DIY Arduino 智能售货机：机电一体化完整制作指南

本项目将从零制作一款 Arduino 售货机，涵盖 MDF 板切割组装、电子电路连接、Arduino 编程全流程。

可观看视频或阅读下方图文教程。

功能概述

售货机包含：4 组出货单元（360°连续旋转舵机驱动螺旋弹簧）、XY 双轴载具系统（步进电机+同步带）、16×2 LCD、4 个选项按钮、红外硬币检测器。

载具系统虽非严格必须，但能增加项目复杂度与学习价值，适合机电一体化毕业设计或 Arduino 进阶练手。

机箱制作与组装

基于 3D 模型（Thangs 下载）切割 8mm MDF 板。使用圆锯切割大板，曲线锯开孔。组装用木工胶+3mm 螺丝，配合 90° 角夹和 F 夹定位。

XY 轨道系统

铝管导轨：横向 16mm 管×2（27cm），纵向 20mm 管×3（45cm）。18mm 实木板开槽嵌管。滑块用 21×21cm 木板 + M8 螺纹杆 + 22mm/16mm 轴承。调节双管间距消除间隙（扩槽+穿螺纹杆拉紧）。

横向步进电机装在纵向滑块上，纵向步进电机装在机箱顶部。同步带用扎带固定在滑块上。最终滑动顺滑无卡顿。

出货单元

用 3mm 钢丝缠绕 7cm 直径喷漆罐制成螺旋弹簧，热熔胶固定在 DS04-NFC 连续旋转舵机上。

前门面板

亚克力板封大窗，铝板开孔装按钮、投币口、LCD。红外接近传感器作硬币检测（硬币滑过触发）。两颗微动开关限定载具原点。LED 灯带照明内部。

电路原理图

12V/2A+ 供电 → LM2596 降压模块出 5V 供舵机、Arduino、传感器。步进电机用 A4988 驱动（12V 直供）。按键、微动开关接地+数字口，启用内部上拉。杜邦线连接略显杂乱但功能正常。

元件链接：

• LM2596 降压模块…………
• 16×2 LCD…………………
• 360° 连续旋转舵机………
• NEMA 17 步进电机…………
• A4988 驱动模块……………
• 红外接近传感器……………
• 按钮、微动开关……………
• Arduino 开发板……………

Arduino 代码详解

/* DIY Vending Machine - Arduino Mechatronics Project */
#include <LiquidCrystal.h> #include <Servo.h>
LiquidCrystal lcd(27, 26, 25, 24, 23, 22);
Servo servo1, servo2, servo3, servo4; // 4出货舵机

#define dirPinVertical 0   #define stepPinVertical 1
#define dirPinHorizontal 2 #define stepPinHorizontal 3
#define coinDetector 9
#define button1 13 #define button2 12 #define button3 11 #define button4 10
#define microSwitchV 15 #define microSwitchH 14
int buttonPressed;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  servo1.attach(4); servo2.attach(5); servo3.attach(6); servo4.attach(7);
  pinMode(dirPinVertical, OUTPUT); pinMode(stepPinVertical, OUTPUT);
  pinMode(dirPinHorizontal, OUTPUT); pinMode(stepPinHorizontal, OUTPUT);
  pinMode(coinDetector, INPUT);
  pinMode(button1, INPUT_PULLUP); pinMode(button2, INPUT_PULLUP);
  pinMode(button3, INPUT_PULLUP); pinMode(button4, INPUT_PULLUP);
  pinMode(microSwitchV, INPUT_PULLUP); pinMode(microSwitchH, INPUT_PULLUP);

  // 回零：垂直向上触发微动 -> 微调 70 步
  digitalWrite(dirPinVertical, HIGH);
  while (true) { if (digitalRead(microSwitchV)==LOW) { moveUp(70); break; }
    digitalWrite(stepPinVertical, HIGH); delayMicroseconds(300);
    digitalWrite(stepPinVertical, LOW); delayMicroseconds(300); }
  // 水平向左触发微动 -> 微调 350 步
  digitalWrite(dirPinHorizontal, LOW);
  while (true) { if (digitalRead(microSwitchH)==LOW) { moveLeft(350); break; }
    digitalWrite(stepPinHorizontal, HIGH); delayMicroseconds(300);
    digitalWrite(stepPinHorizontal, LOW); delayMicroseconds(300); }
}

void loop() {
  lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Insert a coin!");
  while (true) { if (digitalRead(coinDetector)==LOW) break; } // 等待投币
  delay(10);
  lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Select your item");
  lcd.setCursor(0,1); lcd.print(" 1, 2, 3 or 4?");
  while (true) { // 等待按键
    if (digitalRead(button1)==LOW) { buttonPressed=1; break; }
    if (digitalRead(button2)==LOW) { buttonPressed=2; break; }
    if (digitalRead(button3)==LOW) { buttonPressed=3; break; }
    if (digitalRead(button4)==LOW) { buttonPressed=4; break; }
  }
  lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Delivering...");
  switch (buttonPressed) {
    case 1: // 货道1：左上
      moveUp(4900); delay(200); moveLeft(1700); delay(300);
      servo1.writeMicroseconds(2000); delay(950); servo1.writeMicroseconds(1500); delay(500);
      moveRight(1700); delay(200); moveDown(4900); break;
    case 2: // 货道2：右上
      moveUp(4900); delay(200);
      servo2.writeMicroseconds(2000); delay(950); servo2.writeMicroseconds(1500); delay(500);
      moveDown(4900); break;
    case 3: // 货道3：左下
      moveUp(2200); delay(200); moveLeft(1700); delay(300);
      servo3.writeMicroseconds(2000); delay(950); servo3.writeMicroseconds(1500); delay(500);
      moveRight(1700); delay(200); moveDown(2200); break;
    case 4: // 货道4：右下
      moveUp(2200); delay(200);
      servo4.writeMicroseconds(2000); delay(950); servo4.writeMicroseconds(1500); delay(500);
      moveDown(2200); break;
  }
  lcd.clear(); lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Item delivered!"); delay(2000);
}

// 步进电机通用移动函数（1/4 细分，脉冲宽 300μs）
void moveUp(int steps) { digitalWrite(dirPinVertical, LOW); for(int x=0;x