此 計 數(shù) 頻 率 為 振