【正文】 能單元的集中管理模式。這一階段單片機(jī)的主要技術(shù)發(fā)展方向是滿足測(cè)控對(duì)象要求的外圍電路的增強(qiáng)，如 A／ D轉(zhuǎn)換、 D／ A 轉(zhuǎn)換、高速 I／ O口、WDT(程序監(jiān)視定時(shí)器 )、 DMA（ 高速數(shù)據(jù)傳輸）等，強(qiáng)化了智能控制的特征。 1． 2 自動(dòng)存包柜課題的發(fā)展 與現(xiàn)狀 電子存包柜又名自動(dòng)存包柜、電子寄存柜，是 20 世紀(jì)嵌入式計(jì)算機(jī)快速發(fā)展后在傳統(tǒng)寄存行業(yè)的一大應(yīng)用。使用者抽出密碼紙，對(duì)應(yīng)的箱門自動(dòng)打開，存好后關(guān)上箱門。 (3)非接觸 IC 卡電子存包柜 以使用者所持 IC 卡（即射頻卡）作為寄存的憑證；當(dāng)使用者進(jìn)行存物操作時(shí)，須先按一下操作鍵盤中的“存”鍵再刷卡（即讓寄存柜讀取卡號(hào)），寄存柜先識(shí)別是否為該場(chǎng)所的 IC 卡，若不是則拒絕存物；若是，機(jī)器會(huì)把該卡號(hào)與分配給使用者使 用的寄存箱的箱號(hào)結(jié)合起來，并將信息自動(dòng)記錄下，同時(shí)自動(dòng)打開該箱，供使用者存物，存完后自己關(guān)好箱門；取物時(shí)，只需須先按一下操作鍵盤中的“取”鍵再刷卡，寄存柜將讀取的卡號(hào)與先前記錄下的進(jìn)行比對(duì)，正確后才會(huì)打開該箱供使用者取物（同時(shí)機(jī)器會(huì)自動(dòng)記錄當(dāng)時(shí)的時(shí)間、卡號(hào)以備查詢） 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 4)聯(lián)網(wǎng)型非接觸 IC 卡電子存包柜 聯(lián)網(wǎng)型非接觸 IC 卡電子存包柜基本功能與非接觸 IC卡電子存包柜一致，另外增加了網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，上位機(jī)管理軟件等，以實(shí)現(xiàn)寄存狀態(tài)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，分段收費(fèi)，報(bào)表打印等功能。柜門鎖由繼電器控制，當(dāng)顧客需要存包的時(shí)候，可以自行到存包柜前按“開門”鍵，需要顧客向系統(tǒng)輸入個(gè)指紋，然后通過繼電器進(jìn)行開門（用亮燈表示），顧客即可存包，并需將柜門關(guān)上。 現(xiàn)在應(yīng)用于語(yǔ)音識(shí)別的芯片主要為 DSP(數(shù)字信號(hào)處理器 )芯片：如 TI 公司的 TMS320 系列。這些將使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大 ,設(shè)計(jì)繁瑣 。為了獲得標(biāo)準(zhǔn)的 電壓，在板子上加入 SPY0029A 三端穩(wěn)壓管。 3. 音頻輸入部分：在 61板上， MICP 和 MICN 將隨著 MIC 產(chǎn)生的波形變化，并在兩個(gè)端口處形成兩路反想的波形，再經(jīng)過兩級(jí)運(yùn)放放大，把放大的語(yǔ)音信號(hào)交給 ADC 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，這個(gè)時(shí)候我們就可以通過單片機(jī)編程對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，比如說語(yǔ)音數(shù)據(jù)壓 縮、語(yǔ)音識(shí)別樣本處理。 ：這里是由幾個(gè)簡(jiǎn)單的電子元器件組成，當(dāng)按下這里面的按鍵后，單片機(jī)就重新開始工作，也可以說成是單片機(jī)里的程序從第 一條開始重新運(yùn)行。取物時(shí)：直接將條碼紙?jiān)趻呙杩趻呙?，?duì)應(yīng)的箱門會(huì)自動(dòng)打開。對(duì) 3 個(gè)數(shù)碼管和 2 個(gè)按鍵進(jìn)行管理， 3個(gè)數(shù)碼管用于顯示兩位柜號(hào)和 3 位密碼， 12 個(gè)按鍵分別為 10 個(gè)數(shù)字鍵和 2 個(gè)功能鍵。 軟件部分主要采用我們自己設(shè)定的一種與柜號(hào)相關(guān)聯(lián)的算法來產(chǎn)生一組 3 位的隨機(jī)密碼，而密碼的產(chǎn)生、核對(duì)過程就對(duì)應(yīng)存包、取包的過程 。如果是取包的時(shí)候，輸入密碼后，驗(yàn)證密碼的正確與否，正確的話就看箱柜是否關(guān)門，否則提示箱柜未關(guān)門。 2． 3 輸出端方案的選擇 光電開關(guān)與電磁閥方案 紅外線光電開關(guān)（光電傳感器）是利用被檢測(cè)物體對(duì)紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測(cè)物體的有無(wú)，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線的物體均可檢測(cè)。并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候來進(jìn)行報(bào)警，提醒 顧客關(guān)好柜門。 繼電器控制方案 電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。該系統(tǒng) AT89S52 單片機(jī)為核心，還有顯示屏及按鍵，指紋識(shí)別器，繼電器檢測(cè)，斷電保護(hù)等部分。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一 切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 P1 口 ： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 P2 口 ： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 P3 口 ： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 在該設(shè)計(jì)中， P3口作為輸入端存在，接受系統(tǒng)輸入的信號(hào)。一般情況下， ALE 仍 以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 RST 是復(fù)位信號(hào)的輸入端， RST 輸入一個(gè)有效的高電平舊能使系統(tǒng)復(fù)位，當(dāng)高電平持續(xù) 24 個(gè)振蕩脈沖周期的時(shí)候，單片機(jī)完成了復(fù)位的操作，假如晶振的頻率為 6MHZ，則復(fù)位信號(hào)的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于 4us。 3． 2． 2 指紋識(shí)別設(shè)計(jì) 在自動(dòng)存包柜的設(shè)計(jì)中輸入部分是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，在這里我們需要檢測(cè)門的限位，檢測(cè)箱內(nèi)是否有物體，還有相應(yīng)的錄入密碼，并在顧客需要的時(shí)候檢測(cè)密碼，并自動(dòng)打開柜門。依靠這種唯一性和穩(wěn)定性，我們才能創(chuàng)造指紋識(shí)別技術(shù) 指紋識(shí)別特征 總體特征是指那些用人眼直接就可以觀察到的特征。有的指 紋識(shí)別算法只使用模式區(qū)的數(shù)據(jù)，有的則使用所取得的完整指紋。三角點(diǎn)提供了指紋紋路的計(jì)數(shù)跟蹤的開始之處。 兩枚指紋經(jīng)常會(huì)具有相同的總體特征，但它們的細(xì)節(jié)特征，卻不可能完全相同。 指紋識(shí)別器的種類 感 應(yīng)或讀取 指紋 有多種不同方式，其中電容式傳感技術(shù)的基本原理是，它根據(jù)活體手指 —— 請(qǐng)注意 “ 活體 ” 一詞 —— 表層上的 電阻 變化傳導(dǎo)指紋 圖像 。細(xì)胞中的特定電學(xué)品質(zhì)與細(xì)胞的排列方式這二者的結(jié)合使得皮膚表面的 電阻 能夠被測(cè)量到且其變化唯一。產(chǎn)生 指紋圖像 后會(huì)對(duì)其進(jìn)行保存，或?qū)⑵渑c另一個(gè)指紋圖像進(jìn)行比較，以確定它們是否相同。它是一種較早的數(shù)字技術(shù)。 雷達(dá)。激光的種類有多種。它不會(huì)在意皮膚的外觀，只關(guān)注皮膚下毛細(xì)血管的排列。 指紋識(shí)別系統(tǒng)主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、指紋采集部分、串口通信電路、外部存儲(chǔ)部分、開關(guān)按鈕，供電系統(tǒng)組成。電源部分包括 DC+5V 及保護(hù)電路。 而選取單片機(jī) MCS51 主要原因是功耗低、可通過軟件設(shè)置省電模式。軟件從指紋上找到被稱為“節(jié)點(diǎn)”（ minutiae）的數(shù)據(jù)點(diǎn)，即指紋紋路的分叉、終止或打圈處的坐標(biāo)位置，這些點(diǎn)同時(shí)具有七種以上的唯一性特征。對(duì)于分辨率和采集面積等技術(shù)指標(biāo)，公安行業(yè)已經(jīng)形成了國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，但其他還缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。主要方法包括 JPEG、 WSQ、 EZW 等。我國(guó)十指紋分析法將指紋分為三大類型，九種形態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的不同，對(duì)指紋的相似性得分進(jìn)行排序或給出是否為同一指紋的判決結(jié)果。 復(fù)位電路則采用簡(jiǎn)單 RC 復(fù)位電路，同時(shí)又可與一些需要復(fù)位的外圍電路相連，達(dá)到復(fù)位與單片機(jī)同步。 光電開關(guān)的工作原理 光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光 束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。德國(guó) SICK 公司的部分光電開關(guān)的外型如圖 。 ③對(duì)射式光電開關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進(jìn)入接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就 產(chǎn)生了開關(guān)信號(hào)。 ⑤光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，可以對(duì)距離遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 ②紅外線光電開關(guān)在環(huán)境照度高的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則上應(yīng)回避將傳感器光軸正對(duì)太陽(yáng)光等強(qiáng)光源。 ⑥針對(duì)用戶的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際 要求，在一些較為惡劣的條件下，如灰塵較多的場(chǎng)合，所生產(chǎn)的光電開關(guān)在靈敏度的選擇上增加了 50%，以適應(yīng)在長(zhǎng)期使用中延長(zhǎng)光電開關(guān)維護(hù)周期的要求。 我們選取 FR1240 型，它的工作參數(shù)如下： : 5 12V. :520mA. 10mA. 供電時(shí)有效控制距離最大為 米 . :21x68x37mm （ 3） 限位開關(guān)介紹 限位開關(guān)可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的位置來切換電路。 不受測(cè)定物性質(zhì)的影響，安裝后無(wú)須調(diào)整，即可穩(wěn)定投 入使用 采用壓電元件內(nèi)置于棒體和厚管壁的不銹鋼管的探頭，消振管僅 9mm 長(zhǎng)（同類比為最短），抗重荷、安全可靠、壽命長(zhǎng) 。 如圖 圖 鍵盤設(shè)計(jì) 3． 2． 3 輸出電路設(shè)計(jì) 在輸出電路中包含了顯示部分，驅(qū)動(dòng)部分，報(bào)警部分，下面詳細(xì)介紹各部分的功能及工作過程。 LCD 顯示分為筆段型、點(diǎn)陣字符型、點(diǎn)陣圖形型。使用者只要想 LCM 送入相應(yīng)的命令和數(shù)據(jù)就可以實(shí)現(xiàn)所需要的顯示，這種模塊與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，使用靈活方便。 PCB 上有 14個(gè) 引腳，其中有 8條數(shù)據(jù)線， 3條控制線，其功能見下表可以很容易的很 8031 相接（如圖 ）通過送入數(shù)據(jù)和指令可以對(duì)顯示方式和顯示內(nèi)容做出選擇。 5% 3 VLCD 液晶驅(qū)動(dòng)電壓 見圖 4 RS 寄存器選擇 H 數(shù)據(jù)寄存器 L 指令寄存器 5 R/W 讀 /寫 H 讀 L寫 6 E 使能 下降沿觸發(fā) 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 LCD 控制器HD44780 是用低功耗 CMOS 技術(shù)制造的大規(guī)模模點(diǎn)陣 LCD 控制器（兼帶驅(qū)動(dòng)器）和 4 位 /8 位微處理器相連，它能使點(diǎn)陣 LCD 顯示大小寫英文字母，數(shù)字和符號(hào)。當(dāng)箱門關(guān)閉的時(shí)候，鎖扣被推上，箱門就可靠的鎖住。 機(jī)械部分：外殼、鎖栓、復(fù)位彈簧、開鎖鈕、解鎖機(jī)構(gòu)、電磁鐵機(jī)構(gòu)。 在特殊情況下，如電磁鐵失壓（無(wú)電源）或應(yīng)急解鎖可用專用鎖匙實(shí)現(xiàn)開鎖。 LM555 功能強(qiáng)大、使用靈活、適用范圍寬，可用來產(chǎn)生時(shí)間延遲和多種脈沖信號(hào)，被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中。而另一種 CMOS 型的優(yōu)點(diǎn)是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高，但輸出功率要小得多，輸出驅(qū)動(dòng)電流只有幾毫安。 3 腳為輸出端（ OUT），有 0 和 1 兩種狀態(tài)，它的狀態(tài)由輸入端所加的電平?jīng)Q定。 8 腳為電源（ VCC），1 腳為地（ GND）?？梢姼淖兛刂贫说目刂齐妷褐悼梢愿淖兩舷掠|發(fā)電平值。并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候來進(jìn)行報(bào)警，并用燈來顯示提醒顧客關(guān)好柜門。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。因此磁簧繼電器之特征、小型尺寸、輕量、反應(yīng)速度快、短跳動(dòng)時(shí)間 等特性。以永久磁鐵的南北極的連線為軸線，這個(gè)軸線應(yīng)該與干簧管的軸線重合或者基本重合。 3. 3 整體電路圖 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U0AT89S5212MY0C1C2+5VR0C0GND1VCC2SCL3SDA4RST5DC6U1OLEDG1Vin3Vout2U2+5V +3V3+3V3SCLSDARSTDCSCLSDARSTDCVCC1RXD2TXD3GND4H0UATRTXDRXDRXDTXD12345JD112345JD212345JD312345JD4312Q1312Q2312Q3312Q4R1 R2 R3 R4Door1 Door2 Door3 Door4Door1Door2Door3Door4Key1Key2Key3Key4R5 R6 R7 R8D1 D2 D3 D412 34BUTTON112 34BUTTON212 34BUTTON312 34BUTTON4Key1 Key2 Key3 Key4K1K2123 4KEY1123 4KEY2K1K1接指紋模塊取出按鍵存儲(chǔ)按鍵+5V+5V +5V +5V +5V+5V 圖 整體電路圖 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34