(本科毕业论文设计)基于单片机的自动售货机的系统设计(DOC)

2(100ANHUI XINHUA UNIVERSITY本科毕业论文（设计）基于单片机的自动售货机的系统设计名:*业:*系:*指导老师：*职称学历:*完成时间:*安徽新华学院2013届本科毕业论文（设计）教务处制#安徽新华学院2013届本科毕业论文（设计）安徽新华学院本科毕业论文（设计）独创承诺书本人按照毕业论文（设计）进度计划积极开展实验（调查）研究活动，实事求是地做好实验（调查）记录，所呈交的毕业论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中特别加以标注引用参考文献资料外，论文（设 计）中所有数据均为自己研究成果，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与 我一同工作的同志对本研究所做的工作已在论文中作了明确说明并表示谢意。毕业论文（设计）作者签名： 日期：#安徽新华学院2013届本科毕业论文（设计）基于单片机的自动售货机的系统设计摘要本文设计了一种以STC89C52单片机为核心，采用集中控制方式实现了对自动售 货机全过程的自动控制。本系统选择 3X3矩阵式键盘作为控制按键，实现货物的掉 出、退币以及货币数的LCD显示等功能。关键词：STC89C52，自动售货机，键盘控制，LCD显示#安徽新华学院2013届本科毕业论文（设计）Design of automatic system of vending machine based onMicrocontrollerAbstractThis paper introduces a design of STC89C52 microcontroller as the core, adopts the centralized control method to realize the automatic control of the whole process of automatic vending machi ne. In this system, 3 * 3 matrix keyboard as the con trol butt on, realize the goods out of, the coin and curre ncy nu mber LCD display and other fun cti ons.Keywords： STC89C52, vending machine, keyboard controlLCD displayiii安徽新华学院2013届本科毕业论文（设计）目 录1绪 论12自动售货机系统总体设计方案22.1工作原理22.2项目要求32.2.1硬件设计要求32.2.2软件设计要求43控制系统的硬件电路设计 53.1硬件设计概述53.2微控制器53.3货币识别系统 63.3 LCD显示系统模块 83.4 提示程序模块 94控制系统的软件设计104.1软件设计概述104.2主程序104.3键盘程序设计 124.4字符型液晶显示模块程序设计 134.5 提示模块程序设计 165结 论18致谢19参考文献20附录1主函数程序21附录2TC1602AL显示程序24附录3提示程序27附录4总原理图28#安徽新华学院2013届本科毕业论文（设计）1绪 论自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展 起来。它又被称为24小时营业的微型超市。从自动售货机的发展趋势来看，它 的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、 大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超 市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的 局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机 器便应运而生了。从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械，从狭义来 讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看，自动售货机可以充分补充人力资 源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更省力， 运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地 解决人工费用上升的问题等各项优点。此次自动售货机的设计是以单片机为核心的自动化控制装置，它集按键选择技术、单片机技术和显示技术于一体。因此， 在商业、生活中得到了广泛的应用。有些自动售货机不仅能够自动识别1元、5角硬币，而且能够自动识别 20元、10元、5元纸币，还会自动找零，人机对话 的应用性提高使自动售货机在国内外大面积普及成为可能。随着科技的发展及人们生活水平的提高，自动售货机市场越来越呈现出多元 化及个性化的需求。人们通过自动售货机自助购物，这种简单、快捷的方式正逐 渐成为市民的一种新的消费时尚，并且满足了人们在当今科技高速发展的现代社 会追求高品质生活的需要。自动售货机在城市商业区、写字楼大厅、风景区、车 站、码头、繁华街道等公共场所的布设能够美化城市环境，方便群众生活，它已 经成为城市各角落的一道亮丽风景线。自动售货机必将在国内普及，并成为城市现代文明程度的一种象征性标志。 本文详细介绍了如何控制、要求进行自动售货机系统的方案设计、硬件选择、软 件规划和编写，并重点描述了自动售货机系统的工作原理、系统设计、软件编程 的原则和技巧。2自动售货机系统总体设计方案该章节对自动售货机的控制系统进行完整的功能需求分析，并确定总体设计 方案，这是完成系统设计的前提。这不仅有助于时间的合理计划和安排，还可以 避免因盲目进行设计而达不到要求的情况。2.1工作原理自动售货机是集机、电的独立智能化售货设备，只需顾客进行投币、选货、 退币等简单的操作选择，就能够方便快捷地购买到想要的商品。其工作程序如 下图2.1图2.1自动售货机的工作时序图自动售货机的工作时序是：顾客从投币口投入货币，然后通过货币识别器采集数据、识别判断货 币的真伪并判别面值，并把信息数据传给主控系统通信，启动售货机的货 物选择键和退币按钮，并等待顾客按键选择货物。顾客选择货物后，自动售货机把货物准确送出领货口，顾客再取走货物。如果售货机内还有顾客 未用完的货币，顾客可以选择按下退币按钮进行取零或者继续买商品；如果款额不够但还有余额，顾客依然可以按下退币按钮取零；如果没有余额， 售货机将自动调成售货结束。最后系统复零，完成售货。2.2项目要求此次自动售货机设计将满足一下几点要求：主控制系统对货币识别器识别的金额进行记录，根据金额数通过LCD显示器跟踪显示，同时售货机将货物选择权提供用户，用户选择货物后，单片机发出指令将所选商品从储 货仓送到取物口。其功能描述：货物种类一共设有8种，这8种物品分别对应着8个不同的按键选择，其中价格不等的物品各3种，1元的有3个可选按键，2元的有3个可选按键，3元的有2个可选按键；自动售货机将顾客投的 货币进行金额累加。投了几次货币后，这样机器就会把投入的货币总额数 目大小输入中央控制元器件，进行处理。如果累计投入的货币数目多于物 品的设定价格，机器能够实现找钱功能，或者顾客可以继续选择货物；如 果投入的货币没有达到所选择物品的预设价格时，投入的钱将全部退还。2.2.1硬件设计要求控制系统要完成图2-1中的各个环节，应具备中央处理模块（微控制器），键 盘输入模块，报警提示模块，数额显示模块、货币识别模块和电机驱动模块等， 电机驱动模块是自动售货设计当中比较重要的一块，涉及到送出货物的功 能。对于驱动电机是如何设计、如何工作的，在这里将不做进一步的研究。 本课题设计主要是要实现自动售货机的投币总数显示、货物选择、出货（用发光二极管替代）以及找零功能。在本次设计中用P2.0P2.7作为送出货物输出接口，以发光二极管作为出货状态。这就需要控制系统提供如表2.1中所列的外设器件。表2.1硬件电路接口列表外设名称数量用途备注MDB货币识别器1货币识别、找零硬币器要符合国际标准 MDB接口键盘输入1输入设备采用3X3键盘，和1个退币按键报警提示1语音提示采用语音提示功能显示模块1显示货币金额采用TC1602的LCD显示器这些外设元器件的总体原理框架如图2.2所示STM9C52货币识别模 块图2.2硬件系统总体框架图2.2.2软件设计要求控制系统的软件应包括主程序、启动退币系统程序、货币数额显示程序以及 提示程序四个部分。参照国内外自动售货机的系统设计实例， 结合自身硬件特点， 系统要编写的程序需满足以下特点和要求：1、友好的人机交互界面，简易的操作 步骤和可靠的销售流程；2、键盘模块能够激活自动售货机的售货系统， 同时完成 对商品的选择操作以及对货币识别器的退币系统的启动；3、语音提示模块要实现选取货物时金额不足的提示功能。本文第四章将重点讲述软件程序的设计。#3控制系统的硬件电路设计3.1硬件设计概述硬件是控制系统的物理载体，硬件设计是整个设计的基础环节。根据对第2.2.1节的硬件设计要求可知，此次控制系统的构成模块应包括：中央处理模块（微 控制器），键盘输入模块，语音提示模块，LCD显示模块和MDB货币识别模块。 各元器件的选用质量在此次设计中很重要，是否合理直接影响控制系统的设计质 量，要以经济适用、稳定可靠为原则进行设计。3.2微控制器微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过30多年的发展，其成本越来越 低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在，遍及各个领域。例如电机控 制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电（洗衣机、微波炉）等。微控制器主要分 为单片机、DSP、ARM等等，其中单片机体积小、使用灵活方便、价格便宜，主 要应用于工业控制和智能仪表等领域；DSP芯片具高速运算能力，常用来处理大 量数据或数字信号；ARM凭借低功耗、高性能的特点，广泛应用在移动通信和 手持设备领域。综合考虑技术指标、接口需求和经济性等因素，本设计采单片机STC89C52最合理。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造， 与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。该单片机具有以下标准功能： 8k字节Flash, 512字节RAM，32位I/O 口 线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器 /计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。该单片机的引脚配置如图3.1所示:T2t P1.0 匚T2E扎"1 匚P1.2 匚P1.3 匚P1P4 匚P1.S