一种新型校园自动售货机的设计与实现

徐州工程学院 安 媛 杨赛烽

一种新型校园自动售货机的设计与实现

徐州工程学院 安 媛 杨赛烽

校园自动售货系统以单片机为核心，将LCD12864显示器、步进电机、压力传感器、蜂鸣报警模块搭建在一起，能够显示不同价格的商品信息，并提供上翻下翻按键以便用户选择商品，商品被选定后，检测用户投入硬币数量，当硬币数量与商品价格相符时，系统驱动步进电机推出商品。系统具有操作简单、界面简洁、成本低廉等优势。

自动售货；STC89C52；LCD12864；步进电机；压力传感器

自动售货机是上世纪70年代在日本、欧美发展起来的高新技术现代应用产品，被称为24小时营业的微型超市，目前在40多个国家广泛应用，并与上世纪末进入我国。自动售货机以其现代的造型、时尚的购物方式、24小时营业的特点大大满足了人们对新生事物的新奇感，并且给生活带来了便利。技术含量高、销售方式新、商品货真价实等优点，决定了它广阔的发展前景，而且它与电子购物等新型消费方式相通。同时校园人流较大，且受时间、地点、消费水平的限制，设计一种新型的操作简单、成本低廉、界面简洁的校园自动售货机，应用市场潜力较大。

本系统以单片机的强大数据处理功能为基架，利用压力传感器、LCD12864显示器、步进电机、蜂鸣报警模块搭建一种新型的校园自动售货机，其具备自动售货机的全部基本功能，且操作简单、界面简洁、成本低廉。

一、系统功能分析

本系统主要针对校园用户，其日用所需商品类型简单，且价格较低，适用于硬币购买，系统需具备自动售货系统的基本功能即可，主要设计要点为操作简单、界面简洁且成本低廉。

系统以STC89C52单片机为核心控制模块，由显示模块、受力模块、步进电机及蜂鸣报警电路搭建而成。显示模块为用户提供不同价格的各类货物，用户可通过按键上翻、下翻及选择相应的货物，由受力模块测量投入硬币的重量，并转换为硬币数量，由显示模块显示，当硬币数量同货物价格相符时，系统驱动步进电机推出商品。同时，当系统受力模块经受猛烈撞击时，启动蜂鸣报警模块。

二、系统硬件设计

系统硬件电路主要有单片机控制模块、LCD12864显示器、压力传感器、步进电机、蜂鸣器报警电路组成。

1.显示模块

LCD12864是一种点阵式的液晶显示器，分辨率为128×64，具备接口方式比较灵活，操作指令比较简单、方便的优点，又可以构成全中文的人机交互图形界面，且其功耗较小。

自动售货系统中使用单片机P0口驱动12864，因为P0口为漏极接口，需通过1K上拉电阻驱动显示器，P1.0、P1.1、P1.2为数据控制端，同时显示器CS1和CS2引脚置高，以便显示全屏数据。

2.受力模块

系统受力模块采用5kg电阻应变式压力传感器，同时配有HX711A/D转换模块，该模块自带128倍电压增益。当有硬币投入时，应变片形变使得电阻值发生改变，从而输出电压发生改变，通过HX711A/D将模拟信号转换为数字信号，交由单片机处理。HX711A/D转换模块由PD_SCK和DOUT两个引脚进行数据传输，分别于单片机P3.6、P3.7连接进行数据传输。

3.模拟出货模块

系统采用步进电机为用户推出货物，驱动模块为ULN2003芯片，单片机P2.1-P2.4引脚与驱动模块ULN2003芯片的IN1-IN4接口相连，将驱动脉冲信号发送至步进电机驱动模块，ULN2003芯片控制步进电机按照既定的方向、角度转动。

4.蜂鸣报警模块

系统报警模块采用低电平有源蜂鸣器驱动电路。蜂鸣器驱动电路的I/O口与单片机I/O口P1.7相连。当传感器经受压力超过量程，单片机P1.7引脚为高电平，驱动蜂鸣器模块，启动报警功能。

三、校园自动售货系统软件设计

系统软件编程采用C语言。压力传感器的软件编程即检测压力传感器输出电压信号，HX711A/D DOUT端的电平由高变低后，PD_SCK输入25至27个不相等的时钟脉冲。输出24位数据的最高位由第一个时钟脉冲的上升沿读出，24位输出数据从高到低逐位完成输出。下一次A/D转换的输入通道和增益通过第25至27个时钟脉冲来进行选择（通道A，增益128）。根据电压与重量的关系及1元硬币标准重量（6.1g）转换为硬币的数量。

自动贩售机系统的货物信息与所投入硬币数量的显示是通过LCD12864实现的。单片机通过对LCD12864读写端口的控制，对液晶进行写命令和写数据操作。首先对显示屏进行初始化，设置好提供货物信息及投币数量信息的显示位置（包括行与列），随后显示货物信息以及基本的操作提示，LCD12864内部自带有字库，设计中不用进行字库的设计，直接通过调用内部字库即可显示汉字信息。

系统货物推出模块以及蜂鸣报警模块软件编程直接通过设置单片机I/O端口的高低电平驱动相应模块即可。

四、校园自动售货系统调试

校园自动售货系统经过仿真测试、硬件焊接调试能够实现显示不同价格的各种商品信息、用户选择所需商品、判断用户投入硬币数量、驱动步进电机推出货物、蜂鸣报警等功能，系统硬件电路图如图1所示。

图1 自动售货系统实物图

系统上电后，显示屏实现各种不同价格的商品，用户可通过上翻、下翻按键选择所需商品，商品被选定后，显示屏将提示用户投入硬币，同时显示硬币数量，当硬币数量与商品价格相符时，驱动步进电机推出商品。当传感器遭受猛烈撞击时，系统启动蜂鸣器报警。

五、总结

校园自动售货系统以单片机为核心，有效将LCD12864显示器、步进电机、压力传感器、蜂鸣报警模块搭建在一起，能够实现自动售货系统的基本功能，即：显示所提供的不同价格的商品信息、提供上翻下翻按键以便用户选择商品、检测用户投入硬币数量、若硬币数量与商品价格相符则驱动步进电机推出商品。同时，系统操作简单、界面简洁且成本低廉，具有一定的市场推广价值。

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安媛（1985—），女，江苏徐州人，硕士，现供职于徐州工程学院，研究方向：电子通讯。