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基于51单片机的自动售货机设计方案如下：

硬件构成：
本设计采用STC系列单片机、12864显示屏、电源模块、按键模块和蜂鸣器报警模块等元件组成。

功能介绍：
该自动售货机设有8个按键，其中3个按键模拟硬币（5元、1元、5角），另外5个按键用于选择货物。配备一块12864显示屏。

操作步骤：
1. 开机启动后，显示货物价格列表，并自动切换列表。
2. 用户可以选择1至5种货物（或更多）。
3. 通过按下对应的按键来选择所需的货物。
4. 选择货物后，屏幕会提示用户投入的金额，并显示投币有效时间为30秒（可根据需求进行修改）。
5. 用户可以通过按下相应的按键来模拟投币，可选择5元、1元或5角。
6. 如果投币金额等于或大于所选货物的价格，则购物成功。
7. 如果投币金额不足，则在30秒后自动退还。

以上是基于51单片机的自动售货机的设计方案。该方案通过合理的硬件构成和功能设计，实现了自动售货的基本功能，能够满足用户的购物需求。