基于單片機的自動售貨機

隨著人工、場地等費用不斷增加，需要有人值守的商店售賣商品模式成本太大，需要一種新型的、自動的、無人的售貨系統(tǒng)來代替。自從自動售貨機發(fā)明以來，這種機器就在全球范圍迅速普及推廣。本文意在通過單片機來設(shè)計一款自動售貨機，以加深對電子電路設(shè)計的學(xué)習(xí)和思考。

一、總體設(shè)計

本文設(shè)計的自動售貨機以AT89C51單片機、按鍵模塊以及HX711檢測模塊為主，實現(xiàn)了不同價格商品的選擇、價格輸入及確認(rèn)、硬幣檢測等。LED燈指示8種商品價格，LCD實時顯示售價、數(shù)量信息;按鍵用來選擇商品種類及數(shù)量、確認(rèn)與取消等操作;利用A/D轉(zhuǎn)換器芯片HX711來檢測硬幣;單片機接受按鍵及硬幣檢測信息進行判斷后進而模擬實現(xiàn)自動售貨機的功能。

二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

1、系統(tǒng)整體電路設(shè)計。整個系統(tǒng)共分為5個模塊：分別是單片機控制模塊、顯示模塊、硬幣檢測模塊、按鍵模塊以及LED指示燈模塊。整體的電路設(shè)計如下圖所示。

2、單片機核心控制電路設(shè)計。本文選擇51系列單片機，該芯片共有8個部分組成，分別為：外部和內(nèi)部時鐘模塊;具有數(shù)據(jù)處理和交換功能的ROM和RAM部分;能夠同時實現(xiàn)8位以及16位的組合內(nèi)部定時以及外部計數(shù)的部分;TX和RX模塊，4路32個多功能引腳;核心CPU和中斷管理模塊。

3、顯示電路設(shè)計。顯示電路主要由單片機的 P20口對液晶的8個數(shù)據(jù)口控制，進行數(shù)據(jù)讀寫操作，相關(guān)的讀寫指令則由單片機的P3.2、P3.3以及P3.4控制實現(xiàn)。

4、按鍵電路設(shè)計。如圖1所示，通過price加、減來實現(xiàn)對物品價格增加和減少選擇;通過num按鍵選擇商品數(shù)量，然后通過ok和NO按鍵予以確認(rèn)、取消;確認(rèn)后，通過中間數(shù)字列按鍵實現(xiàn)付款;代付款完成，液晶顯示器會自動顯示找零價格。

5、商品指示電路。本設(shè)計總設(shè)置了8種不同價格商品，分別對應(yīng)1到8元不等。通過按鍵實現(xiàn)對商品價格的選擇，選擇后對應(yīng)的指示燈亮，表示選擇成功，進而可以選擇商品數(shù)量并確定。單片機的P0口實現(xiàn)對8種不同價格商品的選擇。

6、硬幣檢測電路。本文設(shè)計的系統(tǒng)采用HX711來實現(xiàn)對硬幣重量的檢測，根據(jù)重量來檢測硬幣真假，同時通過電阻應(yīng)變傳感器，利用AD轉(zhuǎn)換芯片HX711，實現(xiàn)對應(yīng)變電阻兩端的電壓進行檢測，經(jīng)過HX711模數(shù)轉(zhuǎn)換后，單片機在內(nèi)部對數(shù)據(jù)進行讀取。

三、智能售貨機系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)程序主要是對系統(tǒng)按鍵掃描，從而實現(xiàn)選擇商品、價格輸入、購買成功等功能。顯示模塊：MCU通過DB0-DB7液晶模塊的CGRAM以及DDRAM讀取和寫入兩種操作。單片機針對引腳RS、R/E、EN進行合理的賦值來完成兩種的時序。投幣模塊：在4*4矩陣鍵盤上模擬投入貨幣，若投入一種面值的貨幣就相應(yīng)累加，如果沒有投入貨幣或者幣值不足，則提示繼續(xù)投幣。當(dāng)所投貨幣足夠時，則進入出貨找零系統(tǒng)。硬幣檢測模塊：當(dāng)系統(tǒng)檢測到硬幣投入，即通過模數(shù)轉(zhuǎn)換獲得所投入硬幣的重量數(shù)值，如重量不符合標(biāo)準(zhǔn)則判斷其為假幣。出貨找零模塊：當(dāng)系統(tǒng)進入出貨找零程序時，如果購買商品后沒有剩余貨幣則直接推出商品，若還有剩余貨幣則找出余幣。

四、系統(tǒng)仿真測試

仿真測試主要是利用proteus軟件模擬實現(xiàn)按鍵選擇商品、數(shù)量、價格等，商品信息顯示以及單片機控制等功能。首先按鍵對商品進行選擇，選擇完畢后按鍵OK確認(rèn)，按鍵NO取消，按下OK鍵后進入付款界面，然后通過按鍵輸入價錢，實現(xiàn)付款，成功后顯示銷售成功界面。

總結(jié)：本文實現(xiàn)一款智能售貨機系統(tǒng)的設(shè)計，通過按鍵實現(xiàn)對商品價格進行選擇、付款等，同時利用LCD模塊實現(xiàn)對自動售貨的顯示。該智能售貨機系統(tǒng)還有非常大的完善空間，比如增加語音播報、接入物聯(lián)網(wǎng)等等。

參? 考? 文? 獻

[1]劉塵塵. 一種高速單片機芯片在自動售貨機中的實現(xiàn)[J]. 西昌學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，29（04）：29-31.

[2]安媛，楊賽烽. 一種新型校園自動售貨機的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 電子世界，2016（17）：171+199.

[3]羅凱洋. 新鮮果蔬自動售貨機的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 科技傳播，2016，8（19）：290-291.

崔棚飛（1996-11-28），男， 四川省蒼溪人， 本科， 研究方向：通信、物聯(lián)網(wǎng)