课程设计说明书
目录
1.课程设计项目及意义 (2)
2.设计题目具体技术要求和功能 (2)
3.方案比较与确定 (2)
3.1单片机的发展与现状 (2)
3.2单片机应用系统简介 (3)
3.3总体设计方案 (4)
3.3.1 功能系统 (4)
3.3.2需求分析 (4)
3.3.3控制系统设计（附图） (4)
4.可行性分析 (6)
4.1 技术可行性 (6)
4.2经济可行性 (6)
4.3操作可行性 (7)
5. 硬件电路设计 (8)
5.1在画图的时候应该注意的 (8)
5.2完整的电路原理图 (8)
5.3 元器件说明（简单介绍） (9)
5.4 硬件相关图例 (12)
5.4.1 真值表 (12)
5.4.2自动售货机的平面示意图 (12)
5.4.3硬件结构图 (13)
5.4.4 I/O地址分配 (14)
5.4.5 总体硬件构成 (15)
6.软件设计................................................................................................................................. - 16 -
6.1 程序主要说明............................................................................................................... - 16 -
6.1..1 软件结构设计分为系统定义及软件结构设计方面 (17)
6.1.2程序设计的步骤................................................................................................. - 17 -
6.2 程序流程图................................................................................................................... - 18 -
6.3 子程序流程图 (20)
6.4 中断程序流程图........................................................................................................... - 20 -
6.5 汇编程序源代码........................................................................................................... - 20 -
6.6 仿真调试现象及结果................................................................................................... - 23 -
7.设计总结 ................................................................................................................................ - 23 -
8.参考资料 ................................................................................................................................ - 23 - 致谢 ........................................................................................................................................... - 25 -
单片机课程设计说明书
--------模拟饮料自动售货机1.课程设计项目及意义
近几年，自动售货机在国内迅速普及，逐渐被越来越多的消费者所接受。自动售货机在为消费者带来方便的同时，其分布零散的特点也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。采用无线网络管理系统将是自动售货机行业应用发展的方向。
根据现实需求，自动售货机应用范围广泛，深受消费者欢迎，且设计相对简单，性价比较高，限于此次课程设计时间要求，本小组经过讨论决定开发该系统。
2.设计题目具体技术要求与功能
在清楚自动售货机运行工作过程的基础上，制定出设计方案，确定任务的目标，以设计出合理的仿真系统。
首先，应该任务分工；其次，要分别对模拟的自动售货机进行资料的查找与收集。例如在进行仿真界面的设计时可以去观看一下真正售货机的外观，必要时可以借助一些宣传图片来设计自动售货机的外型；在进行程序的编写时需要先分配的I/O口点，确定自动售货机的接口。然后，分别进行设计工作。最后将他们融合，经调试后完成整个系统的设计每一位他同学的设计工作是密切配合的。弄清楚及其内部要用到的各个硬件，整个仿真系统内部各大部件之间是相互联系的。到网上去搜索它们的相关资料，以便我们能够更加清楚它们的内部构成，为后面的工作打下基础。
仿真程序只做了解，虽然只做了解，但是也将在下面有所介绍。清楚了仿真实验的整体设计思路，下面就可以开始着手设计了。
3.方案比较与确定
3.1 单片机发展与现状
当前，在世界范围内，一个以微电子技术，计算机和通信技术为先导的，以信息技术和信息产业为中心的信息革命方兴未艾。为使我国尽快实现经济信息化，赶上发达国家水平，必须加速发展我国的信息技术和信息产业。而计算机技术怎样与实际应用更有效的结合并有效的发挥其作用是科学界最热门的话题，也是当今计算机应用中空前活跃的领域。
随着时间的推移,计算机革命的完成,信息高速公路的飞速发展,我们的工业已经和自动化控制密不可分了. 据统计，我国的单片机年容量已达1－3亿片，且每年以大约16%的速
度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。这说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。培养单片机应用人才，特别是在工程技术人员中普及单片机知识有着重要的现实意义。单片机是二十世纪七十年代中期发展起来的一种大规模集成电路器件.它在一块芯片内集成了计算机的各个功能部件,构成一种单片式的微型计算机.二十世纪八十年代以来,国际上单片机的发展迅速,单片机应用不断深入,新技术层出不穷.单片机的应用技术是一项新型的工程技术,其内涵随着单片机的发展而发展.而单片机的实习不仅让我们明白了计算机硬件的一些知识,更让我们懂得了许多关于现在个人计算机中的许多原始的命令的完成原理.
3.2 单片机应用系统简介
单片机应用系统涉及到非常广泛的基础知识和专业知识,是一个综合性的劳动过程,既有硬件系统的设计,又需要配套应用软件的开发.一般来说,单片机应用系统包括以下几个方面的内容:
1)扩展功能
扩展功能是指通过连接输入输出扩展单元（即I/O扩展单元）模块来增加输入输出点数，也可通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高PLC的控制功能。
2)远程I/O功能
远程I/O功能是指通过I/O单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与主机相连接，进行远程控制，接收输入信号、传出输出信号。
3)过程控制功能
过程控制功能是指通过单片机的控制指令或模块实现对机器的控制。
4)数据处理功能
数据处理功能是指单片机能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算、逻辑运算以及编码和译码等操作。
5)条件控制功能
条件控制（或称逻辑控制或顺序控制）功能是指用单片机的与、或、非指令取代继电器接触的串联、并联极其他各种逻辑连接，进行开关控制。
6)定时/记数控制功能
定时/记数控制功能指用单片机提供的定时器、记数器指令实现对某种操作的定时或记数控制。
7)低功耗及可靠性设计
应用系统为了适应不同的环境，满足不同的要求，长期稳定的工作，必须要有很高的可靠性；某些产品为了便携要求或受使用场合限制，必须降低功耗，因此在设计应用系统硬件时必须同步设计可靠性电路，在选择系统使用的元器件时，必须注意选择可靠性高、功耗低的元器件
3.3 总体方案简介
3.3.1功能系统
a)录入系统：投入硬币选择货品操作
饮料自动售货机中全为易拉罐式的饮料，价格均为二元钱，且只有投币口，不能投入纸币。当路人投入硬币以后，投币口下方的提示灯会亮。售货机为五排，每排中排列着不同的饮料，路人可以根据自己的所好选择自己喜欢的品牌，每一种饮料下面都有所对应的按钮，当路人投入二元硬币时，按一下你所喜欢的饮料下面的按钮，即可。售货机内有自动传送带，最前面的饮料和后面的用隔板隔开，当最前面的饮料被路人买走了以后，它会自动补上。b)处理系统：判断金额，输出商品。
当机器识别钱的真伪和数量时，售货机投币口下方的提示灯会亮，当亮为绿灯时说明所投币种和数量均是正确的，此时饮料会自动弹出；若出现错误，则会亮红灯，而饮料也就不可以弹出，路人需要正确操作。
3.3.2需求分析
币值的投入总值可以采用计数指令和加法指令。
3.3.3控制系统设计（附图）
任何一种单片机控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计单片机控制系统时，应遵循以下基本原则：(1) 最大限度地满足被控对象的控制对象。设计前，应深入现场进行调查研究，在网上进行查阅资料，收集资料并且对所查资料进行总结，对以后的实际操作打下基础，机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟订单片机控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。
(2) 在满足控制系统要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。
（3）保证控制系统的安全、可靠。
（4）考虑到生产的发展和工艺和改进，在选择PLC容量时，应适当留有裕量。
单片机控制系统是由单片机与用户输入、输出设备连接而成的，因此，单片机控制系统设计的基本内容应包括：
（1）用户输入设备（按钮、操作开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。这些设备属于一般的电气元件，其选择的方法在其他有关书籍中已有介绍。
（2）单片机的选择。 CPU是单片机控制系统的核心部件，正确选择CPU对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起到重要的作用。选择CPU，应包括机型选择、容量的选择、I/O 模块的选择、电源模块的选择等。
（3）分配I/O点，绘制I/O连接图。
（4）设计控制程序。包括设计电路图图、语句表（即程序清单）和控制系统流程图。控制系统程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作安全、可靠的关键。因此，控制程序饿设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。
（5）必要时还需设计控制台
（6）编制控制系统的技术文件。
控制系统设计的一般步骤
（1）根据生产的工艺过程分析控制要求。
（2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。
（3）选择单片机系统。
（4）分配单片机的I/O点，设计I/O连接图。
（5）进行单片机程序设计，同时可进行控制的设计和现场施工。
4.可行性分析（技术上、经济上、操作上）
4.1技术可行性
自动售货机内部采用的一般都是跟单片机有关的技术，理解容易。4.2经济可行性
自动售货机的内部硬件组成相当便宜，在硬件设计部分会进一步体现。
4.3操作可行性
结构简单，容易操作。
5. 硬件电路设计
5.1在画图的时候应该注意的：
（1）输入/输出电磁铁、传感器、定时器、记数器等器件的触点可以多次重复使用，无需复杂的程序结构来减少触点的使用次数。
（2）在程序中，不允许同一编号的线圈两次输出。
（3）不允许出现桥式电路。
程序的编写顺序应按自上而下、从左止右的方式编写。为了减少程序的执行步数，程序应为“左大右小，上大右小”。它们也并不是一成不变的，也可以根据自己的实际情况再做更改。
5.2完整的电路原理图
5.3 元器件说明（简单介绍）
在做模拟自动售货机的时候，我们用到了以下的各种硬件
1.电磁铁
型号：OKC1R
重量：2kg
价钱：100元
当人们正确操作，选择了自己的物品后，电磁铁会自动打开，这时饮料掉入到出货口处；人们取走饮料后，后面的饮料会自动补上，此时电磁铁又会自动闭合，电磁铁使自动售货机能够有秩序的运行。
2.二级管
型号（产品编号）：1311866
价钱：4.5元*3=13.5元
发光二极管，用来显示操作的是否正确。
3.传感器
名称：单点式传感器
型号：DNAA-1
规格：0.3-1kg
价钱：130元
用来向单片机传送重量信号，让机器识别硬币的真假和数量。
4.传送带
型号: HP C3968A#
价钱：5元*4=20元
当前排饮料被取走后，它会将后面的饮料自动补上。
5.锁存器
型号：74LS373
价钱：2元
产品说明：国际标准TTL电路;封装形式:C、D;引线数:20
用于扩展。
6.程序存储器
型号：2764
价钱：1元
8031共有8位4KB的ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。
7：电源
型号：SBW-10
价格：120元
8：开关
价格：3元*2=6元
9：按钮
型号：台湾SH防水按式开关807C
价格：5元*4=20元
还有一些常用的，但没有查到它们的价格和型号
a)定时/计数器：
8031有两个16位的可编程定时/计数器T0、T1，以实现定时或计数，产生的中断用于控制程序转向。
b)并行输入输出(I/O)口：
8031共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。
c)全双工串行口：
8031内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
d)中断系统：
8031具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
e)时钟电路：
8031内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8031单片机需外置振荡电容。
当然不知这些，还有一些硬件我们不清楚，这些都是我们在做实验的适合主要用到的。
5.4硬件的相关图例
5.4.1真值表：
A：投币
B：选择按钮
C：商品
0：高电平，无效
1：低电平，有效
为预防同时按两个或两个以上的选择按钮时，则采用软件技术或硬件（与）防止（电路封锁）(抢答器)。
5.4.2自动售货机的平面示意图
平面示意图：
因为能力和知识面的限制，我们做得模拟饮料自动售货机的机型比较简单，从图中可以看出我们只卖四种饮料，我们选择的硬件致使我们也只能买易拉罐式的饮料。自动售货机不能找零钱，只有当钱数不正确或为假币的时候，钱才会从退币口退出钱币。
5.4.3硬件结构图：
从硬件结构图看出在设计模拟饮料自动售货机的时候要用到的硬件，也可以看出它的核心部件是中央处理器，其他的各个部件都是围绕者它活动。
5.4.4I/O地址分配
创建了I/O设备分配表，而且它连接的正是假想的单片机设备。现在的问题是如何将已经创建的多个数据库点与单片机联系起来，以使这些点的各个参数值能与I/O设备单片机进行实时数据交换，这个过程就是建立数据连接的过程。由于数据库可以与多个I/O设备进行数据交换，所以必须指定哪些点与哪些个I/O设备建立数据连接。为方便其见，我们将数据列整理成如表。
I/O地址分配表
其它辅助区和辅助位：
5.4.5总体硬件构成
总体硬件构成图
系统框图如图所示，系统主要由四大模块组成即LED驱动模块、投币机感应器（传感器）、PC机通信模块、出/上货系统。
扩展图
6.软件设计
6.1 程序主要说明
在应用系统设计中，软件的工作量较大，好的软件应保证程序的正确性，可靠地实现系统的多种功能，还要具有以下的特点：
1)软件的结构清晰，流程合理、简捷。
2)合功能程序实现模块化、子程序化，以便调试，连接修改，移植。
3)运行状态实现标志化，设置状态标志以便查询式进行程序转移运行、控制。
4)具有一定自诊断能力、抗干扰能力。
6.1.1软件结构设计分为系统定义及软件结构设计方面。
a.系统定义
1)定义说明I/O口的功能，确定信息交换方式（模板），与系统接口方式，占有的地址范
围，读取和输出方式。
2)程序及数据存储器分配情况，包括这与程序、常数表格、功能子程序划分、入口地址表、
数据暂存区、堆栈区范围等。
3)对系统面板控制开关、按钮等输入量以及显示输出量等，也要给以定义，作为编程依据。
4)中断处理（内容），中断控制优先等定义。
5)建立数字模型或控制流程。
b．画出程序流程图，采用逐步求精法。
第一步：画出简单的功能流程图。
第二步：再对功能流程图进行扩展和具体化，即对寄存器、存储单元、标志位等工作中涉及到的具体分配与说明，把功能流程图中每一步分别转变为具体存储单元，寄存器或I/O 口的操作，从而绘制出详细的流程图，然后依据流程图，依次编写汇编程序调试。
6.1.2程序设计的步骤
1)对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程土，用以清楚地表明动作的顺序和条件。
2)设计电路图图。这程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。
3)根据电路图编制程序清单。
4)用编程器将程序输入到单片机的用户存储器中，并检查输入的程序是否正确。
5)对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。
6)待控制台及现场施工完成后，就可以进行联机调试。若未满足要求，再从新修改程序或
检查接线，直到满足为止。
7)编写技术文件。
8)交付使用。
根据以上的步骤画出程序流程图
模拟饮料自动售货机的程序流程图
子程序流程图
中断系统流程图
6.5汇编程序源代码
ORG：0000H；
MAIN: MOV 00H, #02H ; 输入两个硬币的重量