基于单片机的自动售货机设计

基于单片机的自动售货机设计

摘要

近些年来自动售货机已经非常普遍，各大商场门口和一些公园等公共场所随处可见，自动售货机已经得到了人们的认可，使用人数越来越多。由于自动售货机有节约劳动力、节省空间和方便购买等优点，满足自动化时代人们的要求。相信不久得将来自动售货机将会更普遍，甚至会代替现有的小型超市，成为全新的零售模式。本设计就是根据所学知识制作一个模拟自动售货机，该设计选用单片机AT89S52芯片为核心，并用1602液晶显示屏显示，采用红外线光电开关模拟演示投币过程。设计包括软、硬件多个工作模块：硬件包括电源模块、货物选择模块、红外对管模拟投币模块、1602LCD显示模块、单片机控制模块、出货和退币模块；软件包括选择货物子程序、出货退币子程序、LCD显示程序、主程序等模块。最后可以完成自动售货机的投币以及钱币总数显示功能、选择货物和出货功能、退币功能、缺货报警功能等。符合现代化自动售货机的要求。

关键词：自动售货机;AT89S52单片机;1206液晶显示屏;光偶传感器

随着经济和技术的发展，自动售货机已广泛应用于人们的日常生活，在商场、车站和公园等公共场所随处可见，深受人们的欢迎。它只需要顾客选择自己所需货物并投入钱币即可自动得到想买的货物并退找零钱。它的方便快捷、节约空间、节省劳动力等优点非常符合现代化生活的需要。相信不久的将来自动售货机将成为主流代替原有的小型超市来方便人们生活。

自动售货机主要包括投币功能、货物选择功能、数据显示功能、退币功能和缺货报警功能。自动售货机是主要以单片机为控制核心的自动化装置，具有使用方便、可靠性高、维护简单等特点。因此，已被广泛应用于商业和生活。自动售货机有着非常大的市场潜力。

利用单片机的多功能控制，设计一个以单片机为核心芯片的模拟自动售货机，采用红外对管模拟投币，用LCD显示屏显示数据，并可实现退币和缺货报警等功能。该设计结构简单，符合普通售货机的工作要求，且成本较低。能够方便大家对自动售货机的理解，掌握自动售货机的工作原理，学会使用自动售货机。

2 总体设计思路及所用器件简介

自动售货机是一种新兴的自动化设备，它具有操作简单、方便快捷等特点，只需要顾客选择所需的货物和投入货币即可自动售出货物并退还零钱，其工作流程图如下图1所示：

2.1 本次设计的自动售货机的功能简介

工作基本原理：用户选择五种不同价格货物其中的一种，在显示屏上显示出来并显示所需钱数。然后通过红外对管传感器从不同的槽投入不同的币种，并在显示屏上累加显示，当所投钱币数大于等于选择物品所需钱数时可按确认键使货物输出，且退回剩余钱币。当售货机缺货时能够自动报警，然后重启自动售货机装满货物。

系统功能描述：

本次设计的自动售货机共有5种货物类型，这5种商品分别和5个不同的按键选择对相应，其分别为1元的纯水，2元的可乐，2.5元的雪碧，3元的牛奶和4元的果汁；自动售货机投币模块分别用两个红外对管通道代表0.5元和1元进口，总数能够在LCD上显示。选好货物并投入相应钱币后按确认键就能够输

如果货币数量的总投入数超过货物预先设定的价格，机器能够实现退币功能；当所买的货物超过自动售货机的最大存货量5个时，自动售货机能够自动报警，并需要重新装货。

自动售货机的原理框图如图2所示。

2.2 AT89S52单片机

AT89S52单片机跟与51系列单片机产品的指令和引脚完全兼容。是Atmel 公司生产的一种8位的微控制器，片内带有8K的可编程flash存储器，可读可写可擦除，使用方便且使用寿命长；在指令和引脚上完全兼容80C51系列，再加上该单片机具有高性能、低功耗、允许片上flash程序存储器在线编程等优点，所以使得AT89S52得到了各行业的广泛应用。随着科技的发展，现在几乎所有的产品都在向智能化发展，单片机已经走进了我们的日常生活，各种自动化设备都有单片机的影子。

AT89S52单片机内部有许多组成器件，查询资料可知，它有三个计数器/定时器（均为16位），可编程全双工串行口，8KB的flash ROM，256B的RAM，时钟电路，32个可编程I/O接口，八个中断源，数据指针二个及其一个2级中断结构等。除此以外，AT89S52芯片还有两种节电保护模式，一是空闲模式：此模式下虽然片内CPU不工作，但仍可以读写程序，也不影响定时器、中断过程、串行接口的运行；二是掉电保护模式：此模式下片内一切器件都不工作。

AT89S52是具有性能高、功耗低特点的八位微控制器，具有8K在系统可编程 Flash存储器。它与MCS-51单片机产品的指令和引脚完全兼容。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，能够完成一千次擦写，有32个可编程I/O口，三个16位定时器/计数器和八个中断源，具有低功耗空闲和掉电模式，还有不同于AT89C51的看门狗定时器和在系统可编程功能，无需编程器。

AT89S52单片机共有40个引脚，其中有32个I/O接口引脚，4个控制线引脚，2个外部晶振引脚。1个电源引脚和1个接地引脚。其管脚定义如图3所示。

2.3 槽型红外对管

工作原理：传感器二极管端主动发射红外线，根据反射光探测原理，如果探

测到障碍，OUT脚输出低电平，否则输出高电平。

工作电压：3.8v-5.5v

工作电流(5V时):典型电流6MA

输入输出信号(3线)：

VCC是电源,VCC的范围是3.8v-5.5v

GND是接地线

OUT是输出端

槽型红外对管内部电路及接法：

K接地，A接正电源，限流为几十毫安，要接限流电阻。集电极C接正电源，发射极E接地，也要控制电流在几十毫安，也需要加限流电阻。

当有障碍通过槽时，OUT输出一次低电平。无障碍时OUT输出持续高电平。

障碍探测时间(有效探测范围内从无障碍目标到出现障碍,或者有障碍到障碍目标消失): <=21ms

2.4 1602LCD液晶显示屏

本次设计的显示功能选用1602液晶显示屏实现,它可以直接跟51系列单片机接口相连。其主要技术参数为，显示容量:16×2个字符，芯片工作电压:4.5—5.5V，工作电流:2.0mA(5.0V)，模块最佳工作电压:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。1602显示屏采用16引脚接口如图5所示，其引脚功能如下：

第1引脚：VSS为电源地，需接地。

第2引脚：VDD为电源输入端，需接5V正电源。

第3引脚：VO为液晶显示器对比度调整端，当此引脚接地时能使对比度最高，但对比度太高时会产生“叠影”，需要通过接一个大约10K的电位器来调整对比度。

第4引脚：RS为数据指令寄存器选择端，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5引脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。

第6引脚：E端为使能端，当E端由高电平变为低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14引脚：D0～D7为8位双向数据线。