自动销售机论文

编号： 毕业设计说明书题 目： 基于单片机的自动售 货机控制程序设计 学 院： 机电工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 卢泉 学 号： 0801120830 指导教师： 张保忠 职 称： 高级工程师 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发年 月 日I摘 要自动售货机是劳动密集型的产业结构向技术密集型社会转变的产物。其诞生和发展，充分地体现了当代科学技术正在向着高度智能化、网络化的方向发展。作为整个自动售货机系统的核心，主控制系统主要负责协调各种外部设备的工作，以实现各个外设的功能最大化，完成销售过程。自动售货机作为自助服务领域中的一员，早已被国内外该领域的厂商所研究，并且得到了广泛的应用。为了适应市场的发展和客户的需求，需要开发一套功能更加完善、更加人性化及扩展性能更强的自动售货机控制系统。本文设计的是一种以 MCS 系列单片机中的 89C52 作为中央控制器的自动售货机系统控制装置。主要介绍了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。本系统以 89C52 单片机芯片作为核心，采用集中控制方式以实现对自动售货机全过程的自动控制。本系统以 6 个独立按键作为购物选择端，采用 7 个 LED 作为出货提示和退币提示，采用 LCD1602 作为投币显示端，用光电传感器模拟货币识别和检测投币数，采用 H 桥电路作为电机驱动电路，实现了货物掉出、投币显示以及出货退币提示等功能。另外，本系统程序将采用 KEIL 软件进行编写和编译，该软件具有编程简单、查错方便、阅读容易等特点。C 语言是最常用的单片机编程语言，具有容易理解，便于记忆和使用等特点。关键词：自动售货机；控制系统；89C52 单片机；LCD1602；H 桥电路IIAbstractThe vending machine is labor-intensive industrial structure, product of transition to technology-intensive society. Because of the development in science and technology, the vending machine is becoming more intelligent and humanized gradually. As a multi-functional machine, vending machine is made up of a great many of modules. In order to realize the sale procedure, the controller must works as a commander in reasonable and optimized processes to make sure all those modules function harmoniously, which makes the controller the most important part of the whole intelligent machine. The vending machine as a member of self-service areas, the manufacturers of the field at home and abroad to study, and has been widely used. In order to adapt to market developments and customer needs, it is necessary to develop a more complete, more humane and expand the vending machine control system for more performance. Designed in this paper is an 89C52 microcontroller of MCS as the central controller of the vending machine unit control system. The vending machine system design, hardware selection, software planning and preparation, and focused description of the vending machine system works, system design, software programming principles and techniques. The system to the 89C52 chip as the core, the use of centralized control in order to achieve automatic control of the whole process of the vending machine. Choice side of the system to six independent keys as shopping, using seven LEDs as the ship tips and coin tips, using the LCD1602 display side as a coin, currency recognition using photoelectric sensor simulation and testing coin number, using the H-bridge circuit as motor drive circuit, and the goods fall out, coin shows and coin tips. In addition, the system program using KEIL software to write and compile the software has a simple programming, troubleshooting, easy to read. The C language is the most commonly used microcontroller programming language, easy to understand, easy to remember and use characteristics.Key words： Vending machines; control system; 89C52 microcontroller; LCD1602; H bridge circuitIII目 录引言 .11 自动售货机系统的结构 .31.1 自动售货机的系统概述 .31.1.1 自动售货机的控制子系统简介 .41.1.2 自动售货机的通讯子系统简介 .51.2 自动售货机的功能简介 .61.2.1 本课题设计的自动售货机的功能简介 .61.2.2 实现自动售货机功能的设计思路 .62 自动售货机控制系统的硬件电路设计 .72.1 自动售货机中央控制元件 .72.1.1 中央控制元件 89C52 的简介 .72.1.2 中央控制元件 89C52 的引脚说明 .72.2 投币系统 .92.2.1 硬币识别系统工作原理 .92.2.2 纸币识别系统工作原理 .102.2.3 模拟投币系统 .112.3 自动售货机显示系统 .122.3.1LCD1602 简介 .122.3.2LCD1602 的基本参数 .132.3.3LCD1602 的引脚说明 .142.3.4LCD1602 的控制指令和读写时序 .142.4 购物选择系统 .162.4.1 独立式键盘按键的识别 .172.4.2 各个按键的功能 .172.5 出货系统 .182.5.1 出货系统的功能描述 .182.5.2 出货系统的电子控制电路设计 .182.6 找零退币系统 .202.6.1 找零退币系统的概述 .202.6.2 找零退币系统的设计 .203 自动售货机系统的软件程序设计及说明 .213.1 自动售货机货币识别系统的程序设计流程图 .21IV3.2 自动售货机购物选择系统的程序设计流程图 .223.3 自动售货机出货系统的程序设计流程图 .253.4 自动售货机找零退币系统程序设计流程图 .264 自动售货机控制系统的设计仿真 .274.1 Proteus 简介 .274.2 Proteus 电路仿真 .274.3 自动售货机控制系统的电路仿真 .285 结论 .30谢 辞 .32参考文献 .33附 录 .34V第 1 页 共 60 页引言自动售货机就是能够根据顾客投入的钱币来自动付货的机器。自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。它是一种全新的商业零售形式，又被称为 24 小时营业的微型超市。自动售货机大概可以分为三大类：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机。据记载，希腊人希罗在公元 1 世纪就制造出了出售圣水的自动装置，据称是世界上最早的自动售货机。 1925 年美国研制出了出售香烟的自动售货机，此后又陆续出现了出售邮票、车票等的各种自动售货机。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要分为食品、香烟、邮票、车票、日用品等自动售货机。一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分辨钱币的种类，计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。指示装置用以指示顾客所选商品的种类。贮藏售货装置用来保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置等组成。20 世纪 70 年代以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统，如无人自选商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等。 自动售货机是一种全新的商业零售形式，上个世纪 70 年代开始在日本和欧美发展起来。它又被称为 24 小时营业的微型超市。在日本，70%的罐装饮料是通过自动售货机售出的。据统计，在日本全国各地，共设有 550 万台自动售货机，年销售额达 6 兆8969 亿 4887 万日元，为世界第一。消费者只要在售货机的控制面板上进行操作，输入商品号码和购买数量，并投入钱币后，商品就会从取货口出来，甚至在食品自动售货机上还能买到热呼呼的面条和米饭团。虽然日本的自动售货机总台数远低于美国（689万台），但是人均占有数却是全世界最高的，美国平均 35 人占有一台，而日本为 23人占有一台。 尽管早在 17 世纪，英国的小酒吧里就出现了香烟自动售货机，然而首先开发出实用型自动售货机的国家却是日本。日本第一台自动售货机是在 1904 年问世的“邮票明信片自动出售机”，它是集邮票明信片的出售和邮筒投函为一体的机器。自动售货机的真正普及是在第二次世界大战之后。50 年代，“喷水型果汁自动售货机”大受欢迎，果汁被注入到纸杯里出售。后来，由于美国的饮料大公司进入日本市场，1962 年，出现了以自动售货机为主体的流通领域的革命。1967 年，100 日元单位以下的货币全部改为硬币，进一步促进了自动售货机产业的发展。 现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送到各营业点的电脑中，从而确保第 2 页 共 60 页了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为了保护环境，减少温室气体的排放，自动售货机的开发将致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机已成为该行业的主流。在夏季用电高峰时，这种新型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约 1015%的电力。进入到 21世纪，自动售货机进一步向节省资源和能源以及多功能化，高性价比的方向发展。 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然的机器便应运而生了。 自动售货机从广义上来讲就是投入硬币、纸币或使用信用卡后便可以出售商品的机器，从狭义上来讲就是自动销售商品的机器。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，更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优点。 以单片机为核心的自动售货机，集按键选择技术、单片机技术和显示技术于一体，具有功能强大、可靠性高、使用方便、维护简单，性价比高等特点。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 角的硬币，而且能够自动识别 20 元、10 元、5 元纸币，还会自动找零，而人机对话的应用性提高将会使自动售货机在国内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，自动售货机市场的发展越来越呈现出多元化及个性化的需求。通过自动售货机进行自助购物正逐渐成为市民的一种新的消费时尚，快捷方便的购物方式满足了人们在当今科技高速发展的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不仅能够美化亮化城市环境，而且还方便了公众生活，成为城市各角落的一道亮丽风景线。随着技术的不断革新和市场的发展，自动售货机必将在国内得到广泛的普及，并将成为城市现代文明程度的一种象征性标志。本文详细介绍了基于单片机控制的自动售货机系统的方案设计、硬件选择、电子电路的设计和制作、软件规划和编写、系统仿真和模型制作，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。本文共分为五章。系统介绍了自动售货机系统从控制方案，操作逻辑到系统软件等各个环节的设计及系统调试的方法和原则。第一章简单介绍了自动售货机系统的结构，第二章介绍了自动售货机控制系统的硬件电路设计，第三章介绍了自动售货机系统的软件程序设计及说明，第四章介绍了自动售货机控制系统的设计仿真，第五章是概括、总结。第 3 页 共 60 页1 自动售货机系统的结构1.1 自动售货机的系统概述自动售货机是集光、机、电一体化的独立机构，它只需要顾客投币并按购物键选择即可自动出售货物及退还零钱，其工作流程如下图 1.1 所示图 1.1 自动售货机工作流程图自动售货机的工作原理：（1）当投币口有货币投入时，传感器采集数据，识别器判断货币的真伪并判断面值。（2）识别器把信息数据传给通信模块。（3）通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示出哪个商品有货，哪个商品已经售完，并等待顾客按键选择商品。（4）顾客选择商品后，售货机自动把商品送出，等待顾客取走。（5）显示余额，如果金额足够多，顾客可以继续购买商品或选择退币；如果金额不够，售货机经过延时后予以退币。退币分为两种情况：一种是由货币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。（6）完成售货，系统复位。自动售货机的硬件结构示意图如下图 1.2 所示机器自动计数顾客投入货币顾客按动按钮顾客取出零钱机器将零钱送出顾客取出商品机器送出选定商品第 4 页 共 60 页图 1.2 自动售货机硬件结构图综上所述，自动售货机系统可以分为四部分，即自动售货机的控制子系统、通信子