基于MCS―51单片机控制的创意多功能存钱罐的设计

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　　【摘 要】创意多功能存钱罐有存钱、时钟显示等功能，利用单片机、矩阵式键盘、数码管可制作一个具有输入数据、清除数据、自动断电保存数据、手动关闭/开启数码管显示、状态指示等创意功能的多功能存钱罐。
　　【关键词】多功能存钱罐 单片机 数据保存 数码显示
　　【中图分类号】TH72 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2015）36-0114-02
　　目前，市场上大多数存钱罐的功能主要集中在单纯的钱的存储方面，而没有其他的功能，比如统计目前存钱金额以及一些时间辅助功能；另外有些电子存钱罐在断电的情况下，无法保存数据，所以根据以上存钱罐的功能缺陷，设计出了本作品。本次作品的研究由传统存钱罐功能的缺陷触发，体现了极强的创新思维。
　　一 产品的主要创新点
　　第一，在只用红外传感器的情况下识别1元、0.5元、0.1元的硬币，投币口只设置一个，如果需要识别1元、0.5元、0.1元的币种，有以下几种方案：一是利用验钞机的传感器进行识别；二是利用重量传感器识别不同币种的重量；三是识别不同币种的尺寸大小。但以上几种设计都比较复杂，而且难度比较大、成本比较高，都不适合使用在小型产品中。
　　第二，存钱罐的显示面板上能够显示当前的金额。创新思路说明：存钱罐的目的就是存放零钱，此产品会自动累加金额的总数，这样就可以很容易地知道存钱罐里的钱的总额。
　　第三，在不投币的情况下，用来显示当前时间，在闲置的时候可以给用户提供一些其他的功能。所以本设计提供了时钟显示功能，方便用户查看时间。
　　第四，具有断电记忆存储功能。创新思路说明：为了节约用电，存钱罐设计了断电存储功能，当断电后重新通电，数据会恢复到断电前的状态，这样做可以节约用电，不使用的时候可以把电源关闭。
　　第五，支持外接电源或者内部电池供电。创新思路说明：在使用存钱罐的过程中，如果遇到家里停电，那么这个时候存钱可能会影响使用。为了解决这个问题，在产品内部设计了一个充电电池，方便供电，同时还设置了一个电源开关，可进行电源供电功能的选择。
　　二 工作原理说明
　　1.产品总设计框图
　　2.硬币检测传感器电路
　　本作品使用的OMRON EE-SX670小型光电式传感器是一种以光电器件作为转换元件的传感器。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此被广泛应用。
　　3.MCU控制器电路
　　为了节约成本，本作品使用的AT89S52控制器是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。其使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。AT89S52主要性能有：（1）与MCS-51单片机产品兼容；（2）具有8K的系统可编程Flash存储器；（3）1000次擦写周期；（4）全静态操作为0～33Hz。
　　4.外部存储器
　　存储模块部分为U4（24C02），24C02是一个II2C的EE2PROM存储器，要求最佳为+5V。
　　三 设计电路
　　四 程序设计框图
　　五 作品价值
　　创意多功能存钱罐，看似是一个普通的盒子，但它不是一个普通的时钟显示器，它还具有硬币余额显示功能。本产品体积小巧、造型可爱、颜色鲜艳，集存钱、时钟显示功能于一体。虽然市场上存钱罐的品牌和品种众多，看似竞争非常激烈，但仍有很大的发展空间。从市场份额来看，还没有一个品牌占有绝对优势，成为主导产品，而本产品具有价格优势、功能优势、外观优势，符合目前市场需求，市场潜力非常大。此外，本产品在元件的选用上都考虑了节约成本，所以本作品是物美价廉的好作品，能赢得家长和小朋友们的喜爱。
　　六 总结与展望
　　通过本产品的设计，提高了自身编程能力，取得了一定的收获。一是对C语言有了更深的认识和了解，对C语言指令、基本语法以及相关函数的调用，都有了一定的认识，对数字系统的设计技术做了一定的研究，对C程序设计进行了比较仔细的研究，针对这种方法的学习首先从系统开始，运用基本语法进行功能方框图的划分和结构设计，利用Proteus软件进行仿真、调试功能，并修改程序。二是熟练地应用了模拟电路设计基础，对LED数码管的应用以及选择和设计有了更深的认识和了解，对电子元件的性能、测试有了一定的认识，并学会应用这些基本的电子元件来设计基本的电路，本节当中的显示部分主要应用到了驱动IC，所以对集成块也有了一定的理解。三是通过本次程序和硬件总体的设计，在软件调试过程中遇到了很多问题，在不断地寻找方法解决问题的过程中，我学会了如何去分析问题，如何去找原因，提高了自身的分析能力及抗挫折的能力。
　　参考文献
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　　[6]赵维康、张子刚、那丹彤.基于硬件描述语言VHDL的电子时钟设计[J].科技风，2008（7）
　　〔责任编辑：林劲、李婷婷〕
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