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）

隨著人們物質生活的不斷改善，精神需求類的產品也慢慢進入人們的生活。尤其是單片機技術的發展，引領著電子產品向智能化和微型化方向發展，單片機已毫無疑問成為電子產品研制和開發中首選的控制器。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。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/計數器，一個全雙工串行通信口，內部含有8 個中斷源，還內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；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。控制電路如圖1 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28BYJ-48 的參數表，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，也就是步進電機轉子轉64 圈，輸出軸才轉一圈，由步進電機轉一圈需要的拍數為360°/11.25°=32 拍，輸出軸需要64×32=2048 個節拍[3]，才轉過一圈。在程序設計時，一個for 循環內有4 個節拍，2048 個節拍，因此需要執行512次for 循環輸出軸才會轉動一圈。由于電機內部有誤差，在實際測量后最終選擇執行513 次for 循環。

圖2 步進電機

2 程序設計與實物模型

系統上電，步進電機1 啟動旋轉。然后通過按下按鈕來抽選自動投放的硬幣數量（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 憑隨機獲取的數字推出對應數字幣。獲取的幣數由隨機數決定，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，根據隨機抽取數帶動推板出幣。

經過調試試驗，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，不僅體現了專業知識的學以致用，提升了動手操作能力，還實現了較好的娛樂效果，給大學生課余活動增添了一份色彩。