1、武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书1课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 通信 1302 班 指导教师： 付琴 工作单位： 信息工程学院 题 目: 自动售货饮料机控制电路的设计与实现 初始条件：本设计既可以使用计数器、比较器、脉冲发生器等和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建。用数码管、LED 灯显示结果。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1 周。2、技术要求：1）售货机只接受 5 角和 1 元的硬币，可以用按钮代替硬币的投入。投入硬币的总金额用两位数码管显示，最大投入金额为 9.5 元。2）售货机可以自动出售 3
2、种饮料，售价分别是 0.5 元，1 元和 1.5 元。当顾客完成投币后，根据投入金额，各饮料对应的 LED 将亮起（如投入 1 元硬币，0.5 元和 1 元饮料的 LED 亮起，表示可以购买 0.5 元或 1 元饮料） 。3）顾客根据自身需要按下各饮料对应的按钮，每按一次掉出一瓶饮料，两位数码管显示剩余金额，LED 继续指示可购饮料的种类；4）顾客按下“找零”按钮将使机器发出找零信号，两位数码管清零。5）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。3、查阅至少 5 篇参考文献。按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写设计报告书。全文
3、用A4 纸打印，图纸应符合绘图规范。时间安排：序号 阶段内容 所需时间1 方案选择和电路设计 1 天2 硬件设计、软件仿真 2 天3 系统优化 2 天4 设计报告撰写 1 天5 答辩 1 天合 计 7 天指导教师签名： 年 月 日 武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书2系主任（或责任教师）签名： 年 月 日摘要本文主要介绍了通过使用单片机系统构建自动售货饮料机控制电路，并且用数码管、LED 灯显示相应的结果的相关程序和步骤。所使用的单片机以 INTEL 公司的 AT89C52 单片机。该系统以单片机 AT89C52 芯片为核心，实现对自动饮料售货机投币以及收货找零全过程的自动控制。本系统
4、选择 6 个独立按键分别作为硬币投入端，饮料购买端和找零端，实现了投币，饮料购买以及找零功能，用两个 7 段共阳极数码管显示剩余钱数，用三个 LED 灯分别表示剩余钱数是否可以购买三种相应的饮料。本文详细描述了确定设计方案的分析过程，并且按照按功能模块的划分选择元器件和中小规模集成电路，设计分电路电路图，画出总体电路原理图，并针对原理图阐述基本原理。此外，系统程序采用Keil uVision 4 软件进行程序的编写和编译，采用 C 语言编写程序，用 Proteus 软件进行仿真, STC_ISP_V483 软件和 USB 转串口线驱动软件下载程序，最后外部输出显示通过外部相关显示电路显示有关结
5、果。总体来说，通过单片机的下载，实物的焊接与安装调试，本次课程设计基本达到了设计指标要求，正确实现了投币，选择饮料，购买饮料，找零等功能，设计与实现了自动售货饮料机控制电路。关键词自动售货饮料机控制电路，单片机，C 语言,数码管、LED 显示武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书3ABSTRACTIn this paper,by using the Single-Chip Microcomputer is mainly introduced in this paper to build the circuit of the Automatic Beverage Vending Machin
6、e, and the corresponding results of using digital tube, LED lights display .The use of the Single-Chip Microcomputer AT89C52 is from INTEL. the Single-Chip Microcomputer AT89C52 chip as the core, the system realizes Automatic Beverage Vending Machine coin and receiving the change of the whole proces
7、s of automatic control.This system choose six independent buttons respectively as coins drop, buy drinks and change functions, using two section 7 of total anode digital tube display the residual amount, present the remaining money, each in three LED lights whether can buy three drinks.Described in
8、detail in this paper to determine the analysis of the design process, and according to the division of function modules in accordance with choice of components and small and medium scale integrated circuit, circuit diagram and design points, and draw the overall circuit principle diagram, and schema
9、tic diagram in this paper, the basic principle.In addition, the system program using Keil uVision 4 software programs to write and compile, using C language program, use Proteus simulation software, turn STC_ISP_V483 software and USB serial port driver software download program, the external output
10、display through external related circuit according to the results.By single chip microcomputer, in general, download, physical welding and installation and debugging, the course design of basic request has reached the design target, the correct implementation a coin, choose drinks, buy drinks, chang
11、e, and other functions, design and accomplish the circuit of the Automatic Beverage Vending Machine .KeywordsAutomatic Beverage Vending Machine, SCM, C language, digital tube, LED display武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书4目录摘要 .2关键词 .2ABSTRACT.3Keywords.31绪论 .61.1 设计背景 .61.2 Proteus简介 .61.3 AT89C52简介 .62 结构分析及方案
12、选择 .82.1 自动售货机总体系统结构 .82.2 方案选择 .92.2.1 方案一 .92.2.2 方案二 .92.2.3方案比较 .103单元电路设计 .113.1 硬件单元电路设计 .113.1.1中央控制元件 AT89C52.113.1.2实验用模块 .123.1.3投币累计、购买、清零模块 .143.1.4比较显示可购买模块 .153.1.5余额显示模块 .1532 软件单元电路 .163.2.1 总体设计方案 .163.2.2 子程序设计方案 .164整体电路设计 .184.1整体电路图 .184.2整体工作原理说明 .185 Proteus 仿真结果及分析 .196实物焊接及调
13、试 .22武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书56.1 实物焊接图 .226.2 调试过程中出现的问题 .237 总结及体会 .248参考文献 .25附录 1：元件清单 .26附录 2：源程序 .27武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书61绪论1.1 设计背景 随着劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变，自动售货机日趋盛行，主要用于公共场合，且种类繁多。一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。指示装置用以指示顾客所选商品的
14、品种。贮藏售货装置保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。70 年代以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统，如无人自选商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等。1.2 Proteus简介Proteus 软件是由英国 Labcenter Electronics 公司开发的 EDA 工具软件，已有近 20 年的历史，在全球得到了广泛应用。Proteus 软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能
15、于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，并且功能齐全，界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件。Proteus 软件和我们手头的其他电路设计仿真软件最大的不同即它的功能不是单一的。它的强大的元件库可以和任何电路设计软件相媲美；它的电路仿真功能可以和 Multisim 相媲美，且独特的单片机仿真功能是 Multisim 及其他任何仿真软件都不具备的；它的 PCB电路制版功能可以和 Protel 相媲美。它的功能不但强大，而且每种功能都毫不逊于Protel，是广大电子设计爱好者难得的一个工具软件。1.3 AT89
16、C52简介本 次 设 计 中 ， 中 央 控 制 元 件 采 用 MCS-51 系 列 单 片 机 中 的 AT89C52 芯 片 ， 其 引 脚图 如 下 图 2 所 示 .武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书7图 1.3 AT89C52 引脚图AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8KB 的可反复擦写的 Flash只读程序存储器和 256B 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央 处理器和Flash 存储单元，功能强大的 AT89C52 单片机
17、可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C52 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，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。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。 AT89C52 有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。.2 结构分析及方案选择2.1 自动售货机总体系统结构自动售货机是集光、机、电一体化的独立机构，它只需要顾客投
18、币和按购物键选择即可自动售货及退找零钱，其工作程序如图 1。武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书8图 2.1 自动售货机工作程序售货机的工作原理是：（1）投入货币，计算投入货币的数目和面值，将其显示在显示模块中。（2）搜寻可供购买的饮品，显示在显示模块中。（3）用户选择需要购买的饮品并按下对应按键，系统计算余额和搜寻可供购买的饮品并显示在显示模块中。（4）用户按下退币按键，余额清零，完成交易。2.2 方案选择2.2.1 方案一 电路从两部分输入，第一部分通过开关闭合模拟投币，投币后进入计数器 74LS161和二进制全加器 74LS283 进行累加，通过数码管显示投币总值。再通过数值比较器
19、74LS85 比较可以购买不同价格的饮料类型。另一部分通过开关闭合模拟选择饮料，选择货物后用编码器和数码管显示饮料价格，顾客投币计算累计投币金额显示可以购买的饮料顾客选择购买饮料扣除饮料金额并显示余额顾客选择继续购买饮料、投币或找零结束武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书9最后将投币总值和饮料价格一起通过减法器，做差值后显示。原理框图如图 1-1 所示。图 1-1 方案一原理框图2.2.2 方案二根据题目要求，可利用 AT89C52 单片机实现系统的搭建。将显示数码管，led 灯和按键通过电阻等原件连接到单片机 I/O 口上，在对单片机进行编程即可实现上述功能。其系统的搭建如图 2 所示
20、。图 2.2.2 单片机系统搭建武汉理工大学数字电子技术基础课程设计说明书102.2.3方案比较由于利用门电路搭建系统芯片较多，整个系统逻辑复杂，且价格昂贵、容易出错。利用单片机搭建系统则是通过程序控制，简便快捷，易于排错且成本较低。故选用方案二。3单元电路设计3.1 硬件单元电路设计3.1.1中央控制元件 AT89C521 主要特性（1）兼容 MCS51 指令系统 （2）8k 可反复擦写(1000 次）Flash ROM （3）32 个双向 I/O 口 （4） 256x8bit 内部 RAM （5）3 个 16 位可编程定时/计数器中断 （6） 时钟频率 0-24MHz （7） 2 个串行中断 （8） 可编程 UART 串行通道 （9） 2 个外部中断源 （10） 共 6 个中断源 （11） 2 个读写中断口线
