基于单片机公交车自动找零系统的控制系统设计摘要：本文详细介绍了公交车自动找零机控制系统的方案设计、硬件选择、软件规划和编写，并重点描述了自动找零机系统的工作原理、系统设计、软件编程的原则和技巧。该系统以单片机AT89C51芯片为核心，采用集中控制方式实现了对自动找零机全过程的自动控制。本系统选择LCD显示器实现投币总数的显示功能，独立式键盘按键作为乘车人数选择端。此外，系统程序采用keil软件进行程序的编写和编译，该软件具有编程简单、查错方便、阅读容易等特点。汇编语言是程序的基本语言，具有容易理解，便于记忆和使用等特点。关键词：自动找零机，AT89C51，LCD显示Bus Automatically Change System Design of Control System Based on MCUAbstract：This paper introduces the hardware selection, software planning and preparationan of an automatically change machine design of control system , and describes the focus of the work automatically change machine system theory, system design and software programming principles and techniques. The system with MCU AT89C51 chip as the core, the centralized control mode is adopted to accomplish the automatic change machine the whole process of automatic control. Choice of the system as a stand-alone keyboard keys to choose the goods side, the realization of the coin shows the total number of passagers. In addition, the system program using keil software to prepare and compile procedures, the software programming is simple, convenient error checking, easy to read and so on. Assembly language is the basic language program with easy to understand, easy to remember and use and so on.Key words:Automatically Change Machines, AT89C51, LCD Display目 录1 前言11.1 选题背景11.2课题研究的目的及意义21.3国内外概况21.4 课题主要研究工作22 自动找零机的总体设计方案42.1设计目标42.2自动找零机的工作程序42.3自动找零机的硬件原理52.4自动找零机的功能简介53 控制系统的硬件设计73.1总体硬件电路图73.2中央控制元件简介83.3 投币及投币总数LCD显示系统113.3.1 投币系统113.3.2 LCD显示133.4 键盘选择系统163.4.1 独立式键盘按键的识别173.4.2 键盘的编码173.5找钱系统174 控制系统的软件编程184.1 软件设计概述184.2 主程序设计184.3 键盘程序设计204.4 字符型液晶显示模块程序设计254.5 找钱系统295 设计仿真305.1 Proteus简介305.2 仿真电路30结 论36参考文献37致谢38附 录39I太原工业学院毕业设计 1 前言1.1 选题背景众所周知，城市公交系统是一个城市的窗口，其工作的质量与效率会直接影响到人民群众的日常生活和工作。城市公交系统是我国大部分城市的主要交通方式，随着居民乘车次数和公交车辆的不断增加，现有的乘车收费方式越来越不能满足需要。目前，全国很多大城市各种收费和缴费机构都实现了无币化的电子货币交易；不任你是到商场购物，还是在餐厅用餐，您都可以不用现金买单，取而代之的是信用卡等付款方式。很多超级市场，公汽车上都集成了信用卡和IC卡收费系统。这不仅象征着人类文明的进步，也确实给广大消费者和商家带来了很大的方便。但是，就中国大多数人的消费观念，利用现金交易仍然是大众消费的最主要形式。涉及到现金交易，找零钱是在所难免的事情了。因此，像一些涉及到要经常需要零钱的场所和地方，如公交车上，超市等一些公共场所就需要有一种方便快捷的找零方式。2004年10月22日武汉市就发生一起因一男乘客投币不足被揭穿后殴打女司机的事件；2004年8月3日郑州市公汽公司出台“多投币不找零”的政策，结果被人们称为“霸王合同”，引得人们怨声不断。综合考虑多方面因素，许多大城市流动人口众多，并多外来的打工人员，他们大部分都不可能拥有IC卡电子车票，除此之外谁都不能保证随时都有足够的零钱，毕竟公交车零钱兑换点有限，也许我们中很多人都有这样经历那就是：有时想换些零钱是多么的难啊。乘车时，乘客投币不足，司机不高兴，投多了乘客当然不乐意。问题的解决是要靠双方共同努力才能得到完美的解决。乘车时乘客应尽可能使用零钱，公汽公司尽可能增设方便快捷的零钱兑换装置和零钱兑换点。这样才能坚持“社会本位”，“以人为本”的科学发展观。所以我有了设计公交车自动找零系统这个产品的念头15。本文阐述了智能公交车找零系统的研究背景、现状以及发展方向和前景，明确指出了现阶段中零钱兑换所面临的问题。01.2课题研究的目的及意义自动找零系统在银行、商场有着广泛的应用前景，同时它与一卡通系统是实现铁路、公路、商场等五人售票系统的两类重要环节，它们可以配合使用，也可以单独作为无人售票的基本环节。该系统集成了纸币识别收取与找零以及兑换等功能。该装置设置在公交车上、公交站点和乘客较集中的地方，也可以用在一些经常需要小额现金交易的场合。该装置为这些场合提供了一种快捷方便的电子收费、零钱兑换及找零的方式10。1.3国内外概况在国内专门用于找零钱的装置在市面上已经有产品出现。由北京三银龙科贸有限公司和北京公交凯鸿科技有限责任公司共同引进开发的“可找零公交投币机”，全面的解决了公交车无法找零钱的大难题，填补了国内无人售票车自动投币无法实现找零的空白。另外还有很多单位都在研究该装置。2003年8月12日楚天都市报记者从武汉市知识产权局获悉，一种新型智能投币箱可以解决公交车无法找零的问题；该投币箱已申请国家专利其产品也即将面世。但是就目前的情况来看，在全国大部分主要城市都还没有用上该装置，零钱兑换和公交车找零问题仍然是困扰公交公司的大难题。而且零钱的兑换也一直是一些超市和零售商大伤脑筋的问题。因此，一种快捷方便的找零方式在目前来说是很有必要的，也是很有市场潜力的。1.4 课题主要研究工作在本文中主要的研究工作是设计出一种方便快捷的自动找零机。文中介绍的该系统主要包括两个部分：控制部分和机械部分。控制部分用于获取用户输入信息并将其处理，最后向执行部件发出执行的命令和执行的方式；机械部分是完成找零的执行部件，具体作用是在软件的控制下实现精确的出币。本文重点讲述控制部分的分析和原理。对于公交车自动找零系统的控制系统，采用单片机控制。单片机具有价格便宜，体积小，可靠性高，低能耗，控制功能强大，开发周期短等优点。芯片虽小，五脏俱全，是单片机主要特点之一。其内部设有程序存储器、数据存储器、各种接口电路。而大型的处理器运算速度较高，运算器位数较多，处理能力较强，但需要在外部配置接口电路，单片机主频一般在100MHZ以下，适合用于独立工作的小型产品之中，引脚数量从几个到百余个。应用简单、灵活，可用汇编语言及C语言开发单片机产品。虽然单片机相对于现在的高端处理器而言，其性能较为低，但由于其极高的性价比，在低端控制领域有很大的市场。在工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等控制领域应用广泛，特别适合于嵌入式微型机应用系统2。所以采用单片机控制公交车自动找零系统，是一个再合适不过的选择。本文共分为四部分。系统介绍了自动找零机系统从控制方案，操作逻辑到系统软件等各个环节的设计及系统调试的方法和原则。第一部分简单介绍了自动找零机的系统结构，第二部分介绍了自动找零系统控制系统的硬件电路设计，第三部分介绍了自动找零机控制系统的软件程序设计及分析，第四部分主要介绍了自动找零机的系统软件仿真模拟的实现。2 自动找零机的总体设计方案2.1设计目标自动找零机只接收最大面值20元的纸币，乘客将5元（或者10元、20元）纸币送入识币口，机器自动识别货币，辨别真伪；然后乘客按下按键选择乘车人数，人数选择最多为5人，然后按确定键，自动找零机会自动将扣除车票钱的零钱从出币口送出，等待乘客取走；若乘客按下取消键，则投入的钱币会从出币口返还给乘客。2.2自动找零机的工作程序 自动找零机是集光、机、电一体化的独立机构，它只需要乘客投币和按键选择票数即可自动找零，其工作程序如下图2.3 。乘客投币机器自动识别乘客按按钮机器自动找零乘客取出零钱图2.2 自动找零机工作程序找零机的工作原理是：（1）从投币口送入货币，然后通过传感器采集数据、识别器判断货币的真伪并判别面值。（2）识别器把信息数据传给通信模块。（3）通信模块与找零机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动找零机的面板键，并等待乘客按键选择乘车人数。（4）人数选择后按确定键，找零机自动把零钱送出，如果按取消键，找零机经过延时予以退币。退币分为两种情况：一种是由货币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。（5）系统复零，完成找零。2.3自动找零机的硬件原理自动找零机的硬件原理构成如下图2.3所示。纸币检测及识别元件纸币检测接口 AT89C51 单片机纸币传送找零接口硬币传送找零接口键盘接口电路键盘LCD显示器接口图2.3 自动找零机硬件原理图 从系统的主电路图中可以知道，该系统大体上可以分为四个模块：单片机模块、键盘模块、显示器模块、纸币、硬币找零控制模块。其中后三个模块通过与单片机模块相连接从而构成了一个功能完整的系统，实现了找零机的基本硬件结构。2.4自动找零机的功能简介基本原理：货币识别器对所投货币进行识别，根据金额将人数选择权提供乘客，乘客选择人数后，控制芯片发出指令实现找零。其功能描述：找零机分为纸币找零和硬币找零，纸币找零有5元，10元钱的找零，硬币找零则可以找1元，2元，3元，4元。自动找零机能够投币总数LCD显示功能。本设计中有一共有7个按键选择，其中有五个乘车人数选择按键，分别为1元、2元、3元、4元、5元，还有1个确定键和1个取消键。如果没有按照预先设计的流程顺序进行按键选择，自动找零机将会自动返回操作前的状态，等待再次正确的按键选择。自动找零机的原理框图如图1.2所示。找