一種新型校園自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐州工程學(xué)院 安 媛 楊賽烽

一種新型校園自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐州工程學(xué)院 安 媛 楊賽烽

校園自動(dòng)售貨系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，將LCD12864顯示器、步進(jìn)電機(jī)、壓力傳感器、蜂鳴報(bào)警模塊搭建在一起，能夠顯示不同價(jià)格的商品信息，并提供上翻下翻按鍵以便用戶(hù)選擇商品，商品被選定后，檢測(cè)用戶(hù)投入硬幣數(shù)量，當(dāng)硬幣數(shù)量與商品價(jià)格相符時(shí)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)推出商品。系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、界面簡(jiǎn)潔、成本低廉等優(yōu)勢(shì)。

自動(dòng)售貨；STC89C52；LCD12864；步進(jìn)電機(jī)；壓力傳感器

自動(dòng)售貨機(jī)是上世紀(jì)70年代在日本、歐美發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)現(xiàn)代應(yīng)用產(chǎn)品，被稱(chēng)為24小時(shí)營(yíng)業(yè)的微型超市，目前在40多個(gè)國(guó)家廣泛應(yīng)用，并與上世紀(jì)末進(jìn)入我國(guó)。自動(dòng)售貨機(jī)以其現(xiàn)代的造型、時(shí)尚的購(gòu)物方式、24小時(shí)營(yíng)業(yè)的特點(diǎn)大大滿(mǎn)足了人們對(duì)新生事物的新奇感，并且給生活帶來(lái)了便利。技術(shù)含量高、銷(xiāo)售方式新、商品貨真價(jià)實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，決定了它廣闊的發(fā)展前景，而且它與電子購(gòu)物等新型消費(fèi)方式相通。同時(shí)校園人流較大，且受時(shí)間、地點(diǎn)、消費(fèi)水平的限制，設(shè)計(jì)一種新型的操作簡(jiǎn)單、成本低廉、界面簡(jiǎn)潔的校園自動(dòng)售貨機(jī)，應(yīng)用市場(chǎng)潛力較大。

本系統(tǒng)以單片機(jī)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能為基架，利用壓力傳感器、LCD12864顯示器、步進(jìn)電機(jī)、蜂鳴報(bào)警模塊搭建一種新型的校園自動(dòng)售貨機(jī)，其具備自動(dòng)售貨機(jī)的全部基本功能，且操作簡(jiǎn)單、界面簡(jiǎn)潔、成本低廉。

一、系統(tǒng)功能分析

本系統(tǒng)主要針對(duì)校園用戶(hù)，其日用所需商品類(lèi)型簡(jiǎn)單，且價(jià)格較低，適用于硬幣購(gòu)買(mǎi)，系統(tǒng)需具備自動(dòng)售貨系統(tǒng)的基本功能即可，主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)為操作簡(jiǎn)單、界面簡(jiǎn)潔且成本低廉。

系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心控制模塊，由顯示模塊、受力模塊、步進(jìn)電機(jī)及蜂鳴報(bào)警電路搭建而成。顯示模塊為用戶(hù)提供不同價(jià)格的各類(lèi)貨物，用戶(hù)可通過(guò)按鍵上翻、下翻及選擇相應(yīng)的貨物，由受力模塊測(cè)量投入硬幣的重量，并轉(zhuǎn)換為硬幣數(shù)量，由顯示模塊顯示，當(dāng)硬幣數(shù)量同貨物價(jià)格相符時(shí)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)推出商品。同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)受力模塊經(jīng)受猛烈撞擊時(shí)，啟動(dòng)蜂鳴報(bào)警模塊。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件電路主要有單片機(jī)控制模塊、LCD12864顯示器、壓力傳感器、步進(jìn)電機(jī)、蜂鳴器報(bào)警電路組成。

1.顯示模塊

LCD12864是一種點(diǎn)陣式的液晶顯示器，分辨率為128×64，具備接口方式比較靈活，操作指令比較簡(jiǎn)單、方便的優(yōu)點(diǎn)，又可以構(gòu)成全中文的人機(jī)交互圖形界面，且其功耗較小。

自動(dòng)售貨系統(tǒng)中使用單片機(jī)P0口驅(qū)動(dòng)12864，因?yàn)镻0口為漏極接口，需通過(guò)1K上拉電阻驅(qū)動(dòng)顯示器，P1.0、P1.1、P1.2為數(shù)據(jù)控制端，同時(shí)顯示器CS1和CS2引腳置高，以便顯示全屏數(shù)據(jù)。

2.受力模塊

系統(tǒng)受力模塊采用5kg電阻應(yīng)變式壓力傳感器，同時(shí)配有HX711A/D轉(zhuǎn)換模塊，該模塊自帶128倍電壓增益。當(dāng)有硬幣投入時(shí)，應(yīng)變片形變使得電阻值發(fā)生改變，從而輸出電壓發(fā)生改變，通過(guò)HX711A/D將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，交由單片機(jī)處理。HX711A/D轉(zhuǎn)換模塊由PD_SCK和DOUT兩個(gè)引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，分別于單片機(jī)P3.6、P3.7連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3.模擬出貨模塊

系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)為用戶(hù)推出貨物，驅(qū)動(dòng)模塊為ULN2003芯片，單片機(jī)P2.1-P2.4引腳與驅(qū)動(dòng)模塊ULN2003芯片的IN1-IN4接口相連，將驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)送至步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，ULN2003芯片控制步進(jìn)電機(jī)按照既定的方向、角度轉(zhuǎn)動(dòng)。

4.蜂鳴報(bào)警模塊

系統(tǒng)報(bào)警模塊采用低電平有源蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路。蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路的I/O口與單片機(jī)I/O口P1.7相連。當(dāng)傳感器經(jīng)受壓力超過(guò)量程，單片機(jī)P1.7引腳為高電平，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器模塊，啟動(dòng)報(bào)警功能。

三、校園自動(dòng)售貨系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件編程采用C語(yǔ)言。壓力傳感器的軟件編程即檢測(cè)壓力傳感器輸出電壓信號(hào)，HX711A/D DOUT端的電平由高變低后，PD_SCK輸入25至27個(gè)不相等的時(shí)鐘脈沖。輸出24位數(shù)據(jù)的最高位由第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿讀出，24位輸出數(shù)據(jù)從高到低逐位完成輸出。下一次A/D轉(zhuǎn)換的輸入通道和增益通過(guò)第25至27個(gè)時(shí)鐘脈沖來(lái)進(jìn)行選擇（通道A，增益128）。根據(jù)電壓與重量的關(guān)系及1元硬幣標(biāo)準(zhǔn)重量（6.1g）轉(zhuǎn)換為硬幣的數(shù)量。

自動(dòng)販?zhǔn)蹤C(jī)系統(tǒng)的貨物信息與所投入硬幣數(shù)量的顯示是通過(guò)LCD12864實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)通過(guò)對(duì)LCD12864讀寫(xiě)端口的控制，對(duì)液晶進(jìn)行寫(xiě)命令和寫(xiě)數(shù)據(jù)操作。首先對(duì)顯示屏進(jìn)行初始化，設(shè)置好提供貨物信息及投幣數(shù)量信息的顯示位置（包括行與列），隨后顯示貨物信息以及基本的操作提示，LCD12864內(nèi)部自帶有字庫(kù)，設(shè)計(jì)中不用進(jìn)行字庫(kù)的設(shè)計(jì)，直接通過(guò)調(diào)用內(nèi)部字庫(kù)即可顯示漢字信息。

系統(tǒng)貨物推出模塊以及蜂鳴報(bào)警模塊軟件編程直接通過(guò)設(shè)置單片機(jī)I/O端口的高低電平驅(qū)動(dòng)相應(yīng)模塊即可。

四、校園自動(dòng)售貨系統(tǒng)調(diào)試

校園自動(dòng)售貨系統(tǒng)經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試、硬件焊接調(diào)試能夠?qū)崿F(xiàn)顯示不同價(jià)格的各種商品信息、用戶(hù)選擇所需商品、判斷用戶(hù)投入硬幣數(shù)量、驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)推出貨物、蜂鳴報(bào)警等功能，系統(tǒng)硬件電路圖如圖1所示。

圖1 自動(dòng)售貨系統(tǒng)實(shí)物圖

系統(tǒng)上電后，顯示屏實(shí)現(xiàn)各種不同價(jià)格的商品，用戶(hù)可通過(guò)上翻、下翻按鍵選擇所需商品，商品被選定后，顯示屏將提示用戶(hù)投入硬幣，同時(shí)顯示硬幣數(shù)量，當(dāng)硬幣數(shù)量與商品價(jià)格相符時(shí)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)推出商品。當(dāng)傳感器遭受猛烈撞擊時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。

五、總結(jié)

校園自動(dòng)售貨系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，有效將LCD12864顯示器、步進(jìn)電機(jī)、壓力傳感器、蜂鳴報(bào)警模塊搭建在一起，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)售貨系統(tǒng)的基本功能，即：顯示所提供的不同價(jià)格的商品信息、提供上翻下翻按鍵以便用戶(hù)選擇商品、檢測(cè)用戶(hù)投入硬幣數(shù)量、若硬幣數(shù)量與商品價(jià)格相符則驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)推出商品。同時(shí)，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、界面簡(jiǎn)潔且成本低廉，具有一定的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

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安媛（1985—），女，江蘇徐州人，碩士，現(xiàn)供職于徐州工程學(xué)院，研究方向：電子通訊。