一款簡易帶抽獎功能的自動投幣推幣機設計

楊 咪，曾新紅，歐建江，林文浩，曾建滿，陳浩珺

（廣州航海學院 電氣工程系，廣東 廣州 510725）

隨著人們物質(zhì)生活的不斷改善，精神需求類的產(chǎn)品也慢慢進入人們的生活。尤其是單片機技術的發(fā)展，引領著電子產(chǎn)品向智能化和微型化方向發(fā)展，單片機已毫無疑問成為電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首選的控制器。在消遣游玩中，人們對孩子的娛樂需求也是盡量滿足，各種娛樂場所中，以游戲幣為載體的游戲機極受歡迎。本文利用單片機與步進電機相結合設計了一款用于娛樂的自動投幣推幣機，是一種通過電路芯片的編程控制，從而使步進電機進行來回推幣操作的游戲玩樂推幣機。

1 方案設計

本設計主要由單片機、LED 數(shù)碼管、亞克力板和步進電機等部分組成。按鍵用于啟動、復位、選幣和獲取隨機數(shù)。由用戶通過連接單片機的按鍵進行操作[1]。通過抽獎按鍵來進行投幣的自動輸入。

主要元器件是單片機STC89C52 和帶有減速裝置的28BYJ-48 單極性步進電機。STC89C52 芯片是一種低電壓、高性能的8 位微控制器。它含有40 個引腳，除了電源引線和時鐘引腳外，還有四個8 位可編程輸入/輸出口，以及三個16 位定時/計數(shù)器，一個全雙工串行通信口，內(nèi)部含有8 個中斷源，還內(nèi)含振蕩器及時鐘電路。單片機晶振電路采用12 兆赫茲時鐘；復位電路采用常用按鍵復位，按下按鍵即可恢復初始狀態(tài)；由于P0 是開漏輸出，當輸出高電平時是沒有輸出的，因此設計在P0 口加上10 kΩ 的上拉電阻，即可正常使用?？刂齐娐啡鐖D1 所示。

圖1 控制電路圖

28BYJ-48 單極性步進電機是帶有四級減速的步進電機，內(nèi)部結構如圖2 所示。28BYJ-48 步進電機有單四拍（A-B-C-D-A）、雙四拍（AB-BC-CD-DA-AB）和八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）的工作模式[2]。根據(jù)28BYJ-48 的參數(shù)表，四相八拍的步距角為5.625°，因為電機要帶動推板，為了獲得較大的轉(zhuǎn)矩，本設計采用的是雙四拍的工作模式，步距角增大一倍為11.25°，雙四拍模式兩相同時通電，扭矩會比單四拍模式大，而相同的通電時間下運行速度比八拍的要快。電機的減速比為1∶64，也就是步進電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)64 圈，輸出軸才轉(zhuǎn)一圈，由步進電機轉(zhuǎn)一圈需要的拍數(shù)為360°/11.25°=32 拍，輸出軸需要64×32=2048 個節(jié)拍[3]，才轉(zhuǎn)過一圈。在程序設計時，一個for 循環(huán)內(nèi)有4 個節(jié)拍，2048 個節(jié)拍，因此需要執(zhí)行512次for 循環(huán)輸出軸才會轉(zhuǎn)動一圈。由于電機內(nèi)部有誤差，在實際測量后最終選擇執(zhí)行513 次for 循環(huán)。

圖2 步進電機

2 程序設計與實物模型

系統(tǒng)上電，步進電機1 啟動旋轉(zhuǎn)。然后通過按下按鈕來抽選自動投放的硬幣數(shù)量（1～3 枚），最后通過下方的步進電機2 進行推幣，完成一個自動推幣自動流程。程序流程圖如圖3 所示。投幣后，按隨機抽取鍵（S1 鍵）對應P3.5 接口，步進電機2 憑隨機獲取的數(shù)字推出對應數(shù)字幣。獲取的幣數(shù)由隨機數(shù)決定，推出的幣可能比投放的多，也可能少。

圖3 自動推幣流程圖

程序設計如下[4]。

根據(jù)設計流程進行實物組裝，投幣容器采用亞克力板制成圓形筒狀容器，機身采用硬塑料小型積木塊制成，構成推幣平臺和接幣室，機身上方采用硬紙板，中間打孔和隔層，夾層中放置可移動動紙板，由步進電機1 推動其封孔或透孔，以控制投幣，隨后由步進電機2，根據(jù)隨機抽取數(shù)帶動推板出幣。

經(jīng)過調(diào)試試驗，該設備能較好地完成游戲設想。實物模型如圖4 所示。

圖4 推幣機實物圖

3 結束語

利用單片機設計的一款帶抽獎功能的投幣機，不僅體現(xiàn)了專業(yè)知識的學以致用，提升了動手操作能力，還實現(xiàn)了較好的娛樂效果，給大學生課余活動增添了一份色彩。