基于單片機(jī)的智能自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)—大學(xué)畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)位論文范文模板參考資料

1、目錄摘要1關(guān)鍵詞10 引言21 總體設(shè)計(jì)方案21.1 設(shè)計(jì)要求21.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)21.3 分析結(jié)果31.4 功能框圖32 硬件設(shè)計(jì)52.1 檢空裝置52.2 推進(jìn)裝置62.3 報(bào)警裝置133 軟件設(shè)計(jì)203.1 主程序203.2 報(bào)警系統(tǒng)程序204 硬件方案整合224.1 其他單元電路224.2 總原理圖234.3元器件清單234.4 pcb板235 軟件方案整合255.1 選擇系統(tǒng)程序255.2 投幣系統(tǒng)程序255.3 出貨系統(tǒng)程序345.4 找零系統(tǒng)程序356 外觀設(shè)計(jì)367 生產(chǎn)工藝文件368 總結(jié)40致謝42參考文獻(xiàn)43附錄1 電路中主要集成芯片引腳圖及引腳功能說(shuō)明44附錄2 軟件系統(tǒng)

2、程序代碼471 報(bào)警系統(tǒng)472 選擇系統(tǒng)473 投幣系統(tǒng)564 出貨系統(tǒng)565 找零系統(tǒng)57附錄3 總原理圖59附錄4 元器件清單及封裝形式60附錄5 工藝文件62摘要 本文設(shè)計(jì)了一種以at89c51單片機(jī)為核心的自動(dòng)售貨機(jī)裝置的控制系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、硬件選擇、軟件編寫，并重點(diǎn)描述了自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件編程的原則和技巧。該系統(tǒng)以單片機(jī)at89c51芯片為核心，采用集中控制方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)全過(guò)程的自動(dòng)控制。系統(tǒng)程序采用匯編及c語(yǔ)言軟件進(jìn)行程序的編寫和編譯，該軟件具有編程簡(jiǎn)單、查錯(cuò)方便、閱讀容易等特點(diǎn)。匯編語(yǔ)言是程序的基本語(yǔ)言，具有容易理解，便于記

3、憶和使用等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 智能自動(dòng)售貨機(jī) at89c51單片機(jī) lcd液晶 控制系統(tǒng)- 1 -0 引言隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，傳統(tǒng)的固定地點(diǎn)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(wù)地點(diǎn)，地理?xiàng)l件的限制；而且在服務(wù)時(shí)間上不能最大限度的服務(wù)于消費(fèi)者。自動(dòng)售貨機(jī)的出現(xiàn)解決了這些難題。品種繁多，對(duì)生活的覆蓋面廣，自動(dòng)售貨，效率高，可24小時(shí)不間斷運(yùn)營(yíng)；選址容易，且方便改換場(chǎng)地；適合全職經(jīng)營(yíng)，也可兼職（副業(yè)）經(jīng)營(yíng)；作為廣告載體，可賺高額外塊。投資風(fēng)險(xiǎn)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(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。智能自動(dòng)售貨機(jī)是以單片機(jī)為核心的自動(dòng)化控制

4、裝置，它集按鍵選擇技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)和顯示技術(shù)于一體，有功能強(qiáng)大、可靠性高、使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。因此，在商業(yè)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用。有些智能自動(dòng)售貨機(jī)不僅能夠自動(dòng)識(shí)別1元、5角硬幣，而且能夠自動(dòng)識(shí)別20元、10元、5元紙幣，還會(huì)自動(dòng)找零，人機(jī)對(duì)話的應(yīng)用性提高使自動(dòng)售貨機(jī)在國(guó)內(nèi)大面積普及成為可能。智能自動(dòng)售貨機(jī)越來(lái)越人性化的設(shè)計(jì)將會(huì)很快的占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)。1 總體設(shè)計(jì)方案1.1 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)銷售袋裝小零食的自動(dòng)售貨機(jī)，具有硬幣識(shí)別、幣值累加、自動(dòng)售貨等功能。基本要求：可識(shí)別5角、1元的硬幣。并進(jìn)行累加。有貨物選擇按鍵，根據(jù)選擇自動(dòng)出售對(duì)應(yīng)貨物。具有防盜報(bào)警功能。1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)從自動(dòng)售貨機(jī)

5、的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)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(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。從廣義來(lái)講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來(lái)講就是自動(dòng)銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)買好奇心的自身性能，可以很好地解決人

6、工費(fèi)用上升的問(wèn)題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。 （1）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。1990年通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)實(shí)現(xiàn)的銷售額即已達(dá)到5兆日元（約3000億人民幣）。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)的銷售額達(dá)到250億美元，其中ocs(office coffee service）的銷售額排第六位。 韓國(guó)：自動(dòng)售貨機(jī)的使用歷史要遠(yuǎn)短于其它發(fā)達(dá)國(guó)家，僅有25 年，但據(jù)2001 年的統(tǒng)計(jì)，總保有量已超過(guò)80萬(wàn)臺(tái)。在2001年韓國(guó)生產(chǎn)的自動(dòng)售貨機(jī)中ocs占32.7%，排第一位，咖啡自動(dòng)售貨機(jī)占 18.1% ，排第三位，僅次于18.6% 的

7、充電自動(dòng)售貨機(jī)。瓶罐飲料自動(dòng)售貨機(jī)和復(fù)合型自動(dòng)售貨機(jī)（同機(jī)銷售瓶罐飲料和熱咖啡）都僅占 8.6%，并列第四位。（2）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。導(dǎo)致此現(xiàn)狀的主要原因是中國(guó)有關(guān)的自動(dòng)售貨機(jī)企業(yè)未能有效解決成本，質(zhì)量，運(yùn)營(yíng)等諸多問(wèn)題。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。1.3 課題分析從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)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(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心等新的流

8、通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。廣義來(lái)講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來(lái)講就是自動(dòng)銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問(wèn)題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。1.4 功能框圖智能自動(dòng)售貨機(jī)的功能框圖，如圖1所示，該框完整的表現(xiàn)出智能自動(dòng)售貨機(jī)的每一個(gè)功能模塊，從框圖中也可以看出我們的整體思路，在此思路中，我主要負(fù)

9、責(zé)儲(chǔ)存貨物模塊的制作與設(shè)計(jì)，其中包括了儲(chǔ)存箱體、物品支架、推進(jìn)系統(tǒng)、檢空裝置以及報(bào)警系統(tǒng)。同時(shí)也和同組人員一起負(fù)責(zé)出貨模塊與外觀的設(shè)計(jì)以及控制核心的編程與設(shè)計(jì)。在我負(fù)責(zé)儲(chǔ)存貨物模塊的同時(shí)，也和同組人員積極配合，及時(shí)反饋各自的信息與進(jìn)度，保證我們各模塊之間的銜接，使我們的項(xiàng)目順利完成。 - 69 -儲(chǔ)存貨物投幣出貨儲(chǔ)存箱體物品支架推進(jìn)系統(tǒng)硬幣存儲(chǔ)箱檢測(cè)識(shí)別硬幣自動(dòng)累加自動(dòng)返還投入存儲(chǔ)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(bào)警系統(tǒng)外觀自主設(shè)計(jì)廣告植入步進(jìn)裝置自動(dòng)售貨控制核心供電系統(tǒng) 圖1 智能自動(dòng)售貨機(jī)的功能框圖2 硬件設(shè)計(jì)在此次設(shè)計(jì)中，我主要負(fù)責(zé)儲(chǔ)存貨物模塊

10、中的檢空裝置、推進(jìn)裝置和報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)。2.1 檢空裝置2.1.1 方案一：安裝接觸行程開關(guān)售完檢測(cè)系統(tǒng)，在自動(dòng)售貨機(jī)商品存儲(chǔ)存道下方安裝有接觸行程開關(guān)，當(dāng)存儲(chǔ)存道有商品時(shí)，壓下行程開關(guān)，自動(dòng)售貨機(jī)正常工作；當(dāng)商品出售完畢時(shí)，行程開關(guān)被釋放，向cpu發(fā)出無(wú)貨信號(hào)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)通過(guò)串行擴(kuò)展接口向相應(yīng)的售完指示燈發(fā)出信號(hào)，使機(jī)身“售完”指示燈亮，此種商品自動(dòng)停售，即使投幣金額達(dá)到該道商品預(yù)設(shè)價(jià)格數(shù)值，可售按鈕仍然無(wú)法啟動(dòng)信號(hào)，金額累計(jì)存儲(chǔ)器也不清零。2.1.2 方案二：紅外線對(duì)射在自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)最后一個(gè)商品的兩側(cè)，放置紅外線。當(dāng)有商品時(shí)，商品擋住紅外線使其無(wú)法對(duì)射，自動(dòng)售貨機(jī)正常工作；當(dāng)商品出售完畢時(shí)，

11、紅外線對(duì)射，向cpu發(fā)出無(wú)貨信號(hào)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)通過(guò)串行擴(kuò)展接口向相應(yīng)的售完指示燈發(fā)出信號(hào)，使機(jī)身“售完”指示燈亮，此種商品自動(dòng)停售，即使投幣金額達(dá)到該道商品預(yù)設(shè)價(jià)格數(shù)值，可售按鈕仍然無(wú)法啟動(dòng)信號(hào)，金額累計(jì)存儲(chǔ)器也不清零。2.1.3 方案三：眼觀法售貨機(jī)的正面櫥窗采用有機(jī)板窗，機(jī)玻璃板有極佳透明度：無(wú)色透明有機(jī)玻璃板材，透光率達(dá)92%以上，有優(yōu)良的耐候性：對(duì)自然環(huán)境適應(yīng)性很強(qiáng)，即使長(zhǎng)時(shí)間在日光照射、風(fēng)吹雨淋也不會(huì)使其性能發(fā)生改變，抗老化性能好，在室外也能安心使用。加工性能良好：既適合機(jī)械加工又易熱成型，壓克力板可以染色，表面可以噴漆、絲印或真空鍍膜。優(yōu)異的綜合性能：壓克力板品種繁多、色彩豐富，并具有

12、極其優(yōu)異的綜合性能，為設(shè)計(jì)者提供了多樣化的選擇，壓克力板可以染色，表面可以噴漆、絲印或真空鍍膜。無(wú)毒，即使與人長(zhǎng)期接觸也無(wú)害，還有燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體不產(chǎn)生有毒氣體。 自動(dòng)售貨機(jī)前體的透明有機(jī)板窗相當(dāng)于商店櫥窗或者柜臺(tái)，商品展示、明碼標(biāo)價(jià)以及商品有無(wú)都可以清晰明了的展示出來(lái)，無(wú)論是對(duì)管理人員還是消費(fèi)者都是簡(jiǎn)潔方便的，如圖2所示。圖2 自動(dòng)售貨機(jī)正面櫥窗2.1.4 檢空裝置方案選擇三種方案放在一起比較，綜合考慮，選用方案三作為檢空裝置。既一目了然，又在設(shè)計(jì)的過(guò)程中簡(jiǎn)單方便。2.2 推進(jìn)裝置2.2.1 方案一：步進(jìn)電機(jī)推進(jìn)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的精度很高，可實(shí)現(xiàn)精確的步距角運(yùn)動(dòng)，由其組成的位置

13、控制系統(tǒng)定位準(zhǔn)確，穩(wěn)定時(shí)間短，采用單片機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，控制信號(hào)為熟悉信號(hào)，不再需要數(shù)/摸轉(zhuǎn)換，具有快速起停功能，延時(shí)短、定位準(zhǔn)確、精度高和可操作性強(qiáng)。與驅(qū)動(dòng)控制器匹配使用時(shí)，控制起來(lái)也十分方便，很容易構(gòu)成數(shù)字位置控制系統(tǒng)。但步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，價(jià)格比直流電動(dòng)機(jī)高。本設(shè)計(jì)是由單片機(jī)直接控制，步進(jìn)電機(jī)可以直接接受的數(shù)字信號(hào)不需要數(shù)/模轉(zhuǎn)換，具有快速起停功能，延時(shí)短、定位準(zhǔn)確、精度高和可操作性強(qiáng)。與驅(qū)動(dòng)控制器匹配使用時(shí)控制起來(lái)方便，在銷售移動(dòng)距離較小的商品的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生誤差。步進(jìn)電機(jī)又叫脈沖電機(jī)，它是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為角位移的機(jī)電數(shù)模（d/a）轉(zhuǎn)換器。在開環(huán)數(shù)字程序控制系統(tǒng)中，輸出控

14、制部分常用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元器件。步進(jìn)電機(jī)的控制電路接受計(jì)算機(jī)發(fā)來(lái)的指令脈沖，控制步進(jìn)電機(jī)作相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。很明顯脈沖的總數(shù)決定了移動(dòng)量，指令的頻率決定了移動(dòng)的速度。因此，指令脈沖可否被可靠的執(zhí)行，基本上取決于步進(jìn)電機(jī)的性能。三相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示。圖3 三相步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖步進(jìn)電機(jī)的工作就是步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。在一般的步進(jìn)電機(jī)工作中，其電源都是單極性的直流電源。要使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，就必須對(duì)步進(jìn)電機(jī)的定子的各項(xiàng)繞組以適當(dāng)?shù)臅r(shí)序進(jìn)行通電。步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)過(guò)程表示為，其定子的每相都有一對(duì)磁極，每個(gè)磁極都只有一個(gè)齒，即磁極本身，故三相步進(jìn)電機(jī)有三對(duì)磁極一共是6個(gè)齒；其轉(zhuǎn)子有4個(gè)齒，分別稱為0.1.2.3齒直

15、流電源u通過(guò)開關(guān)a，b，c，分別對(duì)步進(jìn)電機(jī)的a，b，c，相繞組通電。初始狀態(tài)時(shí)，開關(guān)a接通，則a相磁極和轉(zhuǎn)子的0，2 號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)轉(zhuǎn)子的1，3號(hào)齒和b，c相磁極形成錯(cuò)齒狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)a斷開，b接通，由于b相繞組和轉(zhuǎn)子的1，3號(hào)齒之間的磁力線作用，使得轉(zhuǎn)子的1，3號(hào)齒和b相磁極對(duì)齊，則轉(zhuǎn)子的0，2號(hào)齒就和a，c， 相繞組形成錯(cuò)齒狀態(tài)。此后，開關(guān)的b斷開，c接通，由于c相繞組和轉(zhuǎn)子的0，2之間的磁力線的作用，使得轉(zhuǎn)子0，2號(hào)齒和c相磁極相對(duì)齊，這時(shí)轉(zhuǎn)子的1，3 號(hào)齒和a，b相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開關(guān)c斷開，a接通后，由于a相繞組磁極和轉(zhuǎn)子1，3號(hào)之間的磁力線的專用使轉(zhuǎn)子1，3號(hào)齒和a相繞組磁極對(duì)齊

16、，這時(shí)轉(zhuǎn)子的0，2號(hào)齒和b，c 相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。很明顯，這時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)齒距角。如果對(duì)一相繞組的操作稱為一拍，那么對(duì)a，b，c三相繞組的輪流通電需要三拍。對(duì)a，b，c，三相輪流通電一次成為一個(gè)周期。從上面分析看出，該三相步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距需要三拍操作。由于按abca相輪流通電，則磁場(chǎng)沿a，b，c方向轉(zhuǎn)動(dòng)了360度空間角，而這時(shí)轉(zhuǎn)子沿abc方向轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)齒距的位置。在圖一中，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為4，故齒距角為90度，轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)齒距就是轉(zhuǎn)動(dòng)了90度本次設(shè)計(jì)采用的是三相步進(jìn)電機(jī)型號(hào)是36bf003（屬于三相步進(jìn)電機(jī)），工作電壓的標(biāo)稱值是27v，相電流的標(biāo)稱值是1.5a，保持轉(zhuǎn)矩是78mn.m（豪

17、牛頓。米），步距角為1.5度/3度。36bf003矩頻特性，如圖4所示。圖4 36bf003矩頻特性步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)接口，如圖5所示。圖5 步進(jìn)電機(jī)與單片機(jī)接口8051pa0pa1pa2pb2pb0pb1驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路x軸步進(jìn)電機(jī)y軸步進(jìn)電機(jī)選定由pa口的pa0，pa1，pa2，控制x軸的三相步進(jìn)電機(jī)， pb0，pb1，pb2通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制y軸三相步進(jìn)電機(jī)，并假設(shè)數(shù)據(jù)輸出為“1”時(shí)，相應(yīng)的繞組通電;當(dāng)“0”時(shí)，相應(yīng)的繞組斷電。使用集成功率放大開關(guān)器件構(gòu)成的斬波型功放電路:集成功率電子開關(guān)twh8751 可直接由ttl，cmos等數(shù)字電路直接驅(qū)動(dòng)，該器件開關(guān)速度快，工作頻率高（可以達(dá)到1.5

18、mhz），控制功率比較大，內(nèi)部開關(guān)管反向擊穿電壓為100v，加上散熱器后，通過(guò)的灌電流可以達(dá)到3a，其輸出管采用集電極開路方式，可以根據(jù)負(fù)載的要求選擇合適的電源電壓，片內(nèi)還沒有熱減流保護(hù)電路。twh8751的引腳及外觀如圖6所示，vi,vo分別為信號(hào)的輸入端和輸出端，v+為正電源的輸入端，gnd為接地端，st為 選通控制端，該器件為數(shù)字邏輯開關(guān)，不是模擬開關(guān)。當(dāng)sr為高電平“1”（大于1.6v）時(shí)，不論vi端的電平為多少 其輸出級(jí)的達(dá)林頓管總是截至。當(dāng)st端為低電平（不超過(guò)1.2v）時(shí)，輸出v0受vi的控制，當(dāng)vi為高電平輸出級(jí)的達(dá)林頓管截止：當(dāng)vi為高電平“1”時(shí)應(yīng)加限流電阻rs，因片內(nèi)電源

19、與地之間設(shè)有一個(gè)6.8v的穩(wěn)壓管，rs 的值可以按照(vcc-6.8v)/10ma進(jìn)行估算。由于輸出級(jí)的達(dá)林頓管的反向擊穿電壓可以達(dá)到100v，所以輸出級(jí)可以不與v+共電源，而是根據(jù)需要加80v100v的高壓于負(fù)載上。圖6 twh8751引腳及外觀圖圖中只給出了驅(qū)動(dòng)a相繞組的功放電路，b，c相的驅(qū)動(dòng)電路與之相同，該電路的工作原理是 ：環(huán)形分配器的輸出信號(hào)a送到twh8751的輸入端vi ，ne555振蕩器產(chǎn)生頻率較高的載頻脈沖信號(hào) ，送到選通控制端st ，因此，twh8751 處于高頻開關(guān)斬波工作狀態(tài)，其輸出端vo為間歇脈沖序列，故稱為斬波型驅(qū)動(dòng)電路，如圖7所示。各點(diǎn)的波型如圖8所示。圖7 斬

20、波型功放電路 圖8 a相波型繞組中電流il的大小與電流vcc和高頻脈沖序列的脈寬ton有關(guān)，當(dāng)vcc較大的時(shí)候，i 較大，當(dāng)ton較寬的時(shí)候i會(huì)增大。載頻脈沖頻率fc的選取是比較重要的。當(dāng)fc比較小的時(shí)候，電機(jī)會(huì)發(fā)出很大的噪聲，一般選取fc=15mhz為適宜的。單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)：8255是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛被采用的可編程外部i/o擴(kuò)展芯片。它有3個(gè)8位并行i/o口，每個(gè)口有三種工作方式。三個(gè)并行i/o端口：a口可編程為8位輸入，或者8位輸出，或者雙向輸出：b 口可編程為8位輸入，或者8位輸出，但是不可以雙向傳輸；c口分為兩個(gè)4位口，用于輸入或者輸出，也可以用作a口，b口的狀態(tài)控

21、制信號(hào)。圖9 步進(jìn)電機(jī)外觀圖這個(gè)三相步進(jìn)電機(jī)的市場(chǎng)價(jià)格約為650元，步進(jìn)電機(jī)的外觀圖如圖9所示。2.2.2 方案二：直流電機(jī)推進(jìn)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、運(yùn)行維護(hù)困難，但是直流電機(jī)具有良好的調(diào)速性能、較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn)，因此在許多行業(yè)仍大量應(yīng)用。近年來(lái)，直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)和控制方式都發(fā)生了很大的變化。隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域以及新型的電力電子功率元器件的不斷出現(xiàn)，采用全控型的開關(guān)功率元件進(jìn)行脈寬調(diào)制（pulse width modulation，簡(jiǎn)稱pwm）已成為直流電機(jī)新的調(diào)速方式。本設(shè)計(jì)是要利用89c51單片機(jī)控制pwm調(diào)速電路實(shí)現(xiàn)小功率直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。而本系統(tǒng)必須符合以

22、下幾點(diǎn)要求：（1）在(10005500)轉(zhuǎn)/分內(nèi)對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行任意調(diào)速，最小調(diào)速級(jí)差為1轉(zhuǎn)/分。（2）所設(shè)速度下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)速度與設(shè)定速度之差小于20轉(zhuǎn)/分。（3）啟動(dòng)和加減80%額定負(fù)載時(shí),其轉(zhuǎn)速能迅速回到設(shè)定值，轉(zhuǎn)速超調(diào)5%內(nèi)。本設(shè)計(jì)在硬件電路上共分3個(gè)部分，單片機(jī)部分、調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路。1.單片機(jī)部分及其接口電路,如圖10所示。圖10 單片機(jī)部分原理圖在第9腳-rst，復(fù)位腳外，加了一個(gè)復(fù)位按鍵和復(fù)位電路，復(fù)位原理為：第一次上電時(shí)，+5v通過(guò)給電容充電，于是此時(shí)電容相當(dāng)于短路，+5v直接加到rst腳上，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位。過(guò)了極短的時(shí)間，電容充電完畢，此時(shí)電容則相當(dāng)于開路，于是rst

23、腳被電阻拉為低，單片機(jī)開始正常工作。當(dāng)reset鍵按下時(shí)，+5v通過(guò)按鍵加到rst腳上，單片機(jī)復(fù)位，reset鍵彈起之后，rst腳重新被電阻拉為低，單片機(jī)開始正常工作。單片機(jī)供電方面，采用的是12v直流通過(guò)7805三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓到5v，給單片機(jī)和顯示部分供電。2.調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)調(diào)速控制模塊有三種方法可供選擇：方法一：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格比較昂貴。更主要的問(wèn)題在于一般電動(dòng)機(jī)的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。方法二：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開關(guān)的切換對(duì)小車的速度

24、進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。方法三：采用由達(dá)林頓管組成的h型pwm電路。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；h型電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的pwm調(diào)速技術(shù)。兼于方法三調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過(guò)載能力大，因此本設(shè)計(jì)采用方法三。pwm調(diào)速工作方式：?jiǎn)螛O性工作制。單極性工作制是單片機(jī)控制口一端置低電平，另一端輸出pwm信號(hào)，兩口的輸出切換和對(duì)pwm的占空比調(diào)節(jié)決定

25、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。單極性工作制電壓波開中的交流成分比雙極性工作制的小，其電流的最大波動(dòng)也比雙極性工作制的小。pwm調(diào)脈寬方式：調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定；并且在采用單片機(jī)產(chǎn)生pwm脈沖的軟件實(shí)現(xiàn)上比較方便。pwm軟件實(shí)現(xiàn)方式：采用軟件延時(shí)方式，這一方式在精度上不及方案一，特別是在引入中斷后，將有一定的誤差。但是基于不占用定時(shí)器資源，且對(duì)于直流電機(jī)，采用軟件延時(shí)所產(chǎn)生的定時(shí)誤差在允許范圍。調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路，如圖11所示。圖11 調(diào)速驅(qū)動(dòng)電路電路圖3.檢測(cè)電路檢測(cè)電路原理圖，如圖12所示。圖12 檢測(cè)電路電路圖采

26、用直流電動(dòng)機(jī)控制，直流電動(dòng)機(jī)精度較低，不易實(shí)現(xiàn)精確的位置控制。用單片機(jī)和a/d轉(zhuǎn)換構(gòu)成系統(tǒng)，控制普通電動(dòng)機(jī)的步數(shù)和旋轉(zhuǎn)方向，可以考慮達(dá)林頓管組成的h型pwm電路。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減小因慣性、速度和步距角過(guò)大而引起的調(diào)整誤差。其控制信號(hào)為模擬信號(hào)，需要將單片機(jī)輸出的序列脈沖轉(zhuǎn)換，延長(zhǎng)了控制時(shí)間，將難以控制其精確位置，系統(tǒng)穩(wěn)定性也比較差。但使用方便，價(jià)格便宜市場(chǎng)價(jià)格約為500元，直流電機(jī)外觀圖，如圖13所示。 圖13 直流電機(jī)外觀圖2.2.3 方案三：采用軟件控制在本設(shè)計(jì)中，設(shè)置了價(jià)格分別為2元、3元、4元不等的貨物，一共3種。在通過(guò)按鍵選擇

27、物品后，將會(huì)把產(chǎn)生的信號(hào)輸入給89c51的p1的引腳上，89c51接收信號(hào)后，經(jīng)過(guò)處理后，將會(huì)在貨物輸出端產(chǎn)生與其相對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出，控制利用商品的自重將其推出。本次設(shè)計(jì)用p1.0p1.2作為貨物的輸出端,在貨物的輸出端采用光電隔離技術(shù),對(duì)于光電隔離技術(shù)這里不做介紹,在這里用一個(gè)led指示燈代替貨物的掉出情況,若有貨物掉出則對(duì)應(yīng)輸出口為高電平,則指示燈亮，反之指示燈不亮。由于這里p0口作通用的i/o口輸出，所以必須接上拉電阻。采用軟件編程方便簡(jiǎn)單、成本低，易于控制。2.2.4 推進(jìn)裝置方案選擇推進(jìn)裝置的三種方案，從成本、功能實(shí)現(xiàn)、效率、操作難易、以及精度等方面，綜合考慮，我選擇方案三軟件控制作為

28、該設(shè)計(jì)的推進(jìn)裝置。2.3 報(bào)警裝置2.3.1 方案一：振動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)一種利用振動(dòng)傳感器檢測(cè)環(huán)境變化，進(jìn)而完成報(bào)警功能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)方便、穩(wěn)定。振動(dòng)報(bào)警框圖，如圖14所示。遭到破壞振動(dòng)聲音報(bào)警手動(dòng)復(fù)位 圖14 振動(dòng)報(bào)警框圖系統(tǒng)由人為啟動(dòng)，接通電源后，進(jìn)入警戒狀態(tài)，檢測(cè)到有破壞時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警聲，聲響延遲一段時(shí)間后，再次進(jìn)入警戒狀態(tài)。為達(dá)到良好的實(shí)際使用效果，系統(tǒng)還應(yīng)具備開機(jī)延時(shí)功能：用來(lái)防止主人在接通電源后，由于操作過(guò)程中的某些振動(dòng)引起誤報(bào)。振動(dòng)系統(tǒng)原理圖，如圖15所示。xi 圖 15 振動(dòng)報(bào)警原理圖該電路由電阻、pnp三極管和一個(gè)揚(yáng)聲器組成。把xi端和單片機(jī)的輸出端p0.7相連。單片機(jī)工作時(shí)低電

29、平有效，利用pnp三極管作為開關(guān)，當(dāng)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，相當(dāng)于開關(guān)斷開狀態(tài)。當(dāng)三極管處于深飽和狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于開關(guān)閉合，高電平變化為低電平，單片機(jī)工作，三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音，只有人為的復(fù)位，才結(jié)束報(bào)警。如圖16 振動(dòng)報(bào)警器外觀圖該報(bào)警器的使用特性：無(wú)源分布、電纜形狀。本系統(tǒng)可以適應(yīng)于各種復(fù)雜地形，不受地形的高低、曲折、轉(zhuǎn)角等限制，不留死角，打破了紅外線、微波墻等只適用于視距和平坦區(qū)域使用的局限性。 振動(dòng)報(bào)警器的市場(chǎng)價(jià)格約為50元，其外觀圖如圖16所示。2.2.3 方案三：紅外探測(cè)報(bào)警器紅外探測(cè)報(bào)警器主要由紅外線傳感器，信號(hào)放大電路，電壓比較器，延時(shí)電路和報(bào)警電路組成。當(dāng)紅外探測(cè)器檢測(cè)到

30、前方人體輻射的紅外信號(hào)后，探測(cè)器將輸出微弱的電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)放大、比較、延時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲音。紅外線探測(cè)器即將檢測(cè)到的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，然后轉(zhuǎn)化成聲音信號(hào)發(fā)出報(bào)警聲。因而可以用簡(jiǎn)單的放大電路就可實(shí)現(xiàn)此功能，采用紅外線傳感器，信號(hào)放大電路和報(bào)警電路組成。即只要紅外探測(cè)器檢測(cè)到紅外信號(hào)就發(fā)出報(bào)警聲，否則不發(fā)出報(bào)警聲。此方案具有立即響應(yīng)的功能，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但該報(bào)警器離開了紅外信號(hào)源就無(wú)法發(fā)出聲音，因而起不到真正的報(bào)警作用。但在此方案的基礎(chǔ)上增加了報(bào)警延時(shí)電路，即當(dāng)報(bào)警器檢測(cè)到紅外信號(hào)后發(fā)出報(bào)警聲并讓報(bào)警聲持續(xù)約一分鐘。該方案有紅外傳感器，信號(hào)放大電路，電壓比較器，延時(shí)電路和報(bào)警電路組成。該

31、方案的原理框圖如圖17所示。紅外探測(cè)器信號(hào)放大電壓比較延時(shí)報(bào)警 圖17 紅外探測(cè)報(bào)警框圖1.信號(hào)放大模塊：在此單元電路中，當(dāng)紅外線探測(cè)傳感器j1探測(cè)到前方人體輻射出的紅外線信號(hào)時(shí)，由ic1的腳輸出微弱的電信號(hào)，經(jīng)三極管等組成第一級(jí)放大電路放大，再通過(guò)c2輸入到運(yùn)算放大器u1中進(jìn)行高增益、低噪聲放大，此時(shí)由運(yùn)放的腳輸出的信號(hào)已足夠強(qiáng)，能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行放大。信號(hào)放大模塊電路圖，如圖18所示。圖18 信號(hào)放大模塊電路圖2.電壓比較模塊在本單元電路中，u1b作為電壓比較器，它的第腳由r10、vd1提供基準(zhǔn)電壓，當(dāng)u1b腳輸出的信號(hào)電壓到達(dá)u1b的腳時(shí)，兩個(gè)輸入端的電壓進(jìn)行比較，查看u1b的腳是高電平還是

32、低電平。電壓比較模塊電路圖，如圖19所示。 圖19 電壓比較模塊電路圖3.報(bào)警延時(shí)模塊當(dāng)紅外探測(cè)器檢測(cè)到紅外信號(hào)后，經(jīng)過(guò)放大，比較vin將為低電平，lm393的2腳也變?yōu)榈碗娖剑?腳輸出為高電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出聲音開始報(bào)警，同時(shí)r14和c6開始充電，當(dāng)2腳的電平超過(guò)3腳的電平時(shí)，比較器1腳輸出為低電平，蜂鳴器停止報(bào)警。此充電過(guò)程大約為一分鐘，即讓蜂鳴器持續(xù)報(bào)警一分鐘。報(bào)警延時(shí)模塊電路圖，如圖20所示。圖20 報(bào)警延時(shí)模塊電路圖4.開機(jī)延時(shí)模塊：由vt3、r20、c8組成開機(jī)延時(shí)電路，時(shí)間也約為1分鐘，它的設(shè)置主要是防止使用者開機(jī)后立即報(bào)警，好讓使用者有足夠的時(shí)間離開監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)可防止

33、停電后又來(lái)電時(shí)產(chǎn)生誤報(bào)。開機(jī)延時(shí)模塊電路圖，如圖21所示。 圖21 開機(jī)延時(shí)模塊電路圖紅外探測(cè)報(bào)警器的優(yōu)點(diǎn): 本身不發(fā)任何類型輻射，器件功耗很小，隱蔽性較好，價(jià)格低廉 。但也有一定的局限性：容易受各種熱源、陽(yáng)光源干擾； 紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探測(cè)器接收；易受射頻輻射的干擾； 環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。紅外探測(cè)報(bào)警器的市場(chǎng)價(jià)格約為：75元。其外觀圖如圖22所示。 圖22 紅外探測(cè)報(bào)警器外觀圖2.3.3 方案三：智能無(wú)線報(bào)警本文介紹一種采用單片機(jī)控制的基于電話線的遠(yuǎn)程報(bào)警器。其主要特點(diǎn)是采用mitel 公司的mt8880 集成電路收發(fā)

34、電話雙音頻信號(hào)和檢測(cè)呼叫信號(hào)。由于該芯片由iso2cmos技術(shù)制造,具有低功耗、高可靠性的特點(diǎn),又能將其他同類芯片的單一功能集成,因此而節(jié)約了成本,提高了整體穩(wěn)定性。整體電路的原理框圖如圖23所示。傳感器接口dtmf信號(hào)收發(fā)中央處理單元振鈴檢測(cè)電話機(jī)/電話線接口電路電話機(jī)電話線語(yǔ)音電路電源 圖23智能無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)原理框圖本報(bào)警器的工作原理:當(dāng)發(fā)現(xiàn)警情時(shí),探測(cè)器將警報(bào)信號(hào)通過(guò)傳感器接口送入單片機(jī),單片機(jī)的報(bào)警中斷程序開始運(yùn)行,調(diào)用撥號(hào)子程序按照預(yù)置號(hào)碼進(jìn)行撥號(hào)。此時(shí)單片機(jī)控制mt8880發(fā)送雙音頻信號(hào)撥號(hào),并檢測(cè)呼叫信號(hào)以判定是否可以調(diào)用語(yǔ)音模塊進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。當(dāng)沒有警情時(shí),可以通過(guò)另一部話機(jī)撥打

35、本機(jī),振鈴檢測(cè)電路將振鈴音信號(hào)轉(zhuǎn)換成ttl 信號(hào)傳送給單片機(jī),由單片機(jī)計(jì)數(shù);當(dāng)振鈴五次無(wú)人摘機(jī)時(shí),系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)摘機(jī),調(diào)用遠(yuǎn)程設(shè)置子程序進(jìn)行遠(yuǎn)程錄音、查詢警情等操作。摘掛機(jī)模塊：電話摘機(jī)后,電話線的回路電流突然變大為約30ma的電流,程控電話交換機(jī)檢測(cè)到此變化就認(rèn)為話機(jī)已經(jīng)摘機(jī)。單片機(jī)通過(guò)端口p2.0控制三極管t01的導(dǎo)通和截止來(lái)控制電路中的電流的大小,從而模擬摘掛機(jī)的動(dòng)作。當(dāng)p2.0為低電平時(shí),t01截止,電流比較小,處于掛機(jī)狀態(tài);當(dāng)p2.0為高電平,t01 導(dǎo)通,此時(shí)t01 和t02 組成的恒流源電路將提供30ma左右的電流,相當(dāng)于電話摘機(jī),交換機(jī)就會(huì)接通話路，其電路圖如圖24所示。 圖24

36、 摘掛機(jī)電路原理圖撥號(hào)音接收和dtmf 信號(hào)收發(fā)模塊：信號(hào)的接收部分:在mt8880 的運(yùn)放輸出端和in - 之間接反饋電阻可調(diào)節(jié)運(yùn)放增益, 增益大小為r12/ r11。實(shí)際測(cè)試到電話線上的dtmf 信號(hào)比較小,不易檢測(cè)到,故選擇增益為3。為減少干擾,在in2端接入100pf電容可改善mt8880 對(duì)dtmf 中高頻分量的接收。信號(hào)的發(fā)送部分:從tone 引腳輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)r13、c15 濾波后經(jīng)過(guò)音頻放大,經(jīng)過(guò)音頻耦合器輸出到電話線上。音頻放大部分:由于構(gòu)思是要使mt8880 發(fā)出的音頻信號(hào)作為提示音信號(hào),若要使它能夠被電話信號(hào)另一端的人聽到,就必須使信號(hào)輸出的峰值達(dá)到2. 5v 以上。但是

37、經(jīng)過(guò)測(cè)試,tone腳輸出的峰值不到1v ,為此,必須加一個(gè)音頻放大電路，其電路圖如圖25所示。 圖25音頻放大電路電話報(bào)警模塊：電話報(bào)警模塊主要通過(guò)中斷服務(wù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。該程序的基本流程是:報(bào)警器摘機(jī),自動(dòng)撥叫號(hào)碼簿上相應(yīng)的報(bào)警號(hào)碼,如,110、119 ,或一組用戶的自己設(shè)置的固定電話號(hào)碼、手機(jī)號(hào)碼。撥叫時(shí),報(bào)警器摘機(jī)后先對(duì)電話線上的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)到撥號(hào)音就撥號(hào),檢測(cè)不到撥號(hào)音說(shuō)明電話線已有問(wèn)題,無(wú)法撥號(hào),就自動(dòng)掛機(jī)。撥號(hào)后等待三秒再檢測(cè)有無(wú)回鈴音或忙音,如果都沒有,就表明已經(jīng)接通,可以進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。如遇回鈴音就等待三秒再檢測(cè),若等待三次后線路仍然不通,就撥叫下一個(gè)號(hào)碼; 若遇忙音就先掛機(jī)再

38、等待10s ,重新?lián)芴?hào),如此三次后仍然撥不通,就撥叫下一個(gè)號(hào)碼,直到將電話簿上的所有號(hào)碼撥完為止。本設(shè)計(jì)介紹一種采用單片機(jī)控制的基于電話線的遠(yuǎn)程報(bào)警器。其中使用目前比較新穎的多功能dtmf 收發(fā)集成電路mt8880 ,成本低,可靠度高,可廣泛應(yīng)用于家庭。智能無(wú)線報(bào)警器的市場(chǎng)價(jià)格約為：150元，其外觀圖如圖26所示。圖26 無(wú)線報(bào)警器外觀圖2.3.4 報(bào)警裝置方案選擇報(bào)警裝置的三種方案，從成本、功能實(shí)現(xiàn)、效率、操作難易、以及精度等，綜合考慮，我選擇方案一振動(dòng)報(bào)警器作為設(shè)計(jì)的報(bào)警裝置。3 軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序在軟件編程中，我負(fù)責(zé)報(bào)警裝置的軟件編程。同組人員戴曉琴和孟祥續(xù)分別負(fù)責(zé)選擇裝置、投幣裝置

39、和顯示裝置的編程，主程序由我們一起負(fù)責(zé)編寫。3.1.1 i/o分配表 i/o分配表，如表1所示。表1 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(yáng)聲器3.2 報(bào)警系統(tǒng)程序3.2.1 報(bào)警系統(tǒng)流程圖 報(bào)警系統(tǒng)流程圖，如圖27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27 報(bào)警系統(tǒng)流程圖3.2.2 報(bào)警系統(tǒng)程序代碼見附錄24 硬件方案整合 我主要負(fù)責(zé)報(bào)警裝置的電路圖，比較簡(jiǎn)單。同組人員戴曉琴和孟祥續(xù)也分別負(fù)責(zé)晶體振蕩電路和復(fù)位電路，同時(shí)我們一起完成了總原理圖的繪制。4.1 其他單元電路4.1

40、.1 晶體振蕩電路 晶體振蕩電路電路圖，如圖28所示。圖28 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(guò)晶體振蕩電路就會(huì)產(chǎn)生電路所需的交流電，此電路不需要外信號(hào)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(gè)晶體振蕩電路。2參數(shù)計(jì)算：這是一個(gè)晶體振蕩電路用到了兩個(gè)電容和一個(gè)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(fù)位電路 復(fù)位電路電路圖，如圖29所示。圖29 復(fù)位電路1.復(fù)位電路功能介紹：為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可

41、少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5v5%，即4.755.25v。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)vcc超過(guò)4.75v低于5.25v以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。2.參數(shù)計(jì)算：這是一個(gè)復(fù)位電路，由一個(gè)電阻和一個(gè)電容組成，一般的復(fù)位電路電容都為10uf，電阻都為10k。4.1.3 報(bào)警電路 報(bào)警電路電路圖，如圖30所示。圖30 報(bào)警電路1.報(bào)警電路功能介紹：當(dāng)箱體受到強(qiáng)行破壞時(shí)，外殼采用紅外報(bào)警器，揚(yáng)聲器就會(huì)作用發(fā)出聲音，提醒工作人員。2.參數(shù)計(jì)算：這是一個(gè)報(bào)警電路它由電阻、三

42、極管、蜂鳴器組成，r4作為保護(hù)電阻它的阻值范圍：3301k。4.2 總原理圖見附錄34.3元器件清單見附錄44.4 pcb板pcb板又稱印刷電路板，是電子元器件電氣連接的提供者。它的發(fā)展已有100多年的歷史了；它的設(shè)計(jì)主要是版圖設(shè)計(jì)；采用電路板的主要優(yōu)點(diǎn)是大大減少布線和裝配的差錯(cuò)，提高了自動(dòng)化水平和生產(chǎn)勞動(dòng)率。pcb板的設(shè)計(jì)目的在于規(guī)范設(shè)計(jì)作業(yè)，提高生產(chǎn)效率和改善產(chǎn)品的質(zhì)量。采用印制板的主要優(yōu)點(diǎn)是：1.由于圖形具有重復(fù)性（再現(xiàn)性）和一致性，減少了布線和裝配的差錯(cuò)，節(jié)省了設(shè)備的維修、調(diào)試和檢查時(shí)間。2設(shè)計(jì)上可以標(biāo)準(zhǔn)化，利于互換。3布線密度高、體積小、重量輕，利于電子設(shè)備的小型化。4利于機(jī)械化、自

43、動(dòng)化生產(chǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率并降低了電子設(shè)備的造價(jià)。 印制電路板布局一般原則：1距板邊距離應(yīng)大于5mm 。 2先放置與結(jié)構(gòu)關(guān)系密切的元件，如接插件，開關(guān)，電源插座等 。 3優(yōu)先擺放電路功能塊的核心元件及體積較大的元器件，再以核心元件為中心擺放周圍電路元器件。 4功率大的元件擺放在有利于散熱的位置上。 5質(zhì)量較大的元器件應(yīng)避免放在板的中心，應(yīng)靠近機(jī)箱中的固定邊放置。 6有高頻連線的元件盡可能靠近，以減少高頻信號(hào)的分布和電磁干擾。 7輸入，輸出元件盡量遠(yuǎn)離。 8帶高壓的元器件盡量放在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。 9熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。 10可調(diào)元件的布局應(yīng)便于調(diào)節(jié)。 11考慮信號(hào)流向,合理安排布局使

44、信號(hào)流向盡可能保持一致。 12布局應(yīng)均勻,整齊,緊湊。 13smt元件應(yīng)注意焊盤方向盡量一致,以利于裝焊,減少橋聯(lián)的可能。 14去藕電容應(yīng)在電源輸入端就近位置。 15波峰焊面的元件高度限制為4mm 。 16對(duì)小尺寸高熱量的元件加散熱器尤為重要,大功率元件下可以通過(guò)敷銅來(lái)散熱,而且這些元件周圍盡量不要放熱敏元件。 17定位孔到附近焊盤的距離不小于7.62mm(300mil),定位孔到表貼器件邊緣的距離不小于5.08mm(200mil)。印制電路板布線的一般原則：1線應(yīng)避免銳角,直角,應(yīng)采用四十五度走線。 2相鄰層信號(hào)線為正交方向。 3高頻信號(hào)盡可能短。 4輸入,輸出信號(hào)盡量避免相鄰平行走線,最好

45、在線間加地線,以防反饋耦合。 5雙面板電源線,地線的走向最好與數(shù)據(jù)流向一致,以增強(qiáng)抗噪聲能力。 6數(shù)字地、模擬地要分開。 7時(shí)鐘線和高頻信號(hào)線要根據(jù)特性阻抗要求考慮線寬,做到阻抗匹配。 8整塊線路板布線,打孔要均勻。 9單獨(dú)的電源層和地層,電源線,地線盡量短和粗,電源和地構(gòu)成的環(huán)路盡量小。 此pcb板形狀設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)為93.5mm，寬為130mm，可以安放在自動(dòng)售貨機(jī)的內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)所有設(shè)定的功能，pcb板如圖31a、31b所示。 圖31a pcb板正面 圖31b pcb板反面5 軟件方案整合在軟件編程中，我負(fù)責(zé)報(bào)警裝置的軟件編程。同組人員戴曉琴和孟祥續(xù)分別負(fù)責(zé)選擇裝置、投幣裝置和出貨裝置和找

46、零裝置的編程。5.1 選擇系統(tǒng)程序5.1.1 選擇系統(tǒng)流程圖 選擇系統(tǒng)流程圖，如圖32所示。 圖32 選擇系統(tǒng)流程圖5.1.2 選擇系統(tǒng)程序代碼見附錄25.2 投幣系統(tǒng)程序5.2.1 投幣系統(tǒng)流程圖投幣裝置流程圖，如圖33所示。 圖33a 2元貨物處理子程序流程圖 圖33b 3元貨物處理子程序流程圖 圖33c 4元貨物處理子程序流程圖5.2.1 投幣系統(tǒng)程序代碼見附錄25.3 出貨系統(tǒng)程序5.3.1 出貨系統(tǒng)流程圖出貨裝置流程圖,如圖34所示。圖34 出貨裝置流程圖5.3.2 出貨系統(tǒng)程序代碼見附錄25.4 找零系統(tǒng)程序5.4.1 找零系統(tǒng)流程圖找零裝置流程圖，如圖35所示。圖35 找零裝置流

47、程圖5.4.2 找零系統(tǒng)程序代碼見附錄26 外觀設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)出智能自動(dòng)售貨的外觀,如圖32所示。此產(chǎn)品高170cm，長(zhǎng)95cm，寬85cm。便于安放，節(jié)約占地面積的同時(shí)又可容納多種商品，可安放在各種公共場(chǎng)合，表面也可以植入商家多種廣告，達(dá)到額外盈利的目的。外觀如圖36所示。：正面櫥窗 ：出貨箱體 ：投幣口：顯示燈 ：選擇鍵盤 ：退幣口 圖36 自動(dòng)售貨機(jī)的外觀設(shè)計(jì)7 生產(chǎn)工藝文件生產(chǎn)工藝文件是指將組織生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程的程序、方法、手段及標(biāo)準(zhǔn)用文字及圖表的形式來(lái)表示，用來(lái)指導(dǎo)產(chǎn)品制造過(guò)程的一切生產(chǎn)活動(dòng)，使之納入規(guī)范有序的軌道。企業(yè)是否具備先進(jìn)、科學(xué)

48、、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(jì)劃、工藝標(biāo)準(zhǔn)、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(qiáng)制性的紀(jì)律性文件。不允許用口頭的形式來(lái)表達(dá)，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(jì)行為。7.1.1 編制工藝規(guī)程的依據(jù)及原則:1. 編制的依據(jù)工藝規(guī)程編制的技術(shù)依據(jù)是全套設(shè)計(jì)文件、樣機(jī)及各種工藝標(biāo)準(zhǔn)；工藝規(guī)程編制的工作量依據(jù)是計(jì)劃日（月）產(chǎn)量及標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)定額；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(guò)努力可能達(dá)到的條件。2. 編制應(yīng)掌握的原則:既要具有經(jīng)濟(jì)上的合理性技術(shù)上的先進(jìn)性，又要考慮企業(yè)的

49、實(shí)際情況，具有適用性。必須嚴(yán)格與設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容相符合，應(yīng)盡量體現(xiàn)設(shè)計(jì)的意圖，最大限度的保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)。要嚴(yán)肅認(rèn)真，一絲不茍，力求文件內(nèi)容完整正確，表達(dá)簡(jiǎn)潔明了，條理清楚，用詞規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)。并盡量采用視圖加以表達(dá)。要做到不用口頭解釋，根據(jù)工藝規(guī)程，就可正常的進(jìn)行一切工藝活動(dòng)。要體現(xiàn)質(zhì)量第一的思想，對(duì)質(zhì)量的關(guān)鍵部位及薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)重點(diǎn)加以說(shuō)明。技術(shù)指標(biāo)應(yīng)前緊后松，有定量要求，無(wú)法定量要以封樣為準(zhǔn)。盡量提高工藝規(guī)程的通用性，對(duì)一些通用的工藝要求應(yīng)上升為通用工藝。表達(dá)形式應(yīng)具有較大的靈活性及適用性，做到當(dāng)產(chǎn)量發(fā)生變化時(shí)，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(xiàng)細(xì)致而繁瑣的工作，必須綜合

50、考慮合理的次序、難易的搭配、工作量的均衡等諸因素，因?yàn)椴寮と嗽诹魉€作業(yè)時(shí)，每人每天插入的元器件數(shù)量高達(dá)800010000只，在這樣大數(shù)量的重復(fù)操作中，若插件工藝編排不合理，會(huì)引起差錯(cuò)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。7.1.2 編制要領(lǐng)a.各道插件工位的工作量安排要均衡，工位間工作量差別3 秒。b. 電阻器避免集中在某幾個(gè)工位安裝，應(yīng)盡量平均分配給各道工位。c. 外型完全相同而型號(hào)規(guī)格不同的元件器,絕對(duì)不能分配給同一工位安裝。d. 型號(hào)、規(guī)格完全相同的元件應(yīng)盡量安排給同一工位。e.需識(shí)別極性的元器件應(yīng)平均分配給各道

51、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(yīng)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(xiàng)要求的情況下，每個(gè)工位的插件區(qū)域應(yīng)相對(duì)集中，有利于插件速度。7.1.3 編制步驟及方法計(jì)算生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間每天工作時(shí)間:8小時(shí) 上班準(zhǔn)備時(shí)間：15分鐘 上午休息時(shí)間：15分鐘 下午休息時(shí)間：15分鐘每天實(shí)際作業(yè)時(shí)間=每天工作時(shí)間（準(zhǔn)備時(shí)間+休息時(shí)間）=860（15+15+15）=435（min）節(jié)拍時(shí)間=實(shí)際作業(yè)時(shí)間/計(jì)劃日產(chǎn)量=（43560）/1000=26.1（s）計(jì)算印制板插件總工時(shí)將元器件分類列在表內(nèi)，按標(biāo)準(zhǔn)工

52、時(shí)定額查出單件的定額時(shí)間，最后累計(jì)出印制板插件所需的總工時(shí)為103秒，如表2所示。表2 器件插件時(shí)間表序號(hào)元器件名稱數(shù)量/只定額時(shí)間/s累計(jì)時(shí)間/s1電阻43122無(wú)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(yáng)聲器133合計(jì)工時(shí)/s103計(jì)算插件工位數(shù)插件工位的工作量安排一般應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，?dāng)計(jì)算值出現(xiàn)小數(shù)時(shí)一般總是采取進(jìn)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(yīng)確定為4人。插件工位數(shù)=插件總工時(shí)/節(jié)拍時(shí)間=103/26.1=3.94（人）確定工位工作量時(shí)間工位工作量時(shí)間=插件總工時(shí)/人數(shù)=24.5（s）工作量允許誤差=節(jié)拍時(shí)間10%=26.110%=2.6（s）劃分插件區(qū)域：按編制要領(lǐng)將元器件分配到各工位。對(duì)工作量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：對(duì)每個(gè)工位的工作量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表3所示。表3 工位所插元器件表類型工位序號(hào)一二三四電阻/只4無(wú)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(yáng)聲器/只1工時(shí)數(shù)/s25.527.52426編寫裝配工藝卡片。 此次設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工藝文件見附錄5。8 總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次智能自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)