自動化畢業(yè)設計基于AT89C51單片機的智能自動售貨機設計

1、 畢業(yè)設計報告（論文）(2012屆)題 目： 基于at89c51單片機的智能自動售貨機電路設計所 屬 系： 自動化技術(shù)系 班 級： 電子0911 學 生 姓 名： 學 號： 同 組 成 員： 指 導 教 師： 摘 要本文設計了一種以at89c51單片機為核心的自動售貨機裝置的控制系統(tǒng)。本課題涉及了自動售貨機系統(tǒng)的方案設計、硬件選擇、軟件規(guī)劃和編寫，并重點描述了自動售貨機系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設計、軟件編程的原則和技巧。該系統(tǒng)以單片機at89c51芯片為核心，采用集中控制方式實現(xiàn)了對自動售貨機全過程的自動控制。系統(tǒng)程序采用匯編及c語言軟件進行程序的編寫和編譯，該軟件具有編程簡單、查錯方便、閱讀容易

2、等特點。匯編語言是程序的基本語言，具有容易理解，便于記憶和使用等特點。關(guān)鍵詞：智能自動售貨機 at89c51單片機 lcd液晶顯示目錄0 前言31 智能自動售貨機的設計要求及分析31.1現(xiàn)狀分析31.2分析結(jié)果41.3功能框圖42智能自動售貨機的硬件設計52.1檢測識別硬幣模塊62.1.1方案論證62.1.2方案選擇82.2硬幣累加模塊82.2.1方案論證92.2.2方案選擇92.3硬幣自動返還模塊92.3.1硬件框圖92.3.2方案論證92.3.3方案比較103 軟件設計103.1主程序103.1.1主流程圖113.1.2主程序代碼113.2投幣口流程圖133.2.2找零流程圖144 方案整

3、合154.1硬件電路154.1.1晶體振蕩電路154.1.2復位電路164.1.3報警電路164.2總原理圖174.2.1元器件清單及封裝174.3pcb設計184.4軟件整合204.4.1出貨系統(tǒng)204.4.2出貨程序流程圖204.4.3選擇系統(tǒng)流程圖204.4.4 報警電路流程圖315 外觀設計316 生產(chǎn)工藝設計326.1 編制的依據(jù)326.2 編制應掌握的原則336.3編制要領336.4編制步驟及方法337 結(jié)論348 致謝369 參考文獻3710 附件380 前言現(xiàn)在人們追求靈活、方便、快捷以及自助式服務是自動售貨機得以如此迅猛發(fā)展的主要原因，在商業(yè)發(fā)達的國家自動售貨機已成為零售業(yè)不

4、可分割的組成部分。現(xiàn)代都市生活的節(jié)奏日趨加快,追求方便、快捷的服務成為人們的一種時尚,以麥當勞、肯德基為代表的的西式快餐在我國的迅速發(fā)展就是很好的例子。隨著對外開放的不斷擴大,傳統(tǒng)的零售業(yè)發(fā)展成百貨商店、連鎖超市、電視直銷、廠家直銷等多種方式并存的局面,極大地方便了人們的生活。作為發(fā)達國家發(fā)育成熟并被廣泛采用的通過自動售貨機銷售食品、飲料和香煙等小商品的零售業(yè),必將以其方便、新穎的特點在中國得到迅速發(fā)展。這是市場發(fā)展的需要,也是與國際接軌的需要。隨著經(jīng)濟發(fā)展，傳統(tǒng)的固定地點人員售貨方式暴露出許多弊端：人力資源需求大；受所需服務地點，地理條件的限制；而且在服務時間上不能最大限度的服務于消費者。自

5、動售貨機的出現(xiàn)解決了這些難題。品種繁多，對生活的覆蓋面廣，自動售貨，效率高，可24小時不間斷運營；選址容易，且方便改換場地；適合全職經(jīng)營，也可兼職（副業(yè)）經(jīng)營；作為廣告載體，可賺高額外塊。投資風險低，收益高。工作人員唯一所需要做的就是添加商品取走貨幣。如此多的優(yōu)點使得自動售貨機在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應用。1 智能自動售貨機的設計要求及分析設計一臺銷售袋裝小零食的自動售貨機，具有硬幣識別、幣值累加、自動售貨等功能。基本要求：（1）可是別5角、1元的硬幣，并進行累加。（2）有貨物選擇按鍵，根據(jù)選擇自動出售對應貨物。（3）具有防盜報警功能。1.1現(xiàn)狀分析從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動

6、密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應運而生了。從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機械，從狹義來講就是自動銷售商品的機械。從供給的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環(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，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優(yōu)點。（1）

7、發(fā)達國家現(xiàn)狀日本：各種自動售貨機保有量超過600萬臺，平均20人一臺，世界普及率第一。1990年通過自動售貨機實現(xiàn)的銷售額即已達到5兆日元（約3000億人民幣）。美國：總的機器保有量大致和日本相當，2000年通過自動售貨機實現(xiàn)的銷售額達到250億美元，其中ocs(office coffee service）的銷售額排第六位。 韓國：自動售貨機的使用歷史要遠短于其它發(fā)達國家，僅有25 年，但據(jù)2001 年的統(tǒng)計，總保有量已超過80萬臺。在2001年韓國生產(chǎn)的自動售貨機中ocs占32.7%，排第一位，咖啡自動售貨機占18.1%，排第三位，僅次于18.6% 的充電自動售貨機。瓶罐飲料自動售貨機和復合

8、型自動售貨機（同機銷售瓶罐飲料和熱咖啡）都僅占8.6%，并列第四位。（2）國內(nèi)現(xiàn)狀 保有量約2萬臺，且品種單一，主要以瓶飲料售貨機為主，技術(shù)質(zhì)量還未完全過關(guān)，生產(chǎn)和運營成本較高，收益也不高。導致此現(xiàn)狀的主要原因是中國有關(guān)的自動售貨機企業(yè)未能有效解決成本，質(zhì)量，運營等諸多問題。但由于隨中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會的巨大進步，自動售貨機的實際需求已相當大。1.2分析結(jié)果智能自動售貨機有很多的有點比如人力資源需求小；不受所需服務地點，地理條件的限制；而且在服務時間上能最大限度的服務于消費者。品種繁多，對生活的覆蓋面廣，自動售貨，效率高，可24小時不間斷運營；選址容易，且方便改換場地；適合全職經(jīng)營，也可兼

9、職（副業(yè)）經(jīng)營；作為廣告載體，可賺高額外塊。投資風險低，收益高。工作人員唯一所需要做的就是添加商品取走貨幣。如此多的優(yōu)點使得自動售貨機在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應用。這些都是智能自動售貨機帶來的好處。當然一件事物的出現(xiàn)有利也有弊，智能自動售貨機也有一些弊端，智能自動售貨機覆蓋面比較廣，安全系統(tǒng)方面做的不是很完善，有時候會被強行打開。我們設計智能自動售貨機需要解決一些問題，以下是我們需要解決的問題：1.從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、識別器判別人民幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。2.識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通訊模塊。3.通訊模塊與售貨機的主控系統(tǒng)通信，啟動售貨機的面板控制，并等待顧客按鍵選擇商品。4.顧客

10、選擇商品后，售貨機自動把商品送出，等待顧客取走。5.當金額多于購買的商品價格時，售貨機將會自動找零。6.完成一次自動購買，系統(tǒng)復位，完成售貨。1.3功能框圖本課題的設計我們依據(jù)設計要求描繪出具體的功能框圖，我們根據(jù)編制出的功能框體進行設計，如圖1所示即為具體的功能框圖。儲存貨物投幣出貨2儲存箱體物品支架推進系統(tǒng)硬幣存儲箱檢測識別硬幣自動累加自動返還投入存儲硬幣找零假幣返還選擇裝置顯示裝置選擇按鈕出貨口出貨箱顯示幣值顯示余額檢空裝置報警系統(tǒng)外觀自主設計廣告植入步進裝置自動售貨控制核心供電系統(tǒng)圖1 智能自動售貨機功能框圖 2智能自動售貨機的硬件設計 我和殷聰聰、孟祥續(xù)是一組共同完成項目，我主要負責

11、投幣部分其中包括硬幣的檢測識別、自動累加、自動返還這幾個模塊。2.1檢測識別硬幣模塊 硬幣識別模塊功能框圖如圖2所示：單片機控制器檢測識別硬幣模塊振蕩線圈電路辨別硬幣幣道結(jié)構(gòu)辨別硬幣圖案辨別圖2 硬幣識別模塊功能框圖2.1.1方案論證 1.方案一：采用振蕩線圈識別我國目前發(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?yōu)殡妷盒盘栞敵觯瓿蓪饘儆矌诺淖R別。當

12、硬幣投入后經(jīng)過識別出電信號后，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。為了分析方便，可將硬幣中形成的電渦流等效為一個短路環(huán)中的電流，這樣線圈與硬幣可以等效為相互耦合的線圈，如圖3和圖3-1所示。圖3 傳感器原理 圖3-1 等效電路對空心線圈，為線圈的電阻，為線圈電感，為短路環(huán)的電阻，為短路環(huán)電感，為線圈與短路環(huán)間的互感。 與它們之間的距離、硬幣運動速度有關(guān)，也與硬幣的電導率、磁導率、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

13、，線圈的等效電感為l：（1）當有硬幣通過線圈時，可以得到線圈電感的變化l0 。因此只要檢測出硬幣電導率、磁導率、厚度、直徑等因素對磁場的綜合影響就可以達到鑒別的目的。這里采用諧振法，把線圈作為電感接入電容三點式的振蕩電路中。由于本設計采用互補型算法，所以只需測量振蕩頻率就可以精確鑒別不同幣值的硬幣，從而識別偽幣?？梢郧蟮卯敍]有硬幣通過時的振蕩頻率及有硬幣影響時的振蕩頻率f，c為振蕩回路中的電容。（3） （4） 2方案二：不同幣道識別厚度是沒有東西專門測的，實際上這個指標是和材質(zhì)一起測。因為即使相同材質(zhì)的硬幣，如果厚薄不同，導致的頻率變化差異也較大。直徑老式的識別裝置用光電管隊列來識別直徑，排列

14、組合得當?shù)脑?，識別精度也不低（可答0.5mm）。新一點的都用偏心或異形線圈來測量，依據(jù)是直徑小的硬幣與線圈的重合部分也少，由此也帶來頻率變化的不同。本文采用的動態(tài)檢測法的檢測速度快、適應范圍廣。如圖4 所示，硬幣從幣道投入后，經(jīng)過防震片的緩沖，依次進入二級振蕩線圈l1 、l2。振蕩線圈的軸線上各裝有一對光電管d1 、d2，用以檢測是否有硬幣通過，并以中斷方式通知單片機測量頻率、識別硬幣。光電管安裝在軸線的下方，保證單片機從開始測量頻率到結(jié)束測量這段時間內(nèi)，硬幣基本處于振蕩線圈的中心，減少動態(tài)測量誤差。3方案三：采用不同硬幣圖案識別一種硬幣鑒別設備包括光源，反射光傳感器，發(fā)光元件，用來光電地接收

15、從發(fā)光元件發(fā)射的并由硬幣的表面反射的光并產(chǎn)生硬幣的一個表面的圖像圖案數(shù)據(jù)的傳感器，用來儲存基準數(shù)據(jù)的存儲器，嘗試地判定硬幣的面值的第面值鑒別器，最終鑒別硬幣的面值的第面值鑒別器，以及接收光量控制器。根據(jù)這樣構(gòu)成的硬幣鑒別設備，有可能通過光學方法檢測硬幣的表面圖案而高精度地鑒別硬幣能否被接受和硬幣的面值。一種硬幣鑒別設備，該設備包括一個用來向正被輸送的硬幣的一個表面發(fā)射光的光源，用來接收從光源發(fā)射的并由硬幣反射的光的反射光傳感器裝置，就硬幣的輸送方向來說布置在光源的下游的用來向正被輸送的硬幣的一個表面發(fā)射光的發(fā)光裝置，用來光電地接收從發(fā)光裝置發(fā)射的并由硬幣的一個表面反射的光并產(chǎn)生硬幣的一個表面的

16、圖像圖案數(shù)據(jù)的傳感器裝置，用來儲存每種面值的硬幣的基準數(shù)據(jù)的基準數(shù)據(jù)存儲裝置，用來根據(jù)由傳感器裝置產(chǎn)生的硬幣的一個表面的圖像圖案數(shù)據(jù)來計算硬幣直徑，把這樣計算出的硬幣直徑與儲存在基準數(shù)據(jù)存儲裝置中的每種面值的硬幣的基準直徑數(shù)據(jù)進行比較并嘗試地判定硬幣的面值的第1面值判定裝置，用來從基準數(shù)據(jù)存儲裝置中讀取由第1面值判定裝置判定的面值的硬幣的基準圖案數(shù)據(jù)，把這樣讀取的基準圖案數(shù)據(jù)與硬幣的一個表面的圖像圖案數(shù)據(jù)進行比較并最終確定硬幣的面值鑒別裝置，以及用來根據(jù)由硬幣反射的并由反射光傳感器裝置檢測的光量而控制由被傳感器裝置檢測的硬幣的一個表面所反射的光量的接收光量控制裝置。該方案現(xiàn)在還不怎么普及所以實

17、現(xiàn)的成本比較大。2.1.2方案選擇三個方案相比較我選擇方案一，方案三實現(xiàn)的成本比較高。方案二的識別精度沒有方案一高，功能的實現(xiàn)也沒有方案一的具體，所以我們選擇方案一。2.2硬幣累加模塊我們在實現(xiàn)硬幣累加時首先需要最基本的是運算器，累加器是專門存放算術(shù)或邏輯運算的一個操作數(shù)和運算結(jié)果的寄存器。能進行加、減、讀出、移位、循環(huán)移位和求補等操作。是運算器的主要部分。硬件框圖如圖5 所示：單片機控制器硬幣累加模塊延時累加計數(shù)器累加稱重累加圖5 硬幣累加模塊框圖2.2.1方案論證1.方案一：采用延時累加硬幣本次設計的貨幣累加是對判斷單片機上的按鍵上所按下的次數(shù)進行累加來實現(xiàn)的，并將累加的次數(shù)送到寄存器b，

18、然后系統(tǒng)根據(jù)投幣的總數(shù)和相應的操作來實現(xiàn)輸出。2.方案二：采用稱重法 首先設置好兩個存幣箱將辨別好幣值的硬幣分類裝到各個箱子中，每個箱子底部設置一個電子稱重儀，知道五角跟一元硬幣還有幣箱的質(zhì)量然后對硬幣總的質(zhì)量計算出硬幣總的數(shù)值顯示在七段顯示器上。3.方案三：采用計數(shù)器累加法一種計數(shù)器，屬于計算機技術(shù)應用領域。 計數(shù)器的主要特征在于“加”、“減”、“計算”三個信號產(chǎn)生傳感器，通過與非門和微處理機i/o口相連，并輸入到微處理機鍵盤，進而通過硬件，軟件的控制，通過計算機顯示器，實現(xiàn)自動識別硬幣運動方向，根據(jù)硬幣運動方向，自動實現(xiàn)“加”或“減”計數(shù)顯示，并實現(xiàn)對所控設備的計數(shù)、程序控制等功能。 計數(shù)

19、器廣泛用于各種長度、數(shù)目、脈沖等的自動識別方向計量和程序控制。當然對于硬幣累加的實現(xiàn)也是可以的。2.2.2方案選擇我們從實現(xiàn)的難易程度考慮選擇方案一是最合理的。而且三者的功能實現(xiàn)都沒什么差異，而且方案三的成本比較高。2.3硬幣自動返還模塊2.3.1硬件框圖如圖6所示單片機控制器硬幣自動返還模塊電磁閥退幣軟件控制步進指令退幣圖6 硬幣自動返還模塊框圖2.3.2方案論證1.方案一：采用電磁閥退幣硬幣識別器可以接受2種面額幣種五角和一元。硬幣找零模塊配置2種面額品種的循環(huán)找零器，每個循環(huán)找零器的容量一般80180枚。硬幣找零模塊配置2個不同硬幣品種的備用找零箱，每個找零箱的容量一般要求大于1000枚

20、。 找零時優(yōu)先從循環(huán)找零器找出，當循環(huán)找零器中幣量不足時，從后備找零器（即后備找零箱）中找取。能自動將乘客投入的硬幣優(yōu)先導入到循環(huán)找零器循環(huán)找零，多余的硬幣又可自動進入硬幣回收箱。硬幣找零模塊一次性能夠接收至少兩種各20枚硬幣。在交易取消時，硬幣找零模塊具有原幣返還顧客所投入的硬幣的功能。硬幣找零模塊中備用找零箱和循環(huán)找零器所存儲的硬幣能通過命令清空。當收到退幣找零電信號后包括二個樞接于同一軸心的滑道，另設有二組控制機構(gòu)，該控制機構(gòu)包括控制電路和電磁閥，該電磁閥的軸心樞設連桿，退幣裝置樞設一擺臂，該擺臂樞接于上述的連桿，該擺臂與上述的滑道之間樞設拉桿，控制電路控制電磁閥，該電磁閥與滑道連接，以

21、控制該滑道擺動而開啟或關(guān)閉。利用電子元件配合簡易的機構(gòu)控制錢幣儲存或退出，以簡化整體的機構(gòu)而降低制造成本，并避免錢幣卡在控制機構(gòu)。完成自動售貨機的退幣找零功能。2.方案二：采用步進指令退幣排幣動作的實現(xiàn)，可采用步進電機驅(qū)動一套偏心輪機構(gòu)來實現(xiàn)，偏心凸輪機構(gòu)，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動；也可采用螺桿螺母傳動機構(gòu)來實現(xiàn)。將電機的旋轉(zhuǎn)運動通過螺桿轉(zhuǎn)化成直線運動，將識別器排幣杠桿壓下。實現(xiàn)硬幣找零功能。3.方案三：采用軟件編程退幣顯示余額，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，售貨機經(jīng)過延時予以退幣。由硬幣的通信模塊完成退硬幣。2.3.3方案比較：綜合比較我選擇方案三，因為

22、方案三的功能實現(xiàn)比較好，方便簡單而且成本比較便宜。3 軟件設計單片機at89c51的i/o分配表如表一所示：表1 單片機at89c51 i/o分配表輸入輸出p1.0p1.7鍵盤p00p06二極管t0p2.0p2.7lcd控制p0.7揚聲器3.1主程序智能自動售貨機系統(tǒng)是在系統(tǒng)接收到硬幣后，單片機軟件系統(tǒng)將所有的接口全部初始化，所有的系統(tǒng)都處于等待狀態(tài)，硬幣檢測電路中的光耦傳感器未檢測到硬幣時會處于等待狀態(tài)，檢測到硬幣，將脈沖信號傳遞給單片機，lcd顯示器會顯示出數(shù)額，按下開始按鈕后，開始進行貨物選擇，鍵盤接受到信號后自動進行推動支架使貨物沖出貨口掉出來，售貨機會自動進行計算找回余額，并從退幣口

23、自動返還。當智能自動售貨機里面的紅外線傳感器檢測到破壞時，就將該信號傳遞給單片機，由單片機的軟件系統(tǒng)控制，觸動蜂鳴器進行報警。3.1.1主流程圖如圖7所示結(jié)束檢測是否有硬幣進行硬幣累加調(diào)用鍵盤是否貨物選擇是否返還硬幣否開始是延時調(diào)用延時調(diào)用圖7 智能自動售貨機主流程圖3.1.2主程序代碼money equ 0040h rs equ p3.0 rw equ p3.1 e equ p3.2 ret insert: mov a,p3 cpl a jbc acc.4,s1 lcall key mov a,r5 cjne a,#0ffh,checkwait1: mov a,p3 cpl a bc acc

24、.4,wait1 ajmp start key: mov a,p1 cpl a jnz key2 mov r5,#0ffh retbacke5: jmpnexte12nexte9: cjnea,#05h,nexte14 mova,b subba,#02h movr0,#01h movr1,a lcalloutmoney lcalloutgoods jmp main nexte14: cjnea,#06h,backe6 mova,b lcall outmoney jmp main backe6: jmpnexte9threeyuan: mova,b cjnea,#03h,nextf1 movr0

25、,#01hloopf1: lcallkey mova,r5 cjne a,#0ffh,pressb1 sjmp loopf1delay: mov r2,#50 d1: mov r3,#50d2: djnz r3,d2 djnz r2,d1 retd10ms: mov r2,#64h dl2: mov r3,#18h dl1:nop nop djnz r3,dl1 djnz r2,dl2 retdelay1: mov r7,#10 delay2: mov r2,#250 d3: mov r3,#200d4: djnz r3,d4 djnz r2,d3 djnz r7,delay2 ret end

26、3.2投幣口流程圖 如圖8所示，投幣系統(tǒng)是自動售貨設計當中比較重要的一塊，涉及到貨幣識別系統(tǒng)，對于識別貨幣器是如何設計、如何工作的。本課題設計主要是要實現(xiàn)自動售貨機的投幣總數(shù)顯示、貨物選擇、出貨以及找零功能。在本次設計中用p3.4上的一個按鍵來代替投幣系統(tǒng)的電平輸出。在投幣系統(tǒng)中可以通過89c51內(nèi)部的定時器來控制投幣時間，在規(guī)定的時間范圍內(nèi)完成投幣動作，否則投入的貨幣全部退出。由于本次設計主要是要體現(xiàn)從投幣到操作最后到出貨的過程，在設計中沒有用到定時設置。開始投幣口檢測調(diào)用鍵盤貨物選擇鍵盤有鍵按下轉(zhuǎn)check程序 延時消抖 查詢計數(shù)是否溢出 把p3賦值給ayn圖8 投幣口流程圖3.2.2找零

27、流程圖如圖9所示，本次設計中采用p1.3p1.6口作為找零輸出口, p1.3p1.6分別對應1元找零口、2元找零口、3元找零口、5角找零口。這樣設計的目的是方便實現(xiàn)不同數(shù)額的找零輸出。同出貨系統(tǒng)一樣，找錢系統(tǒng)也用led指示燈來表示找零，對應的端口上若指示燈亮則表示有零錢掉出。開始找錢數(shù)存入a對a重新賦值控制p0口找零結(jié)束圖9 找零流程圖4 方案整合4.1硬件電路 我和殷聰聰、孟祥續(xù)是一組共同完成項目，晶體振蕩電路、復位電路、報警電路具體方案如下：4.1.1晶體振蕩電路如圖10所示圖10 晶體振蕩電路（1）晶體振蕩電路功能介紹此電路能讓電路產(chǎn)生振蕩頻率，直流電經(jīng)過晶體振蕩電路就會產(chǎn)生電路所需的交

28、流電，此電路不需要外信號刺激自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能，所以要是電路需要將直流電變成交流電，在這里就需要用一個晶體振蕩電路。（2）參數(shù)計算這是一個晶體振蕩電路用到了兩個電容和一個晶振，一般12mhz 30p，6mhz 20p，2mhz 10p，我采用的是12mhz 30p的晶振電路。4.1.2復位電路如圖11所示圖11 復位電路（1）復位電路功能介紹為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復位電路是必不可少的一部分，復位電路的第一功能是上電復位。一般微機電路正常工作需要供電電源為5v5%，即4.755.25v。由于微機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當vcc超

29、過4.75v低于5.25v以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。（2）參數(shù)計算這是一個復位電路，她由一個電阻和一個電容組成，一般的復位電路電容都為10uf，電阻都為10k。4.1.3報警電路如圖12所示圖12 報警電路（1）報警電路功能介紹當箱體受到強行破壞時，外殼采用紅外報警器，揚聲器就會作用發(fā)出聲音，提請工作人員。（2）參數(shù)計算在一般電路中用這兩個10k的電阻來分壓得到1/2的vcc。4.2總原理圖見附件34.2.1元器件清單及封裝如表2所示表2 元器件清單及封裝表元器件清單及封裝序號代號名稱規(guī)格數(shù)量封裝形式1r1r3電阻10k32r4電阻 56013c1、c2

30、電容 30p24c3電容 10uf15c5、c6電容 0.33uf26s0s7開關(guān)87d1d7二極管 in414878c4、c7電容 100uf29lcd液晶顯示器 tc1602110u1單片機 at89c51111q1三極管 8550112x1晶振 12mhz113u2三端穩(wěn)壓電源調(diào)整器 78l05114rp1上拉電阻 115j1電源接口 116fm揚聲器14.3pcb設計pcb設計目的在于規(guī)范設計作業(yè)，提高生產(chǎn)效率和改善產(chǎn)品的質(zhì)量它的基本要求有以下幾個方面：（1）避免在pcb邊緣安排重要的信號線，如時鐘和復位信號等。 （2）機殼地線與信號線間隔至少為4毫米；保持機殼地線的長寬比小于5:1以

31、減少電感效應。 （3）已確定位置的器件和線用lock功能將其鎖定，使之以后不被誤動。 （4）導線的寬度最小不宜小于0.2mm（8mil），在高密度高精度的印制線路中，導線寬度和間距一般可取12mil。 （5）在dip封裝的ic腳間走線，可應用1010與1212原則，即當兩腳間通過2根線時，焊盤直徑可設為50mil、線寬與線距都為10mil，當兩腳間只通過1根線時，焊盤直徑可設為64mil、線寬與線距都為12mil。 （6）當焊盤直徑為1.5mm時，為了增加焊盤抗剝強度，可采用長不小于1.5mm，寬為1.5mm和長圓形焊盤。 （7）設計遇到焊盤連接的走線較細時，要將焊盤與走線之間的連接設計成水滴

32、狀，這樣焊盤不容易起皮，走線與焊盤不易斷開。 （8）大面積敷銅設計時敷銅上應有開窗口，加散熱孔，并將開窗口設計成網(wǎng)狀。 （9）盡可能縮短高頻元器件之間的連線，減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。pcb形狀為長方形，尺寸是長為93.5mm，寬為130mm。pcb形狀為長方形，長為93.5mm，寬為130mm，如圖13和13-1所示。圖13 pcb反面走線圖圖13-1 pcb正面走線圖4.4軟件整合我和殷聰聰、孟祥續(xù)是一組共同完成項目，我主要負責投幣部分其中包括投幣口、找零這幾個模塊。4.4.1出貨系統(tǒng)本設計中，設置了價格分別為2元、3

33、元、4元不等的貨物，一共3種。在通過按鍵選擇物品后，將會把產(chǎn)生的信號輸入給89c51的p1的引腳上，89c51接收信號后，經(jīng)過處理后，將會在貨物輸出端產(chǎn)生與其相對應的信號輸出，控制所選貨物的掉出。4.4.2出貨程序流程圖如圖14所示 圖14 出貨程序流程4.4.3選擇系統(tǒng)流程圖如圖15所示硬幣檢測到后我們可以按下選擇鍵進行貨物的選擇，所選貨物確定后貨物掉出，硬幣自總進行計算自動返還硬幣。圖15.1 選擇系統(tǒng)流程圖圖15.2 選擇系統(tǒng)流程圖圖15.3 選擇系統(tǒng)流程圖圖15.4 選擇系統(tǒng)流程圖圖15.5 選擇系統(tǒng)流程圖圖15.6 選擇系統(tǒng)流程圖圖15.7 選擇系統(tǒng)流程圖圖15.8 選擇系統(tǒng)流程圖圖

34、15.9 選擇系統(tǒng)流程圖 圖15.10 選擇系統(tǒng)流程圖4.4.4 報警電路流程圖如圖16所示c=p07d=0?ynf=0f=1c=1c=0蜂鳴器工作蜂鳴器不工作結(jié)束d=p32開始圖16 報警電路流程圖5 外觀設計根據(jù)電路板、所裝商品、占地面積等各種因素的綜合考慮，設計出智能自動售貨的外觀如圖17所示，此產(chǎn)品高170cm，長95cm，寬85cm。便于安放，節(jié)約占地面積的同時又可容納多種商品，可安放在各種公共場合，表面也可以植入商家多種廣告，達到額外盈利的目的。正面櫥窗 出貨箱體 投幣口顯示燈 選擇鍵盤 退幣口 圖17 自動售貨機的外觀設計在此自動售貨機的左面、右面以及后面可以植入一些小廣告，這樣

35、也能創(chuàng)造一部分的利益，充分利用它的價值。6 生產(chǎn)工藝設計 是指將組織生產(chǎn)實現(xiàn)工藝過程的程序、方法、手段及標準用文字及圖表的形式來表示，用來指導產(chǎn)品制造過程的一切生產(chǎn)活動，使之納入規(guī)范有序的軌道。企業(yè)是否具備先進、科學、合理、齊全的工藝文件是企業(yè)能否安全、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)低消耗的制造產(chǎn)品的決定條件。凡是工藝部門編制的工藝計劃、工藝標準、工藝方案、質(zhì)量控制規(guī)程也屬于工藝文件的范疇。工藝文件是帶強制性的紀律性文件。不允許用口頭的形式來表達，必須采用規(guī)范的書面形式，而且任何人不得隨意修改，違反工藝文件屬違紀行為。編制工藝規(guī)程的依據(jù)及原則6.1 編制的依據(jù)(1) 工藝規(guī)程編制的技術(shù)依據(jù)是全套設計文件、樣機及各

36、種工藝標準；(2) 工藝規(guī)程編制的工作量依據(jù)是計劃日（月）產(chǎn)量及標準工時定額；(3)工藝規(guī)程編制的適用性依據(jù)是現(xiàn)有的生產(chǎn)條件及經(jīng)過努力可能達到的條件。6.2 編制應掌握的原則(1)既要具有經(jīng)濟上的合理性和技術(shù)上的先進性，又要考慮企業(yè)的實際情況，具有適用性。(2)必須嚴格與設計文件的內(nèi)容相符合，應盡量體現(xiàn)設計的意圖，最大限度的保證設計質(zhì)量的實現(xiàn)。(3)要嚴肅認真，一絲不茍，力求文件內(nèi)容完整正確，表達簡潔明了，條理清楚，用詞規(guī)范嚴謹。并盡量采用視圖加以表達。要做到不用口頭解釋，根據(jù)工藝規(guī)程，就可正常的進行一切工藝活動。(4) 要體現(xiàn)質(zhì)量第一的思想，對質(zhì)量的關(guān)鍵部位及薄弱環(huán)節(jié)應重點加以說明。技術(shù)指標

37、應前緊后松，有定量要求，無法定量要以封樣為準。(5)盡量提高工藝規(guī)程的通用性，對一些通用的工藝要求應上升為通用工藝。(6)表達形式應具有較大的靈活性及適用性，做到當產(chǎn)量發(fā)生變化時，文件需要重新編制的比例壓縮到最少程度。編制插件工藝文件是一項細致而繁瑣的工作，必須綜合考慮合理的次序、難易的搭配、工作量的均衡等諸因素，因為插件工人在流水線作業(yè)時，每人每天插入的元器件數(shù)量高達800010000只，在這樣大數(shù)量的重復操作中，若插件工藝編排不合理，會引起差錯率的明顯上升，所以合理的編排插件工藝是非常重要的，要使工人在思想比較放松的狀態(tài)下，也能正確高效的完成作業(yè)內(nèi)容。6.3編制要領a.各道插件工位的工作量

38、安排要均衡，工位間工作量（按標準工時定額計算）差別3 秒。b. 電阻器避免集中在某幾個工位安裝，應盡量平均分配給各道工位。c. 外型完全相同而型號規(guī)格不同的元件器,絕對不能分配給同一工位安裝。d. 型號、規(guī)格完全相同的元件應盡量安排給同一工位。e.需識別極性的元器件應平均分配給各道工位。f.安裝難度高的元器件，也要平均分配。g.前道工位插入的元器不能造成后工位安裝的困難。h. 插件工位的順序應掌握先上后下、先左后右，這樣可減少前后工位的影響。i.在滿足上述各項要求的情況下，每個工位的插件區(qū)域應相對集中，可有利于插件速度。6.4編制步驟及方法a.計算生產(chǎn)節(jié)拍時間每天工作時間: 8 小時上班準備時

39、間 15分鐘上、下午休息時間： 各15分鐘每天實際作業(yè)時間=每天工作時間（準備時間+休息時間）=860（15+15+15）=435（min）節(jié)拍時間=實際作業(yè)時間/計劃日產(chǎn)量=（43560）/1000=26.1（s）b.計算印制板插件總工時將元器件分類列在表內(nèi)，按標準工時定額查出單件的定額時間，最后累計出印制板插件所需的總工時為98秒，如表3所示：表3 計算印制板插件總工時表序號元器件名稱數(shù)量/只定額時間/s累計時間/s1電阻43122無極性電容43123有極性電容33.510.54開關(guān)83245二極管73216三極管13.53.57芯片3.54148晶振1339揚聲器133合計工時/s103

40、c.計算插件工位數(shù)插件工位的工作量安排一般應考慮適當?shù)挠嗔?，當計算值出現(xiàn)小數(shù)時一般總是采取進位的方式，所以根據(jù)上式得出，日產(chǎn)1000塊印制板的插件工位人數(shù)應確定為4人。插件工位數(shù)=插件總工時/節(jié)拍時間=103/26.1=3.94（人）d.確定工位工作量時間工位工作量時間=插件總工時/人數(shù)=24.5（s）工作量允許誤差=節(jié)拍時間10%=26.110%=2.6（s）e. 劃分插件區(qū)域：按編制要領將元器件分配到各工位。f.對工作量進行統(tǒng)計分析：對每個工位的工作量進行統(tǒng)計分析計算插件工位數(shù)g.對工作量進行統(tǒng)計分析：對每個工位的工作量進行統(tǒng)計分析，見表4。表4 每個工位的工作量計算表類型工位序號一二三四

41、電阻/只4無極性電容/只4有極性電容/只21開關(guān)/只8二極管/只7三極管/只1芯片/只4晶振/只1揚聲器/只1工時數(shù)/s25.527.52426具體工藝文件表見附件4。7 結(jié)論通過本次的課程設計,讓我認識了許多平時只能在書本上看到的器件,讓我能夠更加了解他們的作用以及功能,好讓我能夠靈活的在設計過程中應用他們。在我看來要做好設計,就必須能夠?qū)Ω鱾€器件的原理有進一層次的理解,只有在理解了的基礎上才能作好設計。讓我收獲最大的是對電路中的芯片的認識,他們各個管腳所具有的功能。在實踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)，許多構(gòu)想都需要扎實的基礎知識做鋪墊。很多方面想得到卻在實施中遇到一些困難，使其不能順利完成。這就要求我

42、們在平時的學習中能夠活學活用，充分理解所學的內(nèi)容并將其融會貫通，不能只拘泥于書本知識。這次的設計也使我們意識到自己知識的狹隘，我們可以在以后的學習過程中通過豐富的圖書館資源和網(wǎng)絡資源來彌補這一不足。經(jīng)過幾個星期的努力我們終于完成的畢業(yè)設計，剛開始時老師要求我們制定了詳細的工作計劃，我們把計劃細化到每天要完成什么樣的任務。正因為老師要求我們制定的具體的任務進程我們才能按時保質(zhì)保量的完成任務。星期一時老師給我們制定這個星期所需完成的任務星期五的時候給老師檢查，經(jīng)過老師細心耐心的知道我們解決我很多困難。在這幾個星期里我學到了很多的知識，這些都是我以前所不曾學到的。protel是我們以前實訓時學的內(nèi)容

43、，我們這次的設計中需要用到次內(nèi)容但是我已經(jīng)忘得差不多了，因為需求我又把這個內(nèi)容重新學習了一遍，因為有一定的基礎所以學起來不費勁，所謂溫故而知么，這次的學習讓我又學到了很多的知識。我們是電子專業(yè)所以以前學到的高頻電子技術(shù)，電工電子基礎，單片機應用基礎等都對我的不也設計起到了很大的幫助。智能自動售貨機的發(fā)展趨勢：現(xiàn)在，自動售貨機產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進一步實現(xiàn)合理化。例如實行聯(lián)機方式，通過電話線路將自動售貨機內(nèi)的庫存信息及時地傳送各營業(yè)點的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補充以及商品選定的順利進行。并且，為防止地球暖化，自動售貨機的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。在夏季

44、電力消費高峰時，這種機型的自動售貨機即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動售貨機相比，它能夠節(jié)約1015%的電力。進入21世紀時，自動售貨機也將進一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。自動售貨機在一些發(fā)達國家應用非常普遍，在我國的安放和使用也已有10多年的時間，但一直沒有全面普及。目前的國內(nèi)市場僅僅屬于市場導入期，中國的自動售貨機擁有量約為4萬臺相對于13億人口，這是個微不足道的數(shù)字。即使是按現(xiàn)在中國城市的人口3.9億人計算，平均每10000城市人口中才有一臺自動售貨機。在日本是每25人一臺，美國是40人一臺，歐洲則是50到120人一臺。在中國一些中大型城市自動售貨機的速度也

45、在以每年10%的速度遞增。在國內(nèi)市場已經(jīng)吸引了生產(chǎn)商10余家，市場運營商40余家。此外國外巨頭也開始在中國市場排兵布陣。因經(jīng)濟日益發(fā)達，社會對擴大就業(yè)與工作場所提供的方便、快捷的自動事業(yè)更為關(guān)注。自動售貨機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自動售貨機，可以包含冷熱飲料、食品、以及一些日常用品，給人們帶來很大的方便，這種服務正好符合現(xiàn)代人快節(jié)奏生活的標志，也是自動化信息時代的一種標志。8 致謝經(jīng)過幾個月的奮戰(zhàn)，今天終于順利地完成了畢業(yè)設計。論文得以完成，首先要感謝李瑋老師，因為畢業(yè)設計與論文都是在李瑋

46、老師的悉心指導下完成的。李瑋老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。本論文從選題到完成，每一步都是傾注了她大量的心血。雖然在此次畢業(yè)設計中我遇到了很多困難，但是這些困難都在老師的耐心講解和共同探討下迎刃而解。她那種不言放棄的精神一直在鼓勵著我。三年的學習讓我學到了很多的知識我要謝謝那些曾經(jīng)指導過我的老師許德志、孫菊妹、裴忠貴、姜淑華、曾文梅、唐詠、陳慧娥、梅笙等老師。同時，論文的順利完成，離不開其它各位同學和朋友的關(guān)心和幫助。在整個的畢業(yè)設計和論文寫作過程中，各位同學和朋友積極的幫助我查

47、資料和提供有利于論文寫作的建議和意見，在他們的幫助下，畢業(yè)設計得以不斷的完善，最終幫助我完整的完成了整篇論文。我衷心的感謝梅笙老師的審查，指導以及支持。我想再次真心誠意的跟你說一聲：謝謝！謝謝你們的傾囊相授，謝謝你們的照顧，讓我大學三年不至于空虛度日渾渾噩噩，讓我感到充實。在未來的工作和學習中，我將以更好的成績來回報各位領導和老師。9 參考文獻參考書籍：1 . 金波 電路分析基礎 西安電子科技大學出版社 20082 李廣弟 單片機基礎修訂本 北京航空航天大學出版社 20013 李朝青 單片機原理及接口技術(shù)(簡明修訂版) 北京航空航天大學出版社 19984 公茂法 單片機人機接口實例 北京航空航

48、天大學出版社 19985 馮克 mcs-51單片機實用子程序及其應用實例 黑龍江科學技術(shù)出版社 19906 王福瑞等 單片微機測控系統(tǒng)設計大全 北京航空航天大學出版社 19997 徐仁貴等 單片微型計算機應用技術(shù) 機械工業(yè)出版社 20018 楊恢先等 單片機原理及應用 國防科技大學出版社 20039 李鴻等 單片機原理及應用 湖南大學出版社 200210徐惠民等 單片微型計算機原理、接口與應用 北京郵電大學出版社 200111楊欣榮等 智能儀器原理、設計與發(fā)展 中南大學出版社 200312孫傳友等 感測技術(shù)基礎 電子工業(yè)出版社 200113科技期刊：單片機與嵌入式系統(tǒng)應用、實用測試技術(shù)、自動化

49、儀表、傳感器世界、測控技術(shù)、電子技術(shù)應用等2001年以后各期。14何立民著 單片機高級教程應用與設計 北京航空航天大學出版社 200115周航慈著 單片機應用程序設計技術(shù) 北京航空航天大學出版社 200316. 李光飛等著 單片機課程設計實例指導 北京航空航天大學出版社 200417陳夠喜等著 微機原理應用實驗教程 北京人民郵電出版社 2006參考網(wǎng)址：1. /view/5051d1c30c22590102029d57.html2. /f/18073040.html?from=like3. ht

50、tp://view/9711a20af78a6529647d53e9.html4. .hk/search? 5. /item.htm?id=1232501182410 附件附件1單片機89c51：主機：核心是89c51，晶振頻率為6mhz。本次設計我們使用的單片機型號是89c51，它的作用是自動售貨機在自動銷售過程中, 收到識幣信號后, 自動進行累計、外部金額顯示、顧客按鍵后自動推出商品和發(fā)出退幣找零等信號的電控系統(tǒng)。同時, 該系統(tǒng)還具備預設價格、售出累計、驅(qū)動檢測和故障自檢等功能, 是“ 售貨機器人”的“ 大腦” 。它把接受到的電源信號轉(zhuǎn)換成各個模塊所需要的信號，使這些功能能正常工作。89c51的引腳與功能簡介89c51單片機兩種封裝形式:(1)雙列直插（pdip）: 40引腳。(