攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 自动售货机的硬件设计
图3.7 电涡流检测电路原理图
图3.7中Q2所需要的频率由Q1、L、C4等元件组成的振荡电路所提供，从而在C点产生一正弦波振荡信号；然后再A、B 两点外接一个传感线圈，当有硬币投入通过线圈时会改变C点原有信号的幅值大小，而真假硬币通过线圈时改变的幅值大小是不一样的，通过对比设定给定真币的参照值来判断真假硬币。
但是在实际应用中，由于某些条件的原因会影响到电子线路元器件的判定值，比如温漂的影响，由于材质的差异比较小，从而导致信号值得差距变小，若受到的温漂影响稍微增强一点，那么则很难精确地确检测出假币，为此可以采用电桥的方法来进行改善弥补，从而减小由温漂造成的干扰。图中L3、L4都是激励线圈，L3上方放置一个标准的1元硬币或其它用低碳钢做成的圆片，L4为检测有无硬币通过和是否为真假币的激励线圈，A、B两信号通过通信模块同时送到后续的运算放大器之中进行相减，从而抵消因温漂所造成的影响。
3.4.2对纸币的识别
我们知道，在硬件数据采集设备中的电源为发光二极光，所发出光的波长峰值在红外线所在的波段，但又不是单光谱，其中红外光成分达到90%以上，因此，光源辐射光中起主要作用的实际上是红外辐射。实验中对各种纸币的特征的识别也主要是根据纸币的表面特征对红外辐射的敏感。这主要是因为不同的纸币表面特征不同，所以在相同的光辐射照耀下会呈现不同的反映，从而可以从以下几个方面来鉴别纸币：
① 钞票的纸张材料是特定的，所以同一种面值的钞票在特性上具有一定程度的相同，可以设定这个面值的真币来作为参考；
② 钞票表面的图案异同，对于同种面值的真钞而言，其表面的图案应该完全相同，而不同面值的真钞表面刻印的图案有较大区别，所以可以根据上述的光辐射理论来判定，也可以根据它们对相同光辐射的不同反映来判断面值归属；
③ 因为钞票在市场的使用过程中会出现不同程度的磨损或者沾染上
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污垢，这种情况下的钞票表面的特征会发生直接的改变，接受光辐射的特性就会相应地产生变化。因此，光辐射可以反映出钞票的新旧程度；
④ 相对于伪币，因为伪币的纸张特性很难满足真钞要求，而且伪币中某些图案达不到真钞的实际标准，如水印是在造纸过程中通过特征工艺抄制上去的无色图案，而伪钞的水印则是通过一定方式轧印或描绘上去的等等，这都能在钞票对光辐射接受的信息中反映出来。本系统中采用发光二极管作为光源，所发出的光的波长峰值在红外波段，并且有90%以上是红外线，但不是单光谱，还有其它光谱范围的光线。接受管使用NPN型的光电三极管，工作在红外波长范围内，发射管和接受管分别有6个，采用光的透射方式，采集数据时，完全对应位于钞票的两侧，可以做到精确检测。但是光辐射在传输过程中，会受外界环境的影响而产生能量损失。比如经过大气传输时，就会受到大气成分的吸收，而在不同的环境条件下，大气的成分含量有某些程度的变化，因而导致能量损失的程度不同。所以光辐射到钞票介质的传输距离越短，所造成的能量损失的影响就越微小，如果硬件的性能较好，外界的这种影响可以不予考虑。
当货币投入后经过识别，识别出信号后，伪币和异物被排出真币按面值由几组分配电磁阀分配到不同存币腔体内备用。当收到退币找零电信号后，通过退币电磁阀或者退币电机拉杆，将存币腔内下部依电信号程序退出，完成自动售货机的退币找零功能。
3.5 货物选择系统
货物选择系统主要通过矩阵键盘按键操作来完成。4*4矩阵键盘是自动售货机中的输入装置，价格低廉，结构简单，使用方便，在单片机应用系统中得到广泛地应用。键盘按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类,它们的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别，非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。
CPU可以采用查询或中断方式了解有无将键输入，并检查是哪一个键按下，然后通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。 一个完整的矩阵键盘控制程序应该具备以下功能：
① 能够准确检测键盘上有无按键按下，为了消除键盘的按键机械触点抖动可以采取硬件或软件措施；
② 有良好的逻辑处理方法，按键处理可以独立开展，在处理期间对任何一个按键的操作不对系统产生影响，只要按键按下系统都只执行一次按键功能程序；
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③ 输出的按键值或者键号可以达到很精确的状态来正确执行跳转指令；
图3.9 货物选择系统图
3.6 出货及找零系统
在本系统中，总共设计了8种饮料，价格分别为1、2、3、4、5、6、7、8元不等，由顾客通过按键选择确定后，投入售货机可识别的货币（货币可以累加计数）。当投入的货币总值不够购买选择的商品总值时，售货机显示金取消交易并退出所投货币，如果所投货币大于等于购买选择的商品总值时，由售货机出货并计算剩余货币。但是在单片机的输出中只有高电平和低电平之分。在自动售货机中只需要安装一个驱动电机，待顾客投入货币后将信号送入系统通过相应电路来驱动电机推出相应商品即可。本设计只模拟实现此功能，负责软件仿真，暂不考虑硬件电机方面，只作介绍。在这里，我们选用光敏三极管来实现这一功能。当单片机输出端为高电平时，则驱动二极管发光，使驱动电机电路导通，这时驱动电机开始工作等待信号。当单片机输出端为低电平时，则二极管熄灭。驱动电机电路断开，即完成推货动作，LED灯闪烁。售货机通过投币时累计的计数和购买商品的总金额进行相减的运算，在LCD液晶上显示出余币的数量，顾客取走货物后自动退还余币。
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图3.10 出货及找零
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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 4 系统的软件流程图设计
4 系统的软件流程图设计
4.1 自动售货机货物选择流程图
本设计提供1-8元不等的货物，分别用1-8的序号对应货物。当启动系统后进入初始化界面，等待顾客选择货物种类和数量，按键“OK”则跳入投币系统，按键“NO”则返回初始化等待界面。在这里只以1号商品作为例子来讲解具体流程如图4.1：
图4.1 自动售货机货物选择流程图
4.2 自动售货机投币系统流程图
在4*4矩阵键盘上模拟投入货币，若投入一种面值的货币就累加一种面值的货币，如果没有投入货币或者投入货币值不足购买商品的话则提示继续投币。当所投货币足够时，进入出货找零系统如图4.2所示：
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