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1/8一、工作任务要求请你在四小时（240分钟）内，用YL-236型单片机应用实训考核装置制作成自动售货机模拟装置，具体要求如下：1.根据自动售货机的相关说明和工作要求，选择需要的控制模块和元器件，在赛场提供的图纸上，画出你设计的自动售货机模拟装置的模块接线图。2.根据你画出的模块接线图，按照工艺规范连接自动售货机模拟装置的硬件电路。3.根据你设计的硬件电路，编写自动售货机模拟装置的控制程序，存放在“D”盘以工位号命名的文件夹内。4.请调试你编写的程序，检测和调整有关硬件设置，完成自动售货机模拟装置的整体调试，使之能实现规定的任务要求，并将编译通过的程序“烧入”单片机中。二、自动售货机相关说明（一）自动售货机简介用YL-236型单片机应用实训考核装置制作成自动售货机模拟装置。有咖啡、红茶、奶茶、可乐四种饮料可以出售，价格分别是3元、2元、5元、4元。使用黑、黄、白三种球代表三种不同的人民币面额，分别表示1元、2元和5元。工作时，首先请顾客选择所需的饮料，当顾客投入小球后，系统自动识别投入的小球（即人民币），并根据顾客选择的饮料判断金额是否足够，如果足额，系统自动处理顾客所要求的饮料并出货，如果超额，则自动找零，如果投币不足，则提示再投币，如果10秒种之内没有再次投币，则退币后结束本次购物过程。（二）自动售货机模拟装置及其功能2/8自动售货机模拟装置由钱币识别及找零、加热器、货物传送电机、键盘、液晶屏等模块组成。1．钱币识别及找零：使用YL-G001型智能物料搬运装置模拟人民币识别模块，其识别区及工位如图1所示。识别动作说明：在工位三上放入小球来模拟投入钱币，小球由于重力作用自动滚落至工位二或工位一，通过颜色识别来判断所投金额。如果投入金额大于商品价格，则机械手抓取工位一或工位二对应黑色或黄色小球到工位三并放下来实现找零。若在识别过程中，由于导槽中有毛刺，导致小球卡在导槽中不能滚动至工位三下方，允许人工拨动小球使其滚落。2.加热器：使用温度传感器模块模拟加热装置，将顾客所选饮料加热到指定温度。3．货物传送电机：使用步进电机控制模块中的步进电机，模拟货物传送装置，将顾客所选饮料传送到指定的位置：咖啡传送到8厘米处，红茶传送到10厘米处，奶茶传送到12厘米处，可乐传送到15厘米处。4．键盘：使用指令模块中的4X4行列式按键作为键盘面板，各按键定义如图2所示：数字键：0-9用于输入数字。功能键：“停止、暂停”功能键控制系统的停止和暂停。“确认”按键对输入的数字进行确认；“温度设置”按键用于自主设置饮料的温度；“查询”按键用于查询已销售饮料的数量。其中“温度设置”和“数量”为预留按键，标准模式中没有这2个功能设置，只有在高级模式中才可以对这2个按键进行操作。4．液晶显示：本系统使用128X64液晶显示模块显示工作状态等信息。液3/8晶显示中所有字符（中文，英文，数字，标点）皆为16X16点阵标准字体（宋体）。5．声音报警：系统声音报警由主机模块中蜂鸣器实现。6．控制总开关：控制系统工作和运动机构（24V）电源通断。用钮子开关实现，手柄向上为“开”，向下为“关”。三、自动售货机模拟装置制作任务1.系统初始状态设置要求（1）系统复位。开启控制总开关，系统开始工作，运动机构上电，机械手自动复位至工位三上方，手爪放松，进料传送带电机停止，货物传送电机处于关闭状态（步进电机指针复位至0cm处）。液晶屏显示初始化界面如图3所示。复位完成后，初始化界面保留2秒，然后系统进入自检状态，自检界面如图4所示。（2）系统自检。系统首先测试周围环境温度，然后在环境温度基础上加热使温度上升5度后停止加热，记录所用时间，等待5秒后继续加热使温度上升5度，记录所用时间，时间由0.0秒开始按0.1秒递增显示，利用2次加热的数据，估算加热1度平均所需要的时间。自检完成后，自检界面保留2秒，自检数据备用，然后系统进入工作状态。液晶屏显示欢迎界面（如图5所示），等待顾客按键给饮料选择信号。2.系统运行要求A、标准模式（饮料数量为1杯）（1）饮料选择在欢迎界面中按下数字1、2、3、4按键（按其它按键无效，系统不予响应），4/8可选择对应饮料，如按1选择咖啡，按2选择红茶，以此类推，每次只能选择一种饮料。选中的饮料的对应文字反白显示，如：选择了咖啡，咖啡字样反白显示，液晶屏显示如图6所示，以此类推。选择对应饮料后，按确认键来确认操作，如果在10秒内无确认则自动返回到欢迎界面图5，进入准备选择状态。（2）钱币识别及找零按下“确认”键，液晶屏显示界面如图7所示，进入投币识别及找零阶段。此时需在工位三上手工放入随机的黑、黄、白三个中的任意一个球。当工位一和工位二传感器检测到有投币后（即有小球），系统确认钱币已投入。若确认后3秒内工位一、工位二同时检测不到球，则系统报警（蜂鸣器响0.5秒，停0.5秒）。一旦检测到有投币，立即解除报警。系统默认在确认键按后10秒内要完成投币操作，否则系统在10秒后自动结束本次选择，返回到欢迎界面。投币完成后，投币识别界面保留2秒，然后系统进入钱币识别状态。进入钱币识别状态后，系统通过对颜色进行识别，自动确定黑、黄、白三种小球，然后据此自动显示当前投币面额。如果投入的是黄色小球，则识别金额为2元，如图8界面所示。根据4种饮料的价格，系统判断所投钱币是否足额，如果投币不够，则系统自动计算出所差金额并报警（蜂鸣器响0.5秒，停0.5秒），提示顾客投币不足，请再投币，界面如图9所示。如果在10秒内顾客没有再投币，则机械手将先前所投小球抓取并放至工位三后，结束本次选择，即完成退币，返回到欢迎界面。如果投币额大于所售饮料价格，则系统自动找零（此时需在工位三上随机手工放入黑、黄两个小球），即系统判断找零金额，由机械手将工位三滚落到工位一或工位二的小球抓取到工位三完成找零的操作。如果投币金额与商品价格相同，则系统进入备货阶段。5/8钱币识别完成后，钱币识别界面保留2秒，然后系统进入备货状态，备货界面如图10所示。（3）备货在图10备货界面中的“秒”前的数字是备货（即加热）所需要的时间的倒计时，进入备货状态后即进行减1倒计时。当备货结束，则倒计时正好为000秒（误差±2秒）。“度”之前的数字是饮料的实时温度。咖啡和奶茶默认需要加热后出货，温度分别为50度和40度，可乐和红茶默认不需加热（即环境温度），直接送出。当备货结束时，即备货倒计时结束时，将当前温度显示界面保持2秒，然后液晶屏第四行显示“请享用”字样，进入出货状态，界面如图11所示。（4）出货进入出货状态后，系统启动货物传送装置。即步进电机先以3cm/s的速度快速移动带动指针从0cm处移动到6cm处，然后以1cm/s的速度带动指针移动到指定位置（8cm处为咖啡，10cm为红茶，12cm为奶茶，15cm为可乐），蜂鸣器长鸣2秒表示出货完成，在指定位置停留2秒后系统复位（即机械手复位至工位三上方，手爪放松状态，步进电机复位到0cm处），然后进入欢迎界面，等待下次购物操作。B、高级模式高级模式与标准模式流程相同，功能上增加了数量设置和温度设置。“数量”设置按键只有在确认了饮料类型后5秒内有效，即按了“确认”键之后的5秒内如果按了“数量”按键，可以在5秒之内选择2-9之间的数字来设置所需要的饮料数量，再次按“确认”来确认数量，之后进入钱币识别及找零，如果在规定时间未完成操作，系统则自动返回到欢迎界面图5，进入准备选择状态。“温度设置”只有在顾客选择了咖啡或奶茶后才被激活。当顾客选择了咖啡或6/8奶茶，在进入备货阶段后倒计时完之前按“温度设置”按键，系统暂停倒计时和加热，在10秒内按“0/↑”键可以设置饮料温度（按一下增加1度），系统只能在当前温度基础上增加，最高设置温度为65度，按“确认”键后完成温度设置，系统重新计算备货时间，进入备货流程，并完成后续操作，如果操作超时，则系统自动返回温度设置前状态，继续完成后续备货出货流程。3.运行过程中的停止与暂停在运行过程中，如果在备货之前（即备货界面图10出来之前）按下“停止”按键，如果顾客已投币，则首先以完成退币，之后系统进行复位操作并回到欢迎界面（即机械手复位至工位三上方，手爪放松状态，步进电机复位到0cm处），如果在备货之后按下停止按钮，则系统不予响应，继续完成后续备货和出货操作。系统在运行中，若按下“暂停”按键，则保留当前显示状态，若正在加热，则倒计时和加热暂停，系统运动机构暂停（机械手暂停，步进电机暂停）。在暂停中，若再按“暂停”按键，系统立即恢复暂停前工作状态继续运行。4.查询只有在图5欢迎界面中，按下“查询”按键，才进入图12的密码输入界面。此时需从键盘输入六位数字的查询密码（固定为987654），使用“*”显示每次按键输入的数字，六位输入完后按“确认”键结束输入。若密码正确，则进入图13查询界面，在对应饮料下方显示已经卖出的数量，查询界面保留2秒后，回到图5欢迎界面；若输入密码错误，立即回到图5欢迎界面。5.控制总开关关闭系统在工作过程中，关闭控制总开关，则系统复位，而后所有运行机构掉电停止运行，不再响应4X4按键。7/8图1钱币识别及找零机械手结构示意图图2键盘面板示意图图3初始化界面图4自检界面图5欢迎界面图6饮料选择界面8/8图7投币识别界面图8投币金额检测界面图9投币不足界面图10备货界面图11完成界面图12密码输入界面图13查询界面