毕业设计（论文）-硬币清分机的虚拟样机及电控系统设计.doc

目 录第一章 绪论11.1 硬币的流通状况11.2 中国硬币与硬币清分系统11.2.1 硬币体系21.2.2 硬币材质31.2.3 伪币41.3 研究内容4第二章 硬币清分机系统框架52.1工作流程52.2分离步骤6第三章 硬币清分系统的硬件体系73.1 单片机系统73.11单片机芯片选择73.12. 单片机管脚说明83.2 达林顿管103.3 晶振123.31 晶振的作用与原理123.32 单片机晶振的两个电容的作用143.4 光电二极管153.5 继电器驱动电路163.6 LED显示系统173.7 看门狗电路20第四章 软件体系204.1 检测硬币224.2 计算总价234.3 HEX到非组合BCD的转换244.4 软件消抖26第五章 总结与展望26致谢27参考文献27附录A 综述附录B 英文翻译附录C 硬币清分机程序 第一章 绪论1.1 硬币的流通状况货币是人类经济发展与贸易过程的伴生物，是社会生产力进步阶段的见证。硬币在漫长的货币史中占据着重要地位，且与其它形式的货币相伴流通、发展，至今没有终点。辅币硬币化是一种国际潮流，也是世界上许多发达国家的现行做法，在当代中国，硬币的流通程度还远远不够。但随着人口的增加和社会文明程度的提高,硬币的需求量自然会日益增加。随着经济的不断发展,特别是 20 世纪 80 年代以来,在我国经济高速增长的同时,国民收入不断提高,物价水平也不断提升,10 元以下的货币在流通中主要行使的是找零功能,10元的货币,在流通中,其功能也介于行使购买和找零功能的临界点。小面额货币硬币化,是当今世界上 200 多种货币,特别是经济较为发达的国家和地区的通行做法。随着我国加入世界贸易组织,经济金融对外开放的力度不断加大,纳入世界经济金融的进程日益加快,人民币最终要成为自由兑换货币。为适应我国经济金融发展的需要,人民币小面额货币硬币化已是当前我国货币发行的重点工作之一。1.2 中国硬币与硬币清分系统硬币在日常生活中扮演着重要角色。硬币在漫长的货币史中占据重要地位,并且与其他形式的货币相伴而流通而发展。因人口的增加和社会文明程度的提高,硬币的需求量仍在日益增加，各国的造币厂尚在日夜兼程制造各种面值的硬币（如美国每年要生产 200 亿美元的硬币）。面对庞大的硬币流通量，硬币的高效检测是一项非常有意义的工作：银行等一些特殊部门要对大量的硬币进行高效的处理如计数、分类、包装等以使其再流通；无人售票车、投币电话等需要对硬币进行实时识别；自动售货机除了识别之外，还要提供找零功能等；随着假币的出现，在线识伪也成为了一个急需解决的问题。硬币清分系统应运而生。硬币清分系统是对高速通过的硬币进行识别、计数，同时对伪币、残币进行剔除的系统。它是分类机、计数机、包装机、销毁机等众多硬币处理器具的基础。由于国情和货币体系不同，研制统一的硬币清分系统不现实，因此，需要针对不同的货币体系研制相应的清分系统。在这个领域，国际上已做了大量工作。比较有代表性的是著名的瑞典 SCAN COIN AB 公司，它是一家专业生产各种银行器具的公司，成系列地研制了针对不同货币体制下的清分系统，SCAN COIN AB 公司有专业的产品在国内使用，误判率0.5%。但其价格昂贵且进行技术垄断，同时针对材质相近甚至一致的伪币，其检测显得无能为力。在国内，清华大学、北京科技大学、上海交通大学、杭州电子科技大学、苏州大学、福州大学等多家单位均对如何进行正确的硬币识别做过深入研究，在机理上普遍采用涡流法。这些单位的研究在可能涉及的硬币范围内取得了较好的效果，但对硬币的鉴别都局限于项目本身，存在不系统、不完整，对伪币效果识别不好等问题。1994 年清华大学精密仪器系的结果建立在当时的硬币系统下（无小 1 角和铁 5 角硬币）取得了分辨率为 3%的效果。2004 年上海交通大学在新的币制下对面值 1角以上的硬币做区分，分辨率为 0.5%。1.2.1 硬币体系我国先后发行了五套人民币，在发行第二套人民币时,已将分币的硬币化纳入了计划。在 1957 年 12 月 1 日正式发行了 1、2、5 分硬币,以后又陆续发行了多种年别的硬分币。到第三套人民币时发行了 1、2、5 角和 1 元硬币。此后的第四套和第五套人民币又相继发行了 1 角、5 角和 1 元硬币。目前，我国硬币分为1 元、5 角、1 角、5 分、2 分、1 分共 6 种面值，依据其形式不同共有 9 类最新版 1 元、旧版 1 元、铁 5 角、铜 5 角、大 1 角、小 1 角、5 分、2 分、1 分（新版 1 元与旧版 1 元的特性基本相同，所以认为共有八种硬币）。每一类可能都有不同的制造年代，处于各套硬币混合流通的局面。可以说，中国硬币体系庞大。1.2.2 硬币材质各国政府在发行硬币时，其材料的选择原则大致是：1、铸造成本低并保证硬币的实际价值低于面值，符合劣币驱逐良币的定律。2、资源丰富，才能满足大量生产和流通。3、耐磨耐蚀、手感良好、美观，冲击性能良好。4、有防伪特性。中国硬币的材料经历了多次改进：起初，中国的硬币材料采用 Al-Mg 合金，这种材料适合制造小面值硬币。1980 年改用 Cu-Ni 合金(即白铜)。但因 Cu-Ni资源不多,经过专家反复论证，于 1992 年的 1 元硬币改用钢芯镀 Ni，因大量采用低碳钢而降低成本；5 角硬币则用 Cu-Zn 合金板材冲压滚边装饰等处理术使表面明亮光洁典雅清新。1.2.3 伪币目前已发现的假硬币多为仿冒第三套 1 元人民币，与真币相比材质差异较大。假硬币模压工艺差，图纹模糊，镀层薄，较易生锈腐蚀。如：国徽麦穗模糊，绶带层次感差，细条纹分辨不清；国徽中五角星立体感差，五角星的尖角有长有短，顶部圆滑；背面牡丹花蕊模糊不清等。1.3 研究内容综上所述，我国的硬币体系与其他国家的相比具有材质差异大、币种多、版本多且各版本的同种硬币的铸造参数差异大等特点，从而对我国的硬币自动化检测与清分系统提出了更高的要求。硬币的高效实时批量鉴别在国内尚未很好地解决。研制硬币清分系统的目的在于给出完整的硬币检测与处理方案：实现动态、快速、精确地对硬币进行识别、计数；便于操作，能够以友好界面对清分情况进行实时显示。 第二章 硬币清分机系统框架2.1工作流程对于硬币分类功能的实现,目前有很多种方法,有根据形状尺寸分类的,有根据材料性质不同分类的,有根据体积密度不同进行分类的,还有根据颜色不同进行分类的,当然最新的有根据图案不同进行分类的,以后肯定还会有其他的更先进的方式来对硬币进行分类。这里用分离盘清分机实现硬币的分类。对3种不同币值的硬币进行了的比较发现:1元硬币重量最大,直径最大,厚度也比其它币值的硬币大一点。1角硬币的直径最小,5角的硬币在直径尺寸上也各有差异。因此我们就以硬币的直径尺寸作为分离3种硬币币值的准则。首先把混合的硬币按币值分成3类,拿1元硬币来说,，1元硬币被归成一类后,然后对其进行计数。其他2种硬币的具体操作与1元的硬币一样。其工作流程如图2.1所示。图2.1 硬币清分系统流程图2.2分离步骤 首先硬币通过传输装置,定时定量的(定时定量的目的在于防止一次送进过多的硬币而导致分离盘负担过大,引起堵塞和分离不流畅)传输一部分混币到图中所示的分离盘。其工作原理如下:启动电动机，电动机带动分离盘,使得分离盘转动,则分离盘中的硬币作离心运动,硬币被甩进引导管(内含7个分离孔,孔的大小循序从右到左依次变大),然后根据硬币的尺寸由小到大的循序对硬币进行分离。其装置简图如图2.2所示。图2.2 分离装置简图本系统采取的是利用光敏传感器作为基本传感器进行硬币的计数。计数装置是用光电二极管作为检测元件。第三章 硬币清分系统的硬件体系图3.1 系统硬件框图硬件是系统的重要组成部分，它负责将被测信号转换为便于计算处理的数字信号，并提供了进行信号传送、处理和显示所需的物质基础。其基本工作过程为：首先启动电源,对系统进行初始化,然后系统是否设置参数,电机转动,系统开始计数,如果中途想暂停,按下暂停按钮,则电动机停止转动。如果中途没暂停,则系统继续运行,直到硬币的数目大于或等于钱箱的总容量,电机才停止转动,从而系统运行结束。3.1 单片机系统单片机主要完成系统的控制和显示功能，在本系统中，采用AT89S52单片机作为主机。3.11单片机芯片选择单片机采用MCS-51系列单片机。由ATMEL公司生产的AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2支数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。而且，它还具有一个看门狗（WDT）定时/计数器，如果程序没有正常工作，就会强制整个系统复位，还可以在程序陷入死循环的时候，让单片机复位而不用整个系统断电，从而保护你的硬件电路。AT89S52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。其芯片引脚图如下：图3.2 芯片引脚图3.12. 单片机管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高电阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如下表所示：表3.1 AT89S52一些特殊功能管脚备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.2 达林顿管这里选用ULN2003AD图3.3 达林顿管ULN2003A是单片高电压、高电流达林顿晶体管阵列，每片包含7对NPN型达林顿管，具有高电压输出特性，并带有共阴极的续流二极管使器件可用于开关型感性负载。每对达林顿管的电流是500mA，达林顿对管还可并联使用以达到更高的输出电流能力。ULN2003A中每对达林顿管的基极都串联有一个2.7k的电阻，可直接与TTL或5V CMOS器件连接特性：单个输出即可达到500mA的集电极电流 高输出电压：50V 输入可与多种逻辑电平兼容 可用于驱动继电器等感性负载 应用范围：显示驱动 继电器驱动 照明灯驱动 电磁阀驱动 伺服电机、步进电机驱动 热卖型号如下：ULN2003AP ULN2004DR ULN2803AFW ULN2003AD ULN2003AFWG(5,EL,M) ULN2004A ULN2803AFWG(5,EL,M) ULN2003AP ULN2803AP典型参数如下表：表3.2 达林顿管的典型参数3.3 晶振每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。3.31 晶振的作用与原理晶振是一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十，高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。 晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。晶振一般采用如图1a的电容三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路如图1b，其中Cv是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机理；把晶体的等效电路代替晶体后如图1c。其中Co，C1，L1，RR是晶体的等效电路。图3.4 晶振电路分析整个振荡槽路可知，利用Cv来改变频率是有限的：决定振荡频率的整个槽路电容C=Cbe,Cce,Cv三个电容串联后和Co并联再和C1串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv变化时对整个槽路电容的作用就越小。因而能“压控”的频率范围也越小。实际上，由于C1很小(1E-15量级)，Co不能忽略(1E-12量级，几PF)。所以，Cv变大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv变小时，升高槽路频率的作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压(Cbe上的电压)却越来越小，最后导致停振。通过晶振的原理图你应该大致了解了晶振的作用以及工作过程了吧。采用泛音次数越高的晶振，其等效电容C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。 微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立RC振荡器。 用万用表测量晶体振荡器是否工作的方法：测量两个引脚电压是否是芯片工作电压的一半，比如工作电压是51单片机的+5V则是否是2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚，这个电压有明显变化，证明是起振了的。晶振的类型有SMD和DIP型，即贴片和插脚型 。先说DIP：常用尺寸有HC-49U/T，HC-49S，UM-1，UM-5，这些都是MHZ单位的。再说SMD：有0705，0603，0503，0302，这里面又分四个焊点和二个焊点的，对我们公司来说默认的是四个焊点的，两个焊点的材料要求进口，周期长，一般说两个焊点的做不了。3.32 单片机晶振的两个电容的作用图3.5 晶振电路中的电容这两个电容叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十皮发。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度，一般订购晶振时候供货方会问你负载电容是多少。晶振的负载电容=(Cd*Cg)/(Cd+Cg)+Cic+C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+C（PCB上电容）经验值为3至5pf。各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器。晶振引脚的内部通常是一个反相器,或者是奇数个反相器串联。在晶振输出引脚XO和晶振输入引脚XI之间用一个电阻连接,对于CMOS芯片通常是数M到数十M欧之间.很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻,引脚外部就不用接了。这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处与线性状态,反相器就如同一个有很大增益的放大器,以便于起振.石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间,等效为一个并联谐振回路,振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率.晶体旁边的两个电容接地,实际上就是电容三点式电路的分压电容,接地点就是分压点.以接地点即分压点为参考点,振荡引脚的输入和输出是反相的,但从并联谐振回路即石英晶体两端来看,形成一个正反馈以保证电路持续振荡.在芯片设计时,这两个电容就已经形成了,一般是两个的容量相等,容量大小依工艺和版图而不同,但终归是比较小,不一定适合很宽的频率范围.外接时大约是数PF到数十PF,依频率和石英晶体的特性而定.需要注意的是:这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的,会影响振荡频率.当两个电容量相等时,反馈系数是0.5,一般是可以满足振荡条件的,但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量,而增加输出端的值以提高反馈量.3.4 光电二极管光电二极管和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。但是，在电路中不是用它作整流元件，而是通过它把光信号转换成电信号。普通二极管在反向电压作用在处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用在工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度约大，反向电流也约大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。检测方法电阻测量法用万用表1k挡。光电二极管正向电阻约10k左右。在无光照情况下，反向电阻为时，这管子是好的(反向电阻不是时说明漏电流大)；有光照时，反向电阻随光照强度增加而减小，阻值可达到几k或1k以下，则管子是好的；若反向电阻都是或为零，则管子是坏的。电压测量法用万用表1V档。用红表笔接光电二极管“+”极，黑表笔接“”极，在光照下，其电压与光照强度成比例，一般可达0204V。短路电流测量法用万用表50A档。用红表笔接光电二极管“+”极，黑表笔接“”极，在白炽灯下(不能用日光灯)，随着光照增强，其电流增加是好的，短路电流可达数十至数百A。在实际工作中，有时需要区别是红外发光二极管，还是红外光电二极管(或者是光电三极管)。其方法是：若管子都是透明树脂封装，则可以从管芯安装外来区别。红外发光二极管管芯下有一个浅盘，而光电二极管和光电三极管则没有；若管子尺寸过小或黑色树脂封装的，则可用万用表(置1k挡) 来测量电阻。用手捏住管子(不让管子受光照)，正向电阻为20-40k，而反向电阻大于200k的是红外发光二极管；正反向电阻都接近的是光电三极管；正向电阻在10k左右，反向电阻接近的是光电二极管。光电二极管的结构与PN结二极管类似，管壳上的一个玻璃窗口能接收外部的光照。这种器件的PN结在反向偏置状态下运行，它的反向电流随光照强度的增加而上升。图(a)是光电二极管的代表符号，图(b)是它的等效电路，而图(c)则是它的特性曲线。光电二极管的主要特点是，它的反向电流与照度成正比，其灵敏度的典型值为0.1mA/lx数量级图3.6 光电二极管光纤速度快，带宽高，损失率体，是信息高速公路的首选材料，这里光电二极管就是由光纤把电信号转化为光。3.5 继电器驱动电路3.7继电器模块图继电器是我们生活中常用的一种控制设备，通俗的意义上来说就是开关，在条件满足的情况下关闭或者开启。继电器的开关特性在很多的控制系统尤其是离散的控制系统中得到广泛的应用。从另一个角度来说，由于为某一个用途设计使用的电子电路，最终或多或少都需要和某一些机械设备相交互，所以继电器也起到电子设备和机械设备的接继电器我们生活中常用的一种控制设备，通俗的意义上来说就是开关，在条件满足的情况下关闭或者开启。继电器的开关特性在很多的控制系统尤其是离散的控制系统中得到广泛的应用。从另一个角度来说，由于为某一个用途设计使用的电子电路，最终或多或少都需要和某一些机械设备相交互，所以继电器也起到电子设备和机械设备的接口作用。最常见的继电器要数热继电器，通常使用的热继电器适用于交流50Hz、60Hz、额定电压至660V、额定电流至80A的电路中，供交流电动机的过载保护用。它具有差动机构和温度补偿环节，可与特定的交流接触器插接安装。时间继电器也是很常用的一种继电器，它的作用是作延时元件，通常它可在交流50Hz、60Hz、电压至380V、直流至220V的控制电路中作延时元件，按预定的时间接通或分断电路。可广泛应用于电力拖动系统，自动程序控制系统及在各种生产工艺过程的自动控制系统中起时间控制作用。在控制中常用的中间继电器通常用作继电控制，信号传输和隔离放大等用途。此外还有电流继电器用来限制电流、电压继电器用来控制电压、静态电压继电器、相序电压继电器、相序电压差继电器、频率继电器、功率方向继电器、差动继电器、接地继电器、电动机保护继电器等等。正是有了些不同类型的继电器，我们才有可能对不同的物理量作出控制，完成一个完整的控制系统。除了传统的继电器之外，继电器的技术还应用在其他的方面，比如说电机智能保护器是根据三相交流电动机的工作原理，分析导致电动机损坏的主要原因研制的，它是一种设计独特，工作可靠的多功能保护器，在故障出现时，能及时切断电源，便于实现电机的检修与维护，该产品具有缺相保护，短路、过载保护功能，适用于各类交流电动机，开关柜，配电箱等电器设备的安全保护和限电控制，是各类电器设备设计安装的优选配套产品。该技术安装尺寸、接线方式、电流调整与同型号的双金属片式热继电器相同。是直接代替双金属片式热继电器的更新换代的先进电子产品。而其真正的原理还是继电器技术。继电器技术发展到现在，已经和计算机技术结合起来，产生了可编程控制器的技术。可编程控制器简称作PLC。它是将微电脑技术直接用于自动控制的先进装置。它具有可靠性高，抗干扰性强，功能齐全，体积小，灵活可扩，软件直接、简单，维护方便，外形美观等优点；以往继电器控制的电梯有几百个触点控制电梯的运行。有一个触点接触不良，就会引起故障，维修也相当麻烦，而PLC控制器内部有几百个固态继电器，几十个定时器/计数器，具备停电记忆功能，输入输出采用光电隔离，控制系统故障仅为继电器控制方式的10%。正因为如此，家有关部门已明文规定从97年起新产电梯不得使用继电器控制电梯，改用PLC微电脑控制电梯。3.6 LED显示系统LED显示是由若干个发光二极管组成，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光，控制不同的二极管导通，就能显示出各种字符。在单片机系统中通常使用的是七段LED，这种显示器有共阴极和共阳极两种。共阴极LED显示器的发光二极管阴极共地。当某个发光二极管的阳极为高电平，即逻辑1时发光二极管点亮，共阳极LED显示器的发光二极管阳极共+5V。通常的七段LED显示器有8个发光二级管，其中7个发光二级管构成七段字形“8”，一个发光二极管构成小数点。本文采用共阳极LED显示器（如图3.7所示），七段显示器与单片机的接口很简单，只要将一个8位并行输出口与显示器的发光二极管的引脚相连即可。8位并行输出口输出不同的数据，即可获得不同的数字或字符。通常将发光二极管的8位字节数据称为七段显示代码，共阴极和共阳极的七段显示代码图3.8 LED显示器点亮显示器有静态和动态两种。本文采用动态显示，所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器，对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的点亮既跟点亮时的导通电流有关，也跟点亮时间与间隔时间有关调整电流和时间的参数，可实现亮度较高较稳定的显示。由于视觉问题，看上去显示器同时点亮。若显示的位数不大于8位，则控制显示器公共极只需一个I/O口控制各位显示器所显示的字形也需一个I/O口。如图3.2段的驱动能力是由显示器的亮度决定的通过发光二极管的电流越大，其亮度也就越高。对于动态显示器，电流却是以一定的脉冲方式出现的，其峰值电流不能真实地反映二极管的发光亮度，而必须以脉冲占空比有关的平均电流值来考虑。理论分析表明：同样的驱动器不，当其驱动静态显示器时，其亮度为驱动动态显示器的n倍，n近似为现实位数。所以要使动态显示器达到静态显示器的亮度，必须将驱动器的驱动能力提高n倍3.7 看门狗电路AT89S52 内置看门狗，它由13位的计数器组成，复位后，调用喂狗指令清零计数器，然后，每个机器周期该计数器自动加1，当记数值达到8191（1FFF）时，产生一个复位信号，系统复位。因此，在启用看门狗后，至少要在 8191 个机器周期内，调用一次喂狗指令，防止看门狗溢出复位。另外，系统在掉电模式下，晶振停止了震荡，看门狗停止。当外部中断唤醒掉电模式时，最好调用一次喂狗指令，防止看门狗溢出复位。由于AT89S52 向下兼容AT98S51、AT89C51，所以原有在AT98S51、AT89C51 运行的程序，可以直接加上看门狗功能后，运行在AT89S52上，方便了产品的升级。第四章 软件体系整个主程序流程图表示工作原理，如图4.1图4.1主程序流程图4.1 主程序说明P2.0,p2.1,p2.2,p2.3作为信号输入端，与四个光电传感器相连，中间还有反相器，当p2.0=1时，有硬币通过，输入四个信号p2.3p2.2p2.1p2.0为0011时，通过的是1角，信号为0111时通过的是5角，信号为1111时通过的是1元。程序如下： TESTING: ACALL SHOW_MONEY MOV C, P2.0 ANL C, P2.1 JNC TESTING ;判断P2.0和P2.1是否为1 CLR C CLR EA ;检测到有硬币到来，关中断 MOV A, 00H COMPARE: JNB P2.1, ONEPASS ;检测P2.1是否为1，若为0，则比较结束中断服务程序流程图图4.2 中断流程图4.2计算总价清分机开始工作，LED显示硬币总价。总价换算成以元为单位，一元的部分，5角的数目除以2的商（余数为x），1角的数目除以10的商（余数为y），5角余数x乘以5加上1角余数y的和除以10的商(余数为z)，余数z转化成的一元部分（小数点后）。流程图如图4.3图4.3 计算总价流程图因为一个存储单元最多存255位，所以清分机最多存255个1元，255个5角，255个1角，本次设计的时候最多存408元，这样只能存储少量的硬币，这是设计的不足。4.3 HEX到非组合BCD的转换BCD码有两种形式，即组合BCD码和非组合BCD码。（1） 组合BCD码 组合BCD码的每一位用4位二进制位表示，一个字节表示两位十进制数。（2） 非组合BCD码 非组合BCD码用一个字节表示一个十进制数，高4位总是0000，低4位为00001001之间的数。转化过程中，我们先把HEX转换为组合BCD码，再转换为非组合BCD码。工作流程图如图4.4图4.4 HEX到非组合BCD的转换4.4 软件消抖目前，无论是键盘或按键，大部分都是利用机械触点的合、断作用。机械触点由于弹性作用的影响，在闭合及断开的瞬间均有抖动过程，从而使电压信号也出现抖动，如图4.4所示。抖动时间的长短与开关的机械特征有关，一般为510ms。按键的稳定闭合时间，由操作人员的按键动作确定，一般为十分之几几秒。为了确保CPU一次闭合，仅作一次键输入处理，必须消除抖动的影响。本文采用软件消抖，在第一次检测到有按键按下时，执行一段延时20ms的子程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如果保持闭合状态电平，则确认真正有键按下，从而消除了抖动的影响。例： START: JNB P2.7, START ACALL DELAY_20MS ; DELAY_20MS为延时20ms子程序 JNB P2.7, START ; 消抖图4.5 消抖第五章 总结与展望本文采用分离盘的清分机,利用光敏传感器进行硬币的计数的原理电路,实现硬币清分和计数的要求。本机采用根据硬币直径的大小对币值进行清分的方法,虽然不具备辩伪功能对中国现行硬币快速准确按币值进行清分。主要特色是设计简便、清分准确、使用可靠、维护简便、价格低廉等。而且系统具备扩展的