基于单片机控制的自动售货机系统设计(2)

（6）系统复零，完成售货。

自动售货机的硬件原理构成如下图 2.2 所示

图 1.2 自动售货机硬件结构图

综合所述，售货机系统可以分为三部分组成，即自动售货机的控制子系统、通讯子系统、硬币器子系统以及纸币器子系统。其中控制子系统是本设计研究重点。这些内容在下文中进一步介绍。

1．1．1 自动售货过程的控制子系统简述

控制子系统由以下四个部分组成，分别是预设自动售货机系统、金额累计、可售指示和退币系统、售完检测系统、售出累计及自测功能系统。

1、 预设 自动售货机系统。自动售货机售出的同类商品可分为若干品种，其售前设定价格须预先寄存在控制系统内。售货机的价格设置由按键和存储器组成。通过按键选择被设价商品的种类及价格，并将价格写入存储器中，该存储器本身具有掉电保护功能，属于软件设置方式。此外，在简易售货机中，由于出售商品的种类少，价格变化下，使用币种单一，也可以用硬件设置价格，才用拨码开关对应方式，结构简单，操作方便。

2、金额累计、可售指示和退币系统。控制系统的核心 CPU 对识币、退币、无货检验及购货信号进行循环检查，当有识币信号后，将金额数值送入金额累计存储器中进行累计，并通过串行接口使可售指示灯亮，提示购货。此时可以按下购货按钮，由于 CPU 检测到有购货信号后，如金额累计器中的数值与预设价格

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相等，则通过并行扩展接口驱动电磁阀或者微电机驱动出商品，并将金额累计存储器清零，完成一次售货过程，如累计金额大于预设价格时，驱动商品后，相减差额由信号驱动退币，实现退币和找钱功能。

3、售完检测系统。在自动售货机商品存储存道下方按照有接触行程开关，当存储存道有商品时，压下行程开关，自动售货机正常工作；当商品出售完毕时，行程开关被释放，向 CPU 发出无货信号，经过检测通过串行扩展接口向相应的售完指示灯发出信号，使机身“售完”指示灯亮，此种商品自动停售，即使投币金额达到该道商品预设价格数值，可售按钮仍然无法启动信号，金额累计存储器也不清零。

4、自动售货机售出累计及自测功能系统。该机 CPU 在每次售出商品后，向售出累计存储器中累计售出数据，通过自动售货机内部的按键可在金额显示窗口中读到累计结果。此外，在按下自测功能键后，出现自测功能信号，由外部按键操作，可检测各商品存储道的驱动商品功能。

1．1．2 自动售货过程的通讯子系统简述

自动售卖系统的外围设备较为复杂，导致对主控制器的要求越来越高。为了简化设计，采用简单、稳定的内部通讯总线协议非常必要。有些公司采用欧洲售货机制造协会（EVMMA）制定的 MDB/ICP 总线协议。该协议简洁明了，功能强大，可扩展性强并且对外挂设备数目没有限制，是理想的自动售卖系统内部总线协议。 MDB/ICP 协议是欧洲 售货机制造协会制定的一套用于协调自动售货机的 主控制器（MMC）与多个设外之间通讯的协议。 MDB 接口实际上是工作于波特率 9600 的主从型串行总线接口，所以外围设备（例 如硬币器、纸币器等）均为主控制器（传统上称为售货机控制器——VMP）的从机。所有外围设备与主控制器之间的通讯方式都一致。 MDB 协议的串行位格式为：1 个起始位，8 个数据位，1 个方式位和 1 个停止位，共 11 位。其中方式位根据传递的方式的不同置 0 或置 1。在 MDB 总线上，VMC通过广播方式向外发送命令。第一字节为地址字节（实际上只有高 5 位寻址信息，低 3 位为对外设的指令），该字节被所有的外设读取，但只有符号地址字节所指定的外设才处理其后的数据字节，并做出反应。在 VMC 到外设的数据中，地址字节的方式位被置 1，数据字节的方式位被置 0，外设通过检验接受到的方式位确定是地址指令还是数据。当数据从外设发

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送到主机时，最后送出的字节方式位被置 1，标志着数据发送完毕。 10 VMC 向外 设发送的 指 令由一个字节、一些可选的数据字节一个校验和字节 构成。发送指令后，外设应答 VMC 的通信块可以由一个数据块和一个字节组成，或者一个应答字节，或者一个无应答字节。如果外设应答数据块的话，VMC 将通过一个应答字节、无应答字节或重发字节应答外设传回的数据。

１．２自动售货机的功能简介

１．２．1 此次设计的自动售货机的功能简介

基本原理：货币识别器对所投货币进行识别，根据金额将商品选择权提供用户，用户选择后，控制芯片发出指令将所选择商品从储备料道中送达取物口。其功能描述：货物种类一共设有12种，这12种物品分别对应着12个不同的按键选择，其中1元，2元，3元价格不等的物品各4种；货币识别器能够识别1元，5元的货币，自动售货机能够实现货币累加功能。在规定的30秒中内，投了几次货币后，货币能够实现累加功能，这样机器就会把投入的货币总额数目输入中央控制元器件，进行处理；超过30秒后投币，投币无效，机器自动把钱全部退出来。如果累计投入的货币数目超过物品的预设价格，机器能够实现找钱功能；如果投入的货币没有达到所选择物品的预设价格时，投入的钱将全部退还；在投入一次累加货币后选择物品，如果投入的累加货币数目大大超过所选择物品的预设单个价格时，那么能够实现选择同一个物品购买多个，在本设计中设为可以同时购买2个或3个物品。 本设计中有一共有 16 个按键选择，其中 12 个是货物选择键，有 2 个是多选键（一次购买 2 个或 3 个货物），还有 1 个确定键和 1 个取消键。如果没有按照预先设计的流程顺序进行按键选择，自动售货机将启动报警系统，等待再次正确的按键选择。 在出货系统中设计了，显示购买货物的共花钱数。 在找零系统中设计了，显示找零的货币数。

１．２．２实现自动售货机的功能的设计思路

采用单片机MSC-51系列中的8751作为中央控制元件； 用P3.4和P3.5作为识别货币输入端；

P1作为货物选择选择端（采用44行列式键盘做为选择货物端）； 采用两个8255A扩展并行I/O接口，实现掉出货物功能、显示功能、找钱功

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能；

P2.7和P2.6分别作为8255A的片选输入端。

１．２．３论文的内容及拟解决的问题

1、 从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别人民币的真伪并判别面值。

2、识别器把信息数据传给通讯模块。

3、 通讯模 块与售 货机的主 控系统通信，启动售货机的面板控制，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、金额足够多，售货机将自动找回钱。 6、系统复零，完成售货。

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第二章．自动售货机的系统硬件电路设计

2.1自动售货机中央控制元件8751的介绍

在本次设计中，中央控制元件采用 MCS-51 系列单片机中的 8751。 8751 单片机是 Intel 公司生产的 MCS-51 系列单片机中的一种，其特性与MCS-51 单片机基本一样。 8751 单片机内部结构: 8751 单片机包含中央处理 器、程 序存 储 器ROM、数 据存储 器RAM、定 时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。其中， 中央处理器CPU是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理 8 位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 8751 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

图 2.1 8751 内部结构

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