武汉理工大学《数字电路技术基础》课程设计说明书
投币 AT89C51 数码管显示余额 购买按键 单片机找零按键 可购买指示灯 图1-2 方案二原理框图
分析得出，方案一和方案二都可行。
但是，方案一需要使用74LS161，74LS283，74LS85等芯片，电路组成比较复杂，焊接电路花费的时间较长，不容易做出实物。而方案二使用单片机思路清晰，电路简单易焊接。
综合考虑，我选择方案二。
1.2 实现自动售货饮料机功能的总体思路
采用单片机系列中的STC89C52所组成的单片机最小系统作为中央控制元件。 投币模块： 用端口P1.0和P1.1作为投币输入端，分别表示投入0.5元和1.0元。 选择购买模块：用端口P1.2、P1.3和P1.4作为选择购买输入端，分别表示购买0.5元、1.0元和1.5元的饮料。
找零模块：用端口P1.7作为找零输入端。
显示模块：用端口P0.5、P0.6和P0.7作为可购买指示输出端，分别表示可购买0.5元、1.0元和1.5元的饮料；用端口P2.0-P2.7作为显示输出端，连接数码管显示余额。
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2 硬件单元电路设计
2.1 中央控制单元---单片机最小系统
2.1.1 STC89C52的介绍
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制作技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。其引脚图如下图所示。
图2-1 STC89C52引脚图
STC89C52RC引脚功能说明：
VCC（40引脚）：电源电压 VSS（20引脚）：接地
P0端口（P0.0～P0.7，39～32引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此
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时，P0口内部上拉电阻有效。在Flash ROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。
P1端口（P1.0～P1.7，1～8引脚）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流（错误！未找到引用源。）。在对Flash ROM编程和程序校验时，P1接收低8位地址。
P2端口（P2.0～P2.7，21～28引脚）：P2口的基本功能和P1端口相同。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口引脚上的内容在整个访问期间不会改变。在对Flash ROM编程和程序校验期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。
P3端口（P3.0～P3.7，10～17引脚）：P3口的基本功能和P1端口相同。在对Flash ROM编程或程序校验时，P3还接收一些控制信号。
RST（9引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
ALE/错误！未找到引用源。（30引脚）：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在Flash编程时，此引脚（错误！未找到引用源。）也用作编程输入脉冲。
（29引脚）：外部程序存储器选通信号（错误！未找到引用源。）是外部程序存
储器选通信号。当AT89C51RC从外部程序存储器执行外部代码时，错误！未找到引用源。在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时，错误！未找到引用源。将不被激活。
/VPP（31引脚）：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外
部程序存储器读取指令，错误！未找到引用源。必须接GND。注意加密方式1时，错误！未找到引用源。将内部锁定位RESET。为了执行内部程序指令，错误！未找到引用源。应该接VCC。在Flash编程期间，错误！未找到引用源。也接收12伏VPP电压。
XTAL1（19引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
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XTAL2（18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。
2.1.2 51系列单片机最小系统的介绍
单片机最小系统是能补足单片机工作的最简单电路，它由单片机、电源、晶体振荡器、复位电路等构成。它是本系统的处理单元也是控制单元，负责处理信号、外设的接口与控制，同时它也是所有软件的载体。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等。51系列单片机最小系统见下图。
图2-2 51系列单片机最小系统
时钟电路：
XTAL1（19 脚） ：芯片内部振荡电路输入端。 XTAL2（18 脚） ：芯片内部振荡电路输出端。
XTAL1 和XTAL2 是独立的输入和输出反相放大器，它们可以被配置为使用石英晶振的片内振荡器，或者是器件直接由外部时钟驱动。图2-2 中采用的是内时钟模式，即采用利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2 的引脚上外接定时元件（一个石英晶体和两个电容），内部振荡器便能产生自激振荡。一般来说晶振可以在1.2 ～ 12MHz 之间任选，甚至可以达到24MHz 或者更高，但是频率越高功耗也就越大。在本实验套件中采
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用的11.0592M 的石英晶振。和晶振并联的两个电容的大小对振荡频率有微小影响，可以起到频率微调作用。当采用石英晶振时，电容可以在20 ～ 40pF 之间选择（本实验套件使用30pF）。
复位电路：
在单片机系统中，复位电路是非常关键的，当程序跑飞（运行不正常）或死机（停止运行）时，就需要进行复位。
5l 系列单片机的复位引脚RST（ 第9 管脚） 出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。
复位操作通常有两种基本形式：上电自动复位和开关复位。图2-2 中所示的复位电路就包括了这两种复位方式。上电瞬间，电容两端电压不能突变，此时电容的负极和RESET 相连，电压全部加在了电阻上，RESET 的输入为高，芯片被复位。随之+5V电源给电容充电，电阻上的电压逐渐减小，最后约等于0，芯片正常工作。并联在电容的两端为复位按键，当复位按键没有被按下的时候电路实现上电复位，在芯片正常工作后，通过按下按键使RST管脚出现高电平达到手动复位的效果。一般来说，只要RST 管脚上保持10ms 以上的高电平，就能使单片机有效的复位。图中所示的复位电阻和电容为经典值，实际制作是可以用同一数量级的电阻和电容代替。
EA/VPP（31 脚） 的功能和接法：
51 单片机的EA/VPP（31 脚） 是内部和外部程序存储器的选择管脚。当EA 保持高电平时，单片机访问内部程序存储器；当EA 保持低电平时，则不管是否有内部程序存储器，只访问外部存储器。
在本实验套件中，EA 管脚接到了VCC 上，只使用内部的程序存储器。 P0 口外接上拉电阻：
51 单片机的P0 端口为开漏输出，内部无上拉电阻。所以在当做普通I/O 输出数据时，由于V2 截止，输出级是漏极开路电路，要使“1”信号（即高电平）正常输出，必须外接上拉电阻。
2.2 投币单元
用端口P1.0和P1.1作为投币输入端，分别表示投入0.5元和1.0元。原理电路图如图2-3所示。
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武汉理工大学数电课设-自动售货饮料机控制电路的设计与实现
