单片机控制步进电机的自动售货系统 毕业设计.docVIP

摘 要 提出并实现一套通过单片机控制步进电机的自动售货系统。其主要目的是为当前的自动售货机系统提出一种可行的改进方案，扩展其功能，系统主要是由三部分组成：步进电机、51单片机、以及中间的接口电路，可以使自动售货机的功能更加完善，更加有利于自动售货机的多样化发展。 关键词：驱动电路，单片机，步进电机, 目 录 1 第1章 自动售货机发展现状 2 第2章 自动售货机的构成及工作要求 3 2.1 自动售货机的结构及组成 3 2.2 自动售货机的工作要求 4 第3章 自动售货机的单片机控制及系统硬件设计 6 3.1 复位电路 7 3.2 74LS373 7 3.3 单片机引脚介绍 8 3.4 驱动电路 10 第4章 执行装置的选择及其原理 13 4.1 电机的选择 13 4.2 步进电机的工作原理 14 4.3 步进电机控制的输出字表 15 第5章 单片机与步进电机的接口电路设计 17 5.1 芯片引脚及其内部说明 17 5.2 8255的操作方式 18 5.2.1 读/写控制逻辑操作选择 18 5.2.2 8255的三种工作方式 19 5.2.3 编程控制字 20 5.2.4 8051与8255的接口方法 21 第6章 自动售货机软件设计 22 参考文献 23 致 谢 引 言 随着经济发展，传统的固定地点人员售货方式暴露出许多弊端：人力资源需求大；受所需服务地点，地理条件的限制；而且在服务时间上不能最大限度的服务于消费者。自动售货机的出现解决了这些难题。品种繁多，对生活的覆盖面广，自动售货，效率高，可 24 小时不间断运营；选址容易，且方便改换场地；适合全职经营，也可兼职（副业）经营；作为广告载体，可赚高额外块。投资风险低，收益高。工作人员唯一所需要做的就是添加商品取走货币。如此多的优点使得自动售货机在世界范围内得到广泛的应用。 本次设计做的是一种功能增强的自动售货机，同现在通用的自动售货机，它增加了一些找零，显示余额，报警等功能，使之功能更为强大，本文着重介绍的是用单片机控制步进电机，通过各种方案比较得出的一个较优方案。 第1章 自动售货机发展现状 各种自动售货机保有量约 2 万台，且品种单一，主要以瓶饮料售货机为主，技术质量还未完全过关，生产和运营成本较高，收益也不高。导致此现状的主要原因是中国有关的自动售货机企业未能有效解决成本，质量，运营等诸多问题。但由于随中国经济的快速发展和社会的巨大进步，自动售货机的实际需求已相当大。过去的步进电机控制系统组成 图1-1步进电机控制系统框图 其工作原理是：时钟脉冲产生电路给环形分配器提供输入脉冲，环形分配器将输入时钟脉冲信号转换A，B，C三相绕组所需的顺序控制信号，经各自的功率放大电路放大后，加到电机的三相绕组上，驱动电机转动，每输入一个时钟脉冲，步进电机就前进一步，时钟脉冲产生电路一般由多谐振荡器有“自动”和“手动”两种工作状态环形分配器一般选用中规模集成电路CH 250（步进电机专用的环形脉冲分配器），也可以用中，小规模数字集成电路组成，还可以用GAL器件组成。所设计的环形分配器电路具备“自启动”功能，即当环形分配器输出在全“0”或全“1”。 第2章 自动售货机的构成及工作要求 自动售货机采用双螺旋体出货机构（见图2-1所示）主要由驱动电机、减速器、螺旋体挂轮、螺旋体、货道等组成。左、右两个螺旋体通过一对齿轮啮合，图! 中左螺旋体逆时针旋转，同时右螺旋体顺时针旋转。当螺旋体每个螺距间隔内放满货物后，螺旋体旋转一圈，即可推出一个货物。由于采用双螺旋体向上（相对于两螺旋体靠近点）旋转，对货物的作用力，除了向前的推力外，还有向上和向货道两侧的分力，保证了出货的可靠性。特别是对液体软包装货物而言，不易发生“卡货”故障。 图2-1双螺旋体出货机构图 2.1 自动售货机的结构及组成 双螺旋体出货机构的结构设计，主要是根据所售商品合理选择螺旋体的材料、钢丝直径、螺旋体直径和螺距，具体设计、计算方法可参考有关设计手册中弹簧的设计。需要注意的是，螺旋体与弹簧的要求不同，螺旋体不要求弹簧的力学指标，但对几何形状、尺寸及其稳定性要求较高，否则将影响出货的可靠性。对此，在螺旋体的加工过程中，特别是对螺旋体的热处理方法、工艺，应该给予足够重视。建议采用冷卷法加工成型后，250摄氏度到300摄氏度低温回火。回火时最好采用专用工装或注意螺旋体的摆放。 2. 加热（制冷）装置及控制 该部分统称为温度控制装置。加热元件选用了管状电加热棒，绝缘可靠，安全性好。同时，降低使用电压为额定电压的1/2,每根加热管仅承受额定功率的1/4，不但降低了加热管的表面温度，还提高了使用寿命，加热功率为550W。制冷部分采用全封闭式压缩机，冷凝器、蒸发器、压缩机采用风扇强制