一種新型校園自動售貨機的設計與實現

徐州工程學院 安 媛 楊賽烽

一種新型校園自動售貨機的設計與實現

徐州工程學院 安 媛 楊賽烽

校園自動售貨系統以單片機為核心，將LCD12864顯示器、步進電機、壓力傳感器、蜂鳴報警模塊搭建在一起，能夠顯示不同價格的商品信息，并提供上翻下翻按鍵以便用戶選擇商品，商品被選定后，檢測用戶投入硬幣數量，當硬幣數量與商品價格相符時，系統驅動步進電機推出商品。系統具有操作簡單、界面簡潔、成本低廉等優勢。

自動售貨；STC89C52；LCD12864；步進電機；壓力傳感器

自動售貨機是上世紀70年代在日本、歐美發展起來的高新技術現代應用產品，被稱為24小時營業的微型超市，目前在40多個國家廣泛應用，并與上世紀末進入我國。自動售貨機以其現代的造型、時尚的購物方式、24小時營業的特點大大滿足了人們對新生事物的新奇感，并且給生活帶來了便利。技術含量高、銷售方式新、商品貨真價實等優點，決定了它廣闊的發展前景，而且它與電子購物等新型消費方式相通。同時校園人流較大，且受時間、地點、消費水平的限制，設計一種新型的操作簡單、成本低廉、界面簡潔的校園自動售貨機，應用市場潛力較大。

本系統以單片機的強大數據處理功能為基架，利用壓力傳感器、LCD12864顯示器、步進電機、蜂鳴報警模塊搭建一種新型的校園自動售貨機，其具備自動售貨機的全部基本功能，且操作簡單、界面簡潔、成本低廉。

一、系統功能分析

本系統主要針對校園用戶，其日用所需商品類型簡單，且價格較低，適用于硬幣購買，系統需具備自動售貨系統的基本功能即可，主要設計要點為操作簡單、界面簡潔且成本低廉。

系統以STC89C52單片機為核心控制模塊，由顯示模塊、受力模塊、步進電機及蜂鳴報警電路搭建而成。顯示模塊為用戶提供不同價格的各類貨物，用戶可通過按鍵上翻、下翻及選擇相應的貨物，由受力模塊測量投入硬幣的重量，并轉換為硬幣數量，由顯示模塊顯示，當硬幣數量同貨物價格相符時，系統驅動步進電機推出商品。同時，當系統受力模塊經受猛烈撞擊時，啟動蜂鳴報警模塊。

二、系統硬件設計

系統硬件電路主要有單片機控制模塊、LCD12864顯示器、壓力傳感器、步進電機、蜂鳴器報警電路組成。

1.顯示模塊

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

自動售貨系統中使用單片機P0口驅動12864，因為P0口為漏極接口，需通過1K上拉電阻驅動顯示器，P1.0、P1.1、P1.2為數據控制端，同時顯示器CS1和CS2引腳置高，以便顯示全屏數據。

2.受力模塊

系統受力模塊采用5kg電阻應變式壓力傳感器，同時配有HX711A/D轉換模塊，該模塊自帶128倍電壓增益。當有硬幣投入時，應變片形變使得電阻值發生改變，從而輸出電壓發生改變，通過HX711A/D將模擬信號轉換為數字信號，交由單片機處理。HX711A/D轉換模塊由PD_SCK和DOUT兩個引腳進行數據傳輸，分別于單片機P3.6、P3.7連接進行數據傳輸。

3.模擬出貨模塊

系統采用步進電機為用戶推出貨物，驅動模塊為ULN2003芯片，單片機P2.1-P2.4引腳與驅動模塊ULN2003芯片的IN1-IN4接口相連，將驅動脈沖信號發送至步進電機驅動模塊，ULN2003芯片控制步進電機按照既定的方向、角度轉動。

4.蜂鳴報警模塊

系統報警模塊采用低電平有源蜂鳴器驅動電路。蜂鳴器驅動電路的I/O口與單片機I/O口P1.7相連。當傳感器經受壓力超過量程，單片機P1.7引腳為高電平，驅動蜂鳴器模塊，啟動報警功能。

三、校園自動售貨系統軟件設計

系統軟件編程采用C語言。壓力傳感器的軟件編程即檢測壓力傳感器輸出電壓信號，HX711A/D DOUT端的電平由高變低后，PD_SCK輸入25至27個不相等的時鐘脈沖。輸出24位數據的最高位由第一個時鐘脈沖的上升沿讀出，24位輸出數據從高到低逐位完成輸出。下一次A/D轉換的輸入通道和增益通過第25至27個時鐘脈沖來進行選擇（通道A，增益128）。根據電壓與重量的關系及1元硬幣標準重量（6.1g）轉換為硬幣的數量。

自動販售機系統的貨物信息與所投入硬幣數量的顯示是通過LCD12864實現的。單片機通過對LCD12864讀寫端口的控制，對液晶進行寫命令和寫數據操作。首先對顯示屏進行初始化，設置好提供貨物信息及投幣數量信息的顯示位置（包括行與列），隨后顯示貨物信息以及基本的操作提示，LCD12864內部自帶有字庫，設計中不用進行字庫的設計，直接通過調用內部字庫即可顯示漢字信息。

系統貨物推出模塊以及蜂鳴報警模塊軟件編程直接通過設置單片機I/O端口的高低電平驅動相應模塊即可。

四、校園自動售貨系統調試

校園自動售貨系統經過仿真測試、硬件焊接調試能夠實現顯示不同價格的各種商品信息、用戶選擇所需商品、判斷用戶投入硬幣數量、驅動步進電機推出貨物、蜂鳴報警等功能，系統硬件電路圖如圖1所示。

圖1 自動售貨系統實物圖

系統上電后，顯示屏實現各種不同價格的商品，用戶可通過上翻、下翻按鍵選擇所需商品，商品被選定后，顯示屏將提示用戶投入硬幣，同時顯示硬幣數量，當硬幣數量與商品價格相符時，驅動步進電機推出商品。當傳感器遭受猛烈撞擊時，系統啟動蜂鳴器報警。

五、總結

校園自動售貨系統以單片機為核心，有效將LCD12864顯示器、步進電機、壓力傳感器、蜂鳴報警模塊搭建在一起，能夠實現自動售貨系統的基本功能，即：顯示所提供的不同價格的商品信息、提供上翻下翻按鍵以便用戶選擇商品、檢測用戶投入硬幣數量、若硬幣數量與商品價格相符則驅動步進電機推出商品。同時，系統操作簡單、界面簡潔且成本低廉，具有一定的市場推廣價值。

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