单片机的自动售货机系统的设计
目录
引言 1
（一）课题的研究背景 1
（二）国内外发展现状 1
（三）本文主要研究内容 2
一、系统组成 2
二、元器件介绍 3
三、硬件系统设计 5
（一）单片机最小系统 5
（二）显示器电路 6
（三）键盘电路 7
（四）语音提示电路 8
（五）出货驱动电路 9
四、软件系统设计 10
（一）主程序设计 10
（二）显示子程序设计 12
（三）键盘检测子程序设计 13
（四）语音提示子程序设计 14
（五）出货控制子程序设计 14
结束语 15
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 源程序 20
引言
（一）课题的研究背景
当前自动售货机系统正在以迅猛的发展速度和强大的市场潜力为基础快速进入市场，虽然目前市场上存在各种类型和特长不一的自动售货机系统产品，但是仍然不能满足人们的需求，与此同时随着经济的不断发展，人们对自动售货机系统的通用性能、功用多样化的要求递升。目前的自动售货机产品已经不能满足人们对高质量的生活标准的要求和希望，现在不断有以高性能处理器为主控核心自动售货机产品出产，它们正在飞速替换老旧产品。
图1 智能售货机
我国经济通过改革开放，申请并加入世贸组织以来，全民生活、经济水平飞速增长，但因为生活的水平快速发展，国外的中高端产品以更加低廉的价格进入国内市场，这使得市面上现有的自动售货机产品得到
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了冲击，另外国内对自动售卖机的需求是在最近几年增大的，在街道上我们仍然很少看见他们，所以我们自动售卖机开发远远落后于其他国家，我们并没有对他进行深入研究来发现它新的可能性。目前市场上对于自动售货机产品最大的研究重点是在实现更多的货物库存、对钱币的高准确性检测、更多的付款方式等功能的同时，要使得其功能更多、电能消耗降低。现在的自动售货机系统多以高性能的单片机，或者是以FPGA等微处理器作为主控元器件，其中用32位单片机作为处理器的自动售货机系统占据市场的半壁江山，单片机以其丰富的外设以及方便配置的管脚特点赢得了设计人员的青睐，并且低廉的生产成本使得单片机成为绝大多数自动售货机系统设计师的首选，本课题将提出一款通过51单片机来实现的自动售货机系统，考虑的最低的设计成本，人们使用时能的得到的最高的性价比，课题将以大学期间所学的所有专业知识作为基础和背景，通过C语言进行程序设计，并结合关于自动售货机系统的文献综述和老师同学的帮助下齐力完成本课题。
（二）国内外发展现状
对现在市场上的自动售货机价格进行分析，其中价格处于上层的高端产品七成以上品牌来自于国外进口，而中低端价格区间中国内品牌占据绝大多数份额，而高端产品在价格方面具有较大优势，由于其与中低端产品的价格差距较小，因此购买者在选购时往往忽略价格差异而容易选用高端的国外品牌。从技术角度来分析，由于国外对于开发研究较早，因此在研发技术上处于绝对的制高点，而以国内的研究现状来看，要赶超国外的优秀技术，还需要沉下心来进行刻苦钻研，要走一段较长的研发之路。
（三）本文主要研究内容
1.设计思路
本篇论文用过对多个角度的自动售货机控制系统进行详细的描述和对未来的展望，首先对系统的起源发展背景进行了详细的探究和阐述，并分析探究目前控制系统的广泛缺点；然后对控制系统的总体结构框架进行了仔细的设计，选择适合的元器件，以方便下文软硬件系统的设计；最后在全文最后对论文设计的思路和设计的原理进行阐述。
2.设计原理
通过围绕AT89C51单片机进行构思，并且把它作为最小系统电路的核心进行设计，从而达到对键盘、显示器、语音提醒、出货驱动等电路的设计要求，从而实现论文所要达到的自动售卖机的电路搭配要求：
（1）通过软硬件的配置，使得售货机能够在无人看管下24小时不间断运行，顾客只需要投入硬币或纸币，然后选择商品，自动售货机就可以自动完成商品出货、钱币扣除、退币等动作，从而实现全程无人干预。
（2）通过单片机对键盘电路的控制，实现商品的出货、钱币扣除、退币等动作；
（3）通过单片机对直流电机的控制，实现货物架商品的推动，从而实现出货动作；
（4）通过单片机对蜂鸣器的控制，首先提示音发声，提醒顾客，在投币或者按键过程中进行提示，让顾客知道进程；
（5）经过单片机对显示屏的控制，实现投入钱币数量的显示，商品的购买等参数的显示。
一、系统组成
下文的图片，图片是主动售货机的硬件原理图，下面对硬件原理图举行仔细介绍。用51单片机芯片作为“心脏”，然后将它和晶振、时钟等电路构成了主控电路，这便是51单片机最小系统，它是整个系统的“头脑”，负责对周围的其他模块进行驱动，并向这些模块“发号施令”，不断获取各模块的工作状态。电机模块将采用小型直流电机通过单片机的驱动实现对商品的推动，由于这款自动售货机能实现5种不同商品的自动售卖，因此共需要使用5个直流电机首先对5种不同商品的推动；蜂鸣器用于提示顾客所选择商品进程，这是通过单片机的高低电平控制的，所以可以听到不同提示音的出现；键盘模块采用4*4规模按键组成，用于实现商品的选择、投入钱币金额的显示、退币金额等动作的输入；显示模块使用1602液晶屏实现对商品名称、价钱以及投币金额的显示。
图2 系统组成框图
二、元器件介绍
（一）单片机介绍
下图是本文使用的单片机芯片型号实物图，这个单片机的封装是双排直插式，每排有20根方便插拔的引脚。该芯片是由美国的ATMEL公司推出的一款经典型控制器，它内部的MCS51型CPU十分强大具有8位数据宽度的运算本领，也就是说通一时间内不妨对8位并行数据举行处理和运算，该数据处理能力在上世纪末来说已经算是较为突出了。为了配合其较高的运算能力，在片内配置了一个存储容量高达128Bytes的只读存储器（RAM），在运算过程中RAM用于暂存一些CPU在运算过程中屡次需求的数据。由于它CPU对于RAM的读取速度远远高于CPU对FLASH的读取速度，因此要选择单片机，要参考这一款单片机的运算速度，我们不仅要看其CPU的主频速度，在一定程度上还与其RAM大小密切相关，在一些种大型项目中，单片机使用者通常要在AT89C51单片机的偏外配置一片更大的RAM专用芯片。
AT89C51单片机在代码存储能力方面能够达到4K字节的存储性能，ATMEL的设计人员在其片内配置的这款小型快捷的FLASH型存储器，这种类型的存储器使得单片机能够被反复烧写几千次，这个特点使得单片机能够非常杰出的被应用在弟子实验以及大半工业场合，并且其数据烧写速度最高可以达到50K字节每秒。另外考虑到代码的保密性，ATMEL率先在行业内推出了其独特的FLASH加密技术，即一旦程序开发者将代码烧写到AT89C51单片机内后，那么将无法讲代码解密出来，在很大水平上庇护了程序开拓者，让他付出的辛苦有所回报，这就是知识产权。
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