自動售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

..自動售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計摘要：自動售貨機(jī)越來越多的出現(xiàn)在人們的視線當(dāng)中，主要因為自動售貨機(jī)不受任何場地，時間限制，而且方便快捷，操作簡單。本文介紹一款以單片機(jī)AT89S52模塊為核心的自動售貨機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用獨立式4×4鍵盤模塊實現(xiàn)貨物選擇、貨幣面值選擇及找零功能，LED模塊根據(jù)當(dāng)前貨幣面值，提示出可購置的貨物種類，LCD1602液晶模塊將消費者在當(dāng)前售貨機(jī)上的購物信息顯示出來。通過屢次系統(tǒng)測試說明，該系統(tǒng)操作簡單方便，交互性強，易于實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：自動售貨機(jī)；控制系統(tǒng)；AT89S52；LCD顯示ThedesignofvendingmachinesystemAbstract:vendingmachinemoreandmoreappearinthelineofsightofpeople,mainlybecauseofthevendingmachinewithoutanyspace,timeconstraints,andconvenient,simpleoperation.Thispaperintroducesasingle-chipAT89S52moduleasthecoreofthevendingmachinesystem,systemusesanindependenttype4×4keyboardmodulechoiceofgoods,currencyofdenominationchoiceandchangefunction,theLEDmoduleaccordingtothecurrencyofdenominationthatcanbuygoods,LCD1602LCDmodulewillconsumersshoppinginformationdisplayedinthevendingmachines.Thatmanytimesthroughthesystemtest,thissystemissimpleandconvenientoperation,stronginteraction,easytorealize.Keywords:vendingmachine;controlsystem;AT89S52;LCDdisplay目錄23587前言13601第1章系統(tǒng)總體設(shè)計3232841.1自動售貨機(jī)工作流程3164391.2系統(tǒng)硬件設(shè)計443141.3系統(tǒng)軟件設(shè)計5125671.4主要功能及技術(shù)指標(biāo)68097第2章硬件電路設(shè)計754302.1單片機(jī)控制模塊792282.1.1單片機(jī)AT89S52簡介7202792.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計1049622.2按鍵輸入模塊11204252.2.14×4矩陣鍵盤的工作原理11128152.3輸出顯示模塊13282172.3.1LCD顯示模塊的設(shè)計13216202.3.2LED顯示模塊的設(shè)計14180592.4電源模塊14253782.4.1LM7805簡介14207912.4.25V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計159753第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計17189493.1程序的設(shè)計思想17140103.2主程序流程圖17262733.3液晶寫命令子程序設(shè)計18139653.4液晶寫數(shù)據(jù)子程序設(shè)計1989143.5顯示定位子程序設(shè)計2064223.5.1LCD1602光標(biāo)定位方法20224033.5.2定位程序設(shè)計203163.6定時中斷效勞子程序設(shè)計21151043.7按鍵掃描子程序設(shè)計2230489第4章調(diào)試2471794.1硬件的調(diào)試2484984.2軟件的調(diào)試24303944.3系統(tǒng)調(diào)試2517497第五章完畢語2714662參考文獻(xiàn)2810195致3036附錄1電路原理圖3110100附錄2實物圖323114附錄3程序3319404附錄4元器件清單36前言自動售貨機(jī)最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)五、六十年代的西歐，英國是較早實行自動售貨機(jī)售貨的國家之一。1942年，在食品銷售中首先推廣了自動售貨的銷售方式。1950年，英國食品雜貨行有500家商家采用自動售貨機(jī)售貨。1969年，采用自動售貨機(jī)售貨的商家增加到23000家，銷售的商品擴(kuò)展到文化用品、唱片、香煙、食品等多個方面。進(jìn)入70年代后，約有40多萬家香煙、飲料店采用自動售貨機(jī)售貨。1980年英國有50余萬臺自動售貨機(jī)，年銷售額達(dá)8.81億英鎊。70年代后，日本、美歐等興旺國家和地區(qū)自動售貨機(jī)迅猛開展，短短30年的時間，興旺國家自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)已開展到相當(dāng)大的規(guī)模。自動售貨機(jī)被廣泛地分放于車站、油站、碼頭、機(jī)場、賓館、寫字樓、娛樂場所及大街小巷和公路旁，人們通過自動售貨機(jī)可以買到食品、香煙、飲料、報紙、票、卡甚至鮮花和小寵物等物品。自動售貨機(jī)實現(xiàn)了商品需求化、性能多樣化的開展,又由原來只能出售有限商品品種,轉(zhuǎn)變?yōu)槔^百貨公司、超級市場、便民店之后,以消費者與售貨機(jī)"一對一〞自動售貨的無店鋪銷售業(yè)態(tài)。自動售貨,給人們的生活帶來了極大的方便。從廣義上來說自動售貨機(jī)就是投入硬幣、紙幣、信用卡等以后，便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來講就是自動銷售商品的機(jī)械。從供應(yīng)的條件上來看，自動售貨機(jī)可以充分補充人力資源的缺乏，適應(yīng)消費環(huán)境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購置的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等多種優(yōu)點。自動售貨機(jī)的分布密度高,滿足了消費者的便利性和即時性需求。隨著人們生活方式向快節(jié)奏、高效率變化,時間的價值顯著提高,消費者在購物時更加注重便利性、即時性。隨著自動售貨機(jī)數(shù)量的增加,商品包裝的定量化和標(biāo)準(zhǔn)化,出售的商品多樣化,自動售貨的便利性日益顯現(xiàn)。同時,被稱為"永不下班的超級營業(yè)員〞的自動售貨機(jī)在滿足人們的即時性需求方面是其它零售方式不可替代的。現(xiàn)在，自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化，并進(jìn)一步實現(xiàn)合理化。同時因經(jīng)濟(jì)復(fù)緩慢，社會對擴(kuò)大就業(yè)與工作場所提供茶點飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。自動售貨機(jī)不僅保障了愜意的工休時間，也是最廉價、提高職工工作效率最有效的手段。特別是在24小時無休工作狀態(tài)中的辦公場所，使用獨具魅力的迷你型飲料沖飲機(jī)，解決了不連續(xù)提供咖啡飲品效勞的問題，這種效勞加速了自動售貨機(jī)與咖啡飲品效勞的融合。隨著勞動密集性的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變，自動售貨機(jī)也隨之出現(xiàn)在人們的視線當(dāng)中。它的產(chǎn)生為許多人群密集的交易場所提供了新的途徑。自動售貨機(jī)不受任何場地限制，時間限制而且方便快捷，操作簡單。零售業(yè)各業(yè)態(tài)日趨劇烈的競爭,使得商家不斷尋求新的投資時機(jī),而自動售貨業(yè)態(tài)恰好符合投資的風(fēng)險——收益原那么。由于自動售貨機(jī)的銷售效率高(平均每臺自動售貨機(jī)銷售額到達(dá)1萬美元),運營商規(guī)模大(一般擁有10多萬臺甚至100多萬臺),加上自動售貨機(jī)本身具有的節(jié)約勞動力與場地等優(yōu)勢,從而降低了經(jīng)營本錢,提高了投資收益，滿足了運營商獲取高收益的需求。專家預(yù)測，未來幾年中國市場上的自動售貨機(jī)將每年增加5－10萬臺。中國沿海比擬富裕的地區(qū)，將大約有3.5億人口經(jīng)常使用自動售貨機(jī)。目前按人均臺數(shù)計算，自動售貨機(jī)在日本到達(dá)每臺25人，在美國到達(dá)每臺50-60人，在歐洲每臺50-120人，而中國的人均擁有量卻很低，假設(shè)按每臺500人計算，中國城市人口3.6億，中國自動售貨機(jī)的潛在容量為73萬臺，以每天銷售200元計，73萬臺自動售貨機(jī)的全年銷售額可達(dá)500億。因此加快開展中國自動售貨業(yè)，對提高投資效益具有重要的意義。為防止地球暖化，自動售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費頂峰時，這種機(jī)型的自動售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約10－15％的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時，自動售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向開展。自動售貨機(jī)作為自動化商業(yè)機(jī)械的代表被廣泛應(yīng)用于公共場所,它是中國生產(chǎn)技術(shù)機(jī)械化、智能化和自動化的表達(dá)。自動售貨機(jī)的誕生完善了市政的建立，符合現(xiàn)代化建立的需要，提高了經(jīng)濟(jì)活動效率，節(jié)約勞動力，把有限的人力物力集中到其他資源上。相信隨著社會的開展，人們對于生活高效性的重視也會逐漸提高，自動售貨機(jī)也會受到更多人的關(guān)注和喜愛。系統(tǒng)總體設(shè)計1.1自動售貨機(jī)工作流程自動售貨機(jī)是集光、機(jī)、電一體化的獨立機(jī)構(gòu)，只需要顧客投幣和按購物鍵選擇即可自動售貨及退找零錢，其工作程序流程如圖1-1所示。圖1-1自動售貨機(jī)工作程序流程圖由圖1-1可以看出，操作自動售貨機(jī)根本流程如下：1、從投幣口送入貨幣，然后通過傳感器采集數(shù)據(jù)、識別器判斷貨幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。2、識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。3、通信模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動售貨機(jī)的面板鍵并等待顧客按鍵選擇商品。4、顧客選擇商品后，售貨機(jī)自動把商品送出，等待顧客取走。5、顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇找?guī)呕蛘呃^續(xù)買商品；如果款額不夠，售貨機(jī)予以退幣。6、系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨由于系統(tǒng)的局限性，本次設(shè)計由按鍵來替代貨幣的投入動作，分別有一角、五角，一元3種投幣金額，使用AT89S52為系統(tǒng)的核心，完成投幣、金額計算、清零等操作，使用LCD1602來進(jìn)展顯示。1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計依據(jù)上述自動售貨機(jī)的工作程序，本次自動售貨機(jī)的設(shè)計主要包括貨幣投入、選擇貨物、顯示、貨物輸出、退幣以及單片機(jī)控制模塊等。圖1-2硬件框圖在圖1-2中，各模塊的主要作用如下：1、單片機(jī)控制模塊：設(shè)計采用AT89S52單片機(jī)，主要完成各種信號處理。2、貨幣投入：投幣的幣值主要有1角、5角，1元共3種，在本次設(shè)計中由按鍵來實現(xiàn)3種投幣動作，每按下一次按鍵代表投一次貨幣，之后通過AT89S52處理再顯示到LED上。3、選擇貨物：本次設(shè)計采用三個按鍵完成貨物選擇的模擬操作，本次設(shè)計可供選擇的貨物有3種，分別是1元的礦泉水、2元的可樂、2.5元的冰紅茶，使用3個按鍵來完成選擇。4、顯示：設(shè)計采用LCD1602液晶顯示器顯示消費、投幣、找零等信息。5、貨物輸出：使用LED指示燈來表示貨物輸出。6、退幣：使用按鍵來模擬退幣操作，按下按鍵后總金額清零。1.3系統(tǒng)軟件設(shè)計圖1-3軟件設(shè)計流程圖軟件設(shè)計流程圖如圖1-3所示。首先,LCD進(jìn)展初始化設(shè)置，顧客從投幣口送入貨幣，自動售貨機(jī)掃描鍵盤獲取鍵值并加以計算，通過LCD液晶屏幕顯示面值，自動售貨機(jī)根據(jù)顧客投入不同的面值啟動售貨機(jī)不同的面板鍵，并等待顧客按鍵選擇商品。顧客選擇商品后，售貨機(jī)自動把商品送出，等待顧客取走，自動售貨機(jī)顯示余額并找零。系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。1.4主要功能及技術(shù)指標(biāo)本課題設(shè)計的具體工作任務(wù)如下：售貨機(jī)可以出售礦泉水1元、可樂2元、冰紅茶2.5元。此售貨機(jī)可投入1角、5角和1元硬幣，當(dāng)投入的硬幣總值超過1元時，礦泉水燈亮；當(dāng)投入的硬幣總值超過2元時，礦泉水燈和可樂燈亮；當(dāng)投入的硬幣總值超過2.5元時，礦泉水燈、可樂燈和冰紅茶燈亮。當(dāng)按鍵礦泉水燈亮?xí)r，按動礦泉水按鍵，開場售貨，同時礦泉水燈閃3s后熄滅。可樂和冰紅茶售貨與礦泉水售貨一樣，本系統(tǒng)可以進(jìn)展找零，找零時三個LED燈全閃。第2章硬件電路設(shè)計2.1單片機(jī)控制模塊2.1.1單片機(jī)AT89S52簡介AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。圖2-1AT89S52芯片引腳圖1、AT89S52主要性能參數(shù):〔1〕與MCS-51單片機(jī)的產(chǎn)品兼容；〔2〕8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器；〔3〕全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz；〔4〕三級加密程序存儲器；〔5〕32個可編程I/O口線；〔6〕三個16位定時器/計數(shù)器；〔7〕六個中斷源；〔8〕低功耗空閑和掉電模式；〔9〕掉電后中斷可喚醒；(10)看門狗定時器；(11)雙數(shù)據(jù)指針；(12)掉電標(biāo)識符。2、AT89S52引腳說明:VCC:電源端。GND：接地。P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/0口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫"1〞時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0不具有部上拉電阻。在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。此外，P1.0和P1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入〔P1.0/T2〕和定時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入〔P1.1/T2EX〕。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位的地址字節(jié)。引腳號第二功能：P1.0T2〔定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入〕，時鐘輸出；P1.1T2EX〔定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制〕；P1.5MOSI〔在系統(tǒng)編程用〕；P1.6MISO〔在系統(tǒng)編程用〕；P1.7SCK〔在系統(tǒng)編程用〕；P2口：P2口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫"1〞時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強的部上拉發(fā)送1。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個具有部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。P3口亦作為AT89S52特殊功能〔第二功能〕使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。端口引腳第二功能：P3.0RXD(串行輸入口)；P3.1TXD(串行輸出口)；P3.2INTO(外中斷0)；P3.3INT1(外中斷1)；P3.4TO(定時/計數(shù)器0)；P3.5T1(定時/計數(shù)器1)；P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)；P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)；此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。并不是所有的地址都被定義了，片上沒有被定義的地址是不能用的。讀取這些地址會得到一個隨機(jī)的數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)寫入程序會無效，復(fù)位以后，這些都會被置為"0〞。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE〔地址鎖存允許〕輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖〔PROG〕。如有必要，可通過對特殊功能存放器〔SFR〕區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可制止ALE操作。該位置位后，只有一條指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE制止位無效。PSEN：程序儲存允許〔PSEN〕輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲器取指令〔或數(shù)據(jù)〕時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器〔地址為0000H-FFFFH〕，EA端必須保持低電平〔接地〕。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平〔接Vcc端〕，CPU那么執(zhí)行部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器和部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。2.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計單片機(jī)最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，對于AT89S52單片機(jī)來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機(jī)模塊、時鐘模塊及復(fù)位模塊。1、時鐘模塊。時鐘電路就像是單片機(jī)的心臟，沒有時鐘電路來驅(qū)動單片機(jī)，單片機(jī)無法執(zhí)行程序，它為單片機(jī)產(chǎn)生時鐘信號。原理圖如圖2-2所示：圖2-2時鐘電路圖圖2-2中，利用芯片部振蕩電路，在XTAL1，XTAL2的引腳上外接定時元件，部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。本次設(shè)計選擇12MHz的晶體，每個機(jī)器周期為1us。電容一般選擇20PF,本系統(tǒng)電容選擇22pF。電容C1，C2的大小對振蕩頻率有微小影響，可起頻率微調(diào)作用。2、復(fù)位模塊。無論用戶使用哪種類型的單片機(jī),總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計的好壞,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計完單片機(jī)系統(tǒng),并在實驗室調(diào)試成功后,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了"死機(jī)〞、"程序走飛〞等現(xiàn)象,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計不可靠引起的。單片機(jī)在啟動時都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開場工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片的觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機(jī)器周期以上，那么CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位原理圖如圖2-3所示：圖2-3復(fù)位電路圖2-3中，上電后，VCC對電容C1充電，C1端的電流到達(dá)最大，此時，電容C1相當(dāng)于短路，復(fù)位端為高電平，單片機(jī)自動復(fù)位。復(fù)位要求RST上加高電平的時間為2個機(jī)器周期以上，本系統(tǒng)中晶振為12MHz，那么每個機(jī)器周期為1us。當(dāng)電容C1兩端的電壓到達(dá)電源電壓時，流過C1的電流變?yōu)?，此時復(fù)位端降為低電平，單片機(jī)開場正常工作。復(fù)位時間為：〔2-1〕由公式〔2-1〕可知為1ms，值遠(yuǎn)大于2us，滿足復(fù)位要求。當(dāng)按下按鍵S0后，RST直接通過R2和VCC相連，此時復(fù)位端RST為高電平，電容C1短路放電，放電完成之后，系統(tǒng)開場正常工作。只要復(fù)位端持續(xù)高電平兩個機(jī)器周期以上，就可以保證可靠復(fù)位。2.2按鍵輸入模塊2.2.14×4矩陣鍵盤的工作原理在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在穿插處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口〔如P1口〕就可以構(gòu)成4*4=16個按鍵，比直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比方再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線那么只能多出一鍵〔9鍵〕。由此可見，在需要的鍵數(shù)比擬多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。矩陣式構(gòu)造的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識別也要復(fù)雜一些，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口那么作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，那么輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。如圖2-4為矩陣鍵盤電路圖，列線接P1.4－P1.7，行線接P1.0－P1.3。圖2-4矩陣鍵盤電路圖圖2-5按鍵排列圖2-4中，P1.4－P1.7為4×4鍵盤的列掃描線，P1.0－P1.3為4×4鍵盤的行掃描線。行列式鍵盤的操作一般完成兩個任務(wù)，一是檢測是否有鍵被按下，二是識別被按下的鍵是哪一個。一般會采用行列掃描法，可以同時完成上述兩項任務(wù)。根本的掃描原理是：先使行掃描線輸出高電平，然后讀取列掃描線的狀態(tài)，得到與按鍵橫向位置對應(yīng)的4位列碼；如果是有鍵被按下時，那么對應(yīng)的列掃描線必然會被讀回高電平，如果是無鍵盤按下時，那么讀取的列碼必定全是0。這也就可以判斷有無按鍵的按下了。一旦檢測到有鍵按下時，還需要有一個延時消除抖動的操作，以消除按鍵時帶有的抖動信號；一般延時在12ms左右即可。延時后，如還能檢測到有按鍵按下，那么可確定當(dāng)前是有鍵按下，可進(jìn)入獲取鍵值的操作。獲取鍵值時，采用行列依次掃描的方法。首先使第一行掃描線輸出高電平，其它的行掃描線輸出低電平，然后讀取列掃描線的狀態(tài)，得到列碼；如果本行無鍵按下，那么得到的列碼為全0，并掃描下一行；如本行有鍵按下，那么會讀取到對應(yīng)的列碼值，并退出掃描，進(jìn)展鍵值計算。當(dāng)?shù)谝恍袙呙铔]有檢測到按鍵時，那么掃描下一行，即使第二行掃描線輸出高電平，其它行掃描線輸出低電平，其它與前面所述類似。在行列掃描時，可以用一個變量記錄下當(dāng)前掃描的行號，在計算鍵值時可以利用此行號以及列碼得知是哪一行、哪一列上的按鍵按下了。2.3輸出顯示模塊2.3.1LCD顯示模塊的設(shè)計為了讓顧客看到購物的整個過程，設(shè)計添加了LCD顯示電路，具體電路如圖2-6所示：圖2-6LCD顯示電路圖2-6中，AT89S52芯片的P2.5，P2.6，P2.7作為LCD1602顯示器的控制口。P2.5接RS端，RS為1時，進(jìn)展數(shù)據(jù)操作，RS為0時進(jìn)展指令操作；P2.6接RW端，RW為1時，進(jìn)展讀操作，RW為0時進(jìn)展寫操作；P2.7接E使能端，E為1時使能端拉高，E為0時，使能端拉低；把P0口作為數(shù)據(jù)輸出，P0.0-P0.7接D0-D7端口，D0-D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。15-16為空腳或背光電源，15為背光正極，16為背光負(fù)極。電路中還加了一個10K的可調(diào)變阻器W1，因為3號腳為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地電源時比照度最高，比照度過高時會產(chǎn)生"鬼影〞。2.3.2LED顯示模塊的設(shè)計為了使售貨機(jī)能夠根據(jù)當(dāng)前投入幣值指示出可售物品狀態(tài)，系統(tǒng)設(shè)計添加了LED顯示電路，具體電路如圖2-7所示：圖2-7LCD顯示電路圖2-7中，D2表示礦泉水，D3表示可樂，D4表示冰紅茶；D2,D3,D4分別與單片機(jī)P2.0口，P2.1口，P2.2口相連，單片機(jī)三個端口P2.0，P2.1，P2.2輸出為低電平時點亮，R3，R4，R5這三個電阻的作用是限流。2.4電源模塊2.4.1LM7805簡介電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的LM7805系列和負(fù)電壓輸出的LM7905系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子像是普通的三極管，TO-220的標(biāo)準(zhǔn)封裝。三端穩(wěn)壓集成電路LM7805如圖2-8所示。圖2-8LM7805用LM7805系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格廉價。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中LM78后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如LM7805表示輸出電壓為正5V。2.4.25V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計為了給單片機(jī)模塊，時鐘模塊及復(fù)位模塊供電，本次設(shè)計添加了5V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計。電路原理圖如圖2-9所示：圖2-9直流穩(wěn)壓電路圖2-9中，交流220V電壓經(jīng)過6v/10w的變壓器T1降壓成7.6v的交流電壓。橋式整流電路是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)展整流的最常用的電路，常用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。電路中采用D1，D2，D3，D4四個二極管，互相接成橋式構(gòu)造。利用二極管的電流單向?qū)ㄗ饔茫诮涣鬏斎腚妷旱恼胫?，二極管D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止，在負(fù)載上得到上正下負(fù)的輸出電壓；在負(fù)半周，正好相反，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通，流過負(fù)載的電流方向與正半周一致。因此，利用變壓器的一個副邊繞組和四個二極管，使得在交流電源的正、負(fù)半周，整流電路的負(fù)載上都有方向不變的脈動直流電壓和電流。通過C1濾波之后，經(jīng)過LM7805穩(wěn)壓成5V的直流電壓。再通過C2高通濾波，C3低通濾波使電壓更為穩(wěn)定。該穩(wěn)壓電源設(shè)計簡單方便，但也有缺乏，就是電路溫度會升高，對電路的保護(hù)要求更高，但在這里足夠了。第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1程序的設(shè)計思想本次程序的設(shè)計思想是在主程序一開場就進(jìn)展初始化子程序的操作，然后開場進(jìn)展按鍵掃描，等待按鍵按下，再進(jìn)入相應(yīng)的子程序從而完成相應(yīng)的操作。下面就介紹一下主程序和重要子程序。3.2主程序流程圖主程序流程圖如圖3-1所示：圖3-1主程序流程圖圖3-1為主程序流程圖。首先，系統(tǒng)對LCD1602進(jìn)展初始化設(shè)置，對系統(tǒng)設(shè)置初值。自動售貨機(jī)判斷顧客是否投幣，當(dāng)顧客投幣滿1元時，礦泉水指示燈亮并啟動礦泉水按鍵；當(dāng)顧客投幣滿2元時，礦泉水和可樂指示燈亮并啟動礦泉水和可樂按鍵；當(dāng)顧客投幣滿2.5元時，礦泉水，可樂及冰紅茶指示燈亮并啟動全部鍵盤。當(dāng)顧客按鍵選擇商品后，自動售貨機(jī)掃描鍵盤獲取鍵值，并根據(jù)顧客的選擇出貨。一旦檢測到有鍵按下時，還需要有一個延時消除抖動的操作，以消除按鍵時帶有的抖動信號，顧客可以選擇繼續(xù)購置商品或者找零。3.3液晶寫命令子程序設(shè)計圖3-2LCD1602寫入控制命令流程圖圖3-2為液晶寫命令子程序流程圖，主要可以分以下幾個步驟：1、延時5ms,作用是等待數(shù)據(jù)寫入。2、將LCD1602的RS置0，表示要對LCD1602指令存放器操作。3、將LCD1602的RW置0，表示單片機(jī)將要對LCD1602寫操作。4、將LCD1602的使能端E拉低，表示LCD1602可以執(zhí)行指令存放器中的控制命令。5、通過單片機(jī)的P0口向LCD1602的指令存放器寫入需執(zhí)行的控制指令，如：〔1〕當(dāng)P0口為0X38時，LCD1602執(zhí)行初始化；〔2〕當(dāng)P0口為0X0C時，LCD1602執(zhí)行開顯示；〔3〕當(dāng)P0口為0X01時，LCD1602執(zhí)行清屏。6、LCD1602執(zhí)行指令存放器中的指令，同時，重新將使能端E拉高。7、延時20ms,作用是等待數(shù)據(jù)寫入。8、將LCD1602的使能端E拉低。3.4液晶寫數(shù)據(jù)子程序設(shè)計圖3-3寫數(shù)據(jù)流程圖圖3-3為液晶寫數(shù)據(jù)子程序流程圖。寫數(shù)據(jù)子程序設(shè)計與寫命令子程序設(shè)計大致一樣，不同點主要有：1、將LCD1602的RS置1，表示要對LCD1602數(shù)據(jù)存放器操作。2、通過單片機(jī)的P0口向LCD1602的數(shù)據(jù)存放器寫入需執(zhí)行的控制指令。3.5顯示定位子程序設(shè)計3.5.1LCD1602光標(biāo)定位方法1、定義光標(biāo)位置顯示數(shù)據(jù)的某位，就是把顯示數(shù)據(jù)寫在相應(yīng)的DDRAM地址中，DDRAM地址占7位。SetDDRAMaddress命令如表3-4所示。光標(biāo)定位，寫入一個顯示字符后，DDRAM地址會自動加1或減1，加或減由輸入方式設(shè)置。表3-4SetDDRAMaddress命令RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0001AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0第1行DDRAM地址與第2行DDRAM地址并不連續(xù)，如表3-5所示。表3-5DDRAM地址row12345…141516lin180H81H82H83H84H…8dH8eH8fHlin20c0H0c1H0c2H0c3H0c4H…0cdH0ceH0cfH3.5.2定位程序設(shè)計goto_xy(ucharx,uchary){if(y==0){write_(0x80+x);delay(5000);}else {write_(0x80+0x40+x);delay(5000);}}顯示定位子程序設(shè)計的目的是進(jìn)展光標(biāo)定位，把數(shù)據(jù)顯示在LCD1602的液晶屏幕上。顯示數(shù)據(jù)的某位，就是把顯示數(shù)據(jù)寫在相應(yīng)的DDRAM地址中，DDRAM地址并不連續(xù)。比方：要顯示第一行第三列的值，首先，設(shè)置X的值為2，y的值為0，那么讀取的數(shù)值為82H；當(dāng)要顯示第二行第四列的值，首先，設(shè)置X的值為3，y的值為1，那么讀取的數(shù)值為0C3H。3.6定時中斷效勞子程序設(shè)計圖3-6中斷效勞子程序流程圖圖3-6為定時中斷效勞子程序流程圖。首先，對定時器T設(shè)置初值，THO=0xd8，TL0=0xf0。設(shè)置定時器每隔10ms加1，當(dāng)定時器累加到達(dá)3S時，將系統(tǒng)設(shè)置為投幣狀態(tài)。自動售貨機(jī)判斷顧客是否投幣，系統(tǒng)根據(jù)顧客投入不同的幣值點亮不同的指示燈；自動售貨機(jī)判斷顧客是否購物，系統(tǒng)根據(jù)顧客的選擇閃爍不同的指示燈。3.7按鍵掃描子程序設(shè)計接下列圖圖3-7按鍵掃描流程圖圖3-7為按鍵掃描子程序流程圖。下面對圖3-7中一些問題作較為詳盡的描述：啟動面板鍵當(dāng)顧客投幣到達(dá)1元時，表示礦泉水的LED燈被點亮，礦泉水按鍵啟動，顧客可以購置礦泉水。當(dāng)顧客投幣到達(dá)2元時，表示礦泉水和可樂的LED燈分別被點亮，礦泉水、可樂按鍵啟動，顧客可以購置礦泉水及可樂。當(dāng)顧客投幣到達(dá)2.5元時，表示礦泉水、可樂及冰紅茶的LED燈分別被點亮，全部按鍵啟動，顧客可以購置任意飲料。1,2,3號按鍵為投幣鍵，當(dāng)1,2,3號按鍵被按下時，LCD液晶屏幕上投幣顯示處分別添加1角、5角及1元。找錢子程序就是自動售貨機(jī)退換顧客購置貨物后的余幣。找錢時，表示礦泉水，可樂及冰紅茶的LED燈一起閃三下后熄滅。礦泉水、可樂及冰紅茶子程序在設(shè)計過程中，主要采用LED燈進(jìn)展表示，當(dāng)顧客購置貨物后，對應(yīng)的LED燈會閃三下。第4章調(diào)試4.1硬件的調(diào)試1、邏輯故障的調(diào)試：首先將加工的印制板認(rèn)真對照原理圖，看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯誤，然后用萬用表檢測，看看每條電路是否都是聯(lián)通的，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)情況要及時處理。在用萬用表檢測的過程當(dāng)中就發(fā)現(xiàn)了一個情況，有一個電阻看似是焊上去了，其實是虛焊，馬上用電烙鐵將那個點焊實。2、元器件的調(diào)試：在調(diào)試過程中也要注意元器件失效的情況。造成這類錯誤的原因有兩個：一個是元器件買來時就已壞了；另一個是由于安裝錯誤，造成器件燒壞。可以采取檢查元器件與設(shè)計要求的型號、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯誤。3、對5V電源電壓的檢查調(diào)試：這局部的調(diào)試最好應(yīng)該放在前面，因為這一塊電路是要給整個電路供電，如果電壓過大，會燒壞電路。這局部的測試很簡單，插上插頭，用萬用表測量輸出局部電壓是否為5V，如果不是，那么要重新檢查電路。4、LCD1602屏幕的調(diào)試：因為3號腳為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地電源時比照度最高，比照度過高時會產(chǎn)生"鬼影〞。電路中有一個10K的可調(diào)變阻器W1，通過調(diào)試W1，將屏幕調(diào)試到適中亮度。5、在安裝器件的過程中也要格外的小心，要將引腳對好卡槽，因為引腳都比擬脆弱，稍微不小心一用力，引腳可能就被弄歪或者弄斷了。4.2軟件的調(diào)試自動售貨機(jī)的組成原理不是太復(fù)雜，但是需要很強的邏輯判斷，因此在這次設(shè)計中碰到了一些問題：按鍵去抖的調(diào)試：由于一開場沒有按鍵去抖動的局部，所以導(dǎo)致按一下往往會累加屢次，導(dǎo)致按鍵輸入不準(zhǔn)確，后來參加了按鍵去抖動局部后就解決了這個問題。2、錯誤輸入的調(diào)試：在程序編譯的過程中，由于粗心大意把程序錯誤的輸入進(jìn)去，造成很大的困擾，然后經(jīng)過屢次反復(fù)不斷的查看程序，最后找到了錯誤并加以解決。3、對顯示子程序的調(diào)試：將硬件電路連接完畢后，對源程序進(jìn)展編譯，可以從液晶屏上看到有相應(yīng)的字符出現(xiàn)，滿足了預(yù)期的設(shè)置，沒有出現(xiàn)異常情況，可證明顯示子程序調(diào)試成功。4、鍵盤的調(diào)試：鍵盤調(diào)試就比擬簡單，完全可以借助于LCD1602顯示器，利用程序進(jìn)展調(diào)試。通過按下按鍵看LCD屏幕上的顯示即可判斷是否有誤。調(diào)試中每按下一次按鍵，屏幕就進(jìn)展了相應(yīng)的顯示。沒有出現(xiàn)異常情況，即可證明按鍵調(diào)試成功。4.3系統(tǒng)調(diào)試接上電源后，查看電源指示燈是否點亮；然后查看LCD顯示屏是否處于貨物待售狀態(tài)；最后，進(jìn)展功能的檢測。如圖4-1所示為自動售貨機(jī)待售狀態(tài)圖。圖4-1自動售貨機(jī)待售狀態(tài)圖1.投幣輸入檢測：投幣的幣值主要有1角、5角，1元3種，在本次設(shè)計中由按鍵來實現(xiàn)3種投幣動作，每按下一次按鍵代表投幣一次，之后通過AT89S52處理再顯示到LED燈上。如圖4-2所示為自動售貨機(jī)投幣狀態(tài)圖。圖4-2自動售貨機(jī)投幣狀態(tài)圖2.貨物選擇檢測：本次設(shè)計可供選擇的貨物有3種，分別是1元的礦泉水、2元的可樂、2.5元的冰紅茶，使用3個按鍵來完成選擇。分別按下按鍵，查看LCD上是否顯示其對應(yīng)的商品，另外，商品對應(yīng)的指示燈是否被點亮。如圖4-2所示，綠燈表示礦泉水，黃燈表示可樂，紅燈表示冰紅茶，商品對應(yīng)的指示燈分別被點亮。3.顯示檢測：本次設(shè)計采用LCD1602來同時顯示消費、投幣及找零，計算其正確性。如圖4-3所示為自動售貨機(jī)找零狀態(tài)圖。圖4-3自動售貨機(jī)找零狀態(tài)圖4.貨物輸出：使用LED燈來表示貨物輸出。5.退幣：使用按鍵來模擬退幣操作，按下按鍵后總金額清零。指示燈的顯示，屏幕的顯示，通過按鍵來投幣選擇購物，找零等都正確的顯示出來了，沒有出現(xiàn)異常情況。第五章完畢語時間過得真快，轉(zhuǎn)眼之間四年就這么過去了，想起當(dāng)初大一剛進(jìn)校門的時候，仿佛好似是昨天一樣。在沒有做這次畢業(yè)設(shè)計以前，覺得畢業(yè)設(shè)計只是對我們之前幾年所學(xué)知識的一個單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)自己的看法有點兒太片面了。畢業(yè)設(shè)計不僅僅是對我們前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對我們自身能力的一種提高。這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了，原來自己的知識還比擬欠缺。需要學(xué)習(xí)的地方實在是太多了，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，原來是半桶水，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白原來學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的學(xué)習(xí)、工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識和自身的綜合素質(zhì)。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)的知識、專業(yè)的技能分析和解決問題的時機(jī)，使我得到了一次鍛煉。讓我在單片機(jī)的根本原理、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧〔特別是C語言〕的掌握方面都能夠向前邁進(jìn)一步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下了良好的根底。經(jīng)過了幾個月的學(xué)習(xí)、研究以及談教師的細(xì)心指導(dǎo)，終于按時完成了畢業(yè)設(shè)計。本文中，自動售貨機(jī)控制器系統(tǒng)就是利用了89S52芯片的I/O引角。系統(tǒng)采用了MSC-51系列單片機(jī)為中心器件來設(shè)計自動售貨機(jī)的控制器，實現(xiàn)了能根據(jù)計量投入貨幣的累加大小、選擇3種不同的貨物、可以同時購置幾個貨物、顯示花錢數(shù)以及找錢數(shù)的功能；顯示的數(shù)值直接通過LCD1602顯示輸出。本文系統(tǒng)設(shè)計簡便、實用性強、操作簡單、程序設(shè)計簡便。由于時間等多方面的原因，本次畢業(yè)設(shè)計的仿真結(jié)果沒有在論文中做詳細(xì)具體的介紹，此后我將會繼續(xù)研究力求更加圓滿地完成此次設(shè)計。這次的畢業(yè)設(shè)計是我學(xué)生生涯最后一次也是非常難得的一次理論與實際相結(jié)合的時機(jī)，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，理論知識和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我綜合運用所學(xué)專業(yè)根底知識的能力，同時也提高了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計規(guī)以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，豐富了實踐經(jīng)歷，并且意志力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這將會是我踏入社會進(jìn)入工作崗位后的一筆珍貴的財富！參考文獻(xiàn)[1]克．MCS-51單片機(jī)實用子程序及其應(yīng)用實例[M]．：科學(xué)技術(shù)，1990.[2]萌，葉樺，達(dá)飛鵬.dxNumber=100163887266&d=1C22F2103029B8E40E2EB45201BB955E&s=%E8%87%AA%E5%8A%A8%E5%94%AE%E8%B4%A7%E6%9C%BA%E7%9A%84%E8%AE%BE%E8%AE%A1&ecode=utf-8"自動售貨機(jī)主控制器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007(S1):24-28.[3]周航慈著.單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù)[M].：航空航天大學(xué)，2003.[4]胡新顏，建民，鄒愛英.dxNumber=100150946823&d=671C6249AC25F6FB643AD7AA9A56AAA0&s=%E8%87%AA%E5%8A%A8%E5%94%AE%E8%B4%A7%E6%9C%BA%E7%9A%84%E8%AE%BE%E8%AE%A1&ecode=utf-8"自動售貨機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計[J].電工技術(shù)雜志,2003(4):57-57.[5]葉銀蘭.自動售貨機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn).微計算機(jī)信息[J].2008(23):53-55.[6]GueuningF.E.Varlan,M.AccurateDistanceMeasuremntbyanAutonomousSupersonicSystembiningTime-of-FlightandPhase-S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