【文章內(nèi)容簡介】 態(tài)是要存包還是取包，如果是取包的話，就輸入密碼，然后將包存入箱柜內(nèi)，然后關(guān)門，系統(tǒng)檢測是否關(guān)門，如果是的話則進(jìn)行下一步，否則提示未關(guān)門。如果是取包的時候，輸入密碼后，驗證密碼的正確與否，正確的話就看箱柜是否關(guān)門，否則提示箱柜未關(guān)門。 AT89S52 開門 存包 關(guān)門 光電開關(guān)檢測箱內(nèi) 指紋打印 斷電保護(hù) 條形碼對比掃描 空箱顯示 開門 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 8 圖 主程序流程圖 開始 初始化 顯示空箱 狀態(tài)判斷 存包 存入密碼 取包 讀取密碼 判斷門是否關(guān)好 判斷密碼是否正確 報警提示關(guān)門 開門 取物關(guān)門 判 斷門是否關(guān)好 報警提示關(guān)門 Y N N Y Y N 返回 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 優(yōu)點(diǎn)：方便，識別度高， 缺點(diǎn)：容易丟失打印條，因為有條形碼掃描和條形碼打印這塊，所以造價成本比較高，所以不適于本次設(shè)計的使用。 非接觸 IC 卡電子存包柜方案 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，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），寄存柜先識別是否為該場所的 IC 卡，若不 是則拒絕存物；若是，機(jī)器會把該卡號與分配給使用者使用的寄存箱的箱號結(jié)合起來，并將信息自動記錄下，同時自動打開該箱，供使用者存物，存完后自己關(guān)好箱門；取物時，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與先前記錄下的進(jìn)行比對，正確后才會打開該箱供使用者取物（同時機(jī)器會自動記錄當(dāng)時的時間、卡號以備查詢） 優(yōu)點(diǎn)：識別度高，系統(tǒng)穩(wěn)定， 缺點(diǎn)： IC 卡不易攜帶，而且會出現(xiàn)消磁等問題，所以不適于本次設(shè)計。 指紋識別電子存包柜方案 以使用者指紋作為寄存的憑證；當(dāng)使用者進(jìn)行存物操作時，須先按一 下操作鍵盤中的“存”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，機(jī)器會把該指紋與分配給使用者使用的寄存箱的箱號結(jié)合起來，并將信息自動記錄下，同時自動打開該箱，供使用者存物，存完后使用者自己關(guān)好箱門；取物時，只需須先按一下操作鍵盤中的“取”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，寄存柜將指紋數(shù)據(jù)與先前記錄下的進(jìn)行比對，正確后才會打開該 箱供使用者取物（同時機(jī)器會自動記錄當(dāng)時的時間、指紋以備查詢） 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 10 圖 設(shè)計框圖 優(yōu)點(diǎn)：識別度高，沒有多余的東西，方便，容易使用，成本相比 較而言較低，所以本次設(shè)計運(yùn)用該方案。 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）是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。 開箱控制電路功能用來打開箱鎖。該系統(tǒng)共控制 24 個存包柜，其中使用了 8255A 的PA、 PB、 PC 三口的 24 跟口線作為輸出，輸出信號經(jīng)三極管放大后驅(qū)動電磁鎖動作，從而將箱鎖打開。同時在箱的門沿上還裝有限位開關(guān)，來檢測門的閉合與否。并在適當(dāng)?shù)臅r候來進(jìn)行報警，提醒 顧客關(guān)好柜門。為了保證安全，鎖簧需要有較強(qiáng)的彈力。電磁鎖的驅(qū)動功率需要 20W 以上，可以采用 20V 直流電源，產(chǎn)生 1A 的驅(qū)動電流，為加強(qiáng)驅(qū)動功率，采用二級直流放大。在這里我們使用 DSNY 電磁鎖，他的技術(shù)指標(biāo)即參數(shù)都能夠滿足我們的需要。 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。只要在線圈兩端加上一AT89S52 開門 存包 關(guān)門 繼電器檢測箱內(nèi) 指紋錄入 斷電保護(hù) 指紋對比掃描 空箱顯示 開門 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁 的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。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。對于繼電器的“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)”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路 通過單片機(jī)的指令，控制繼電器的導(dǎo)通或者切斷，用燈來模擬箱柜的開關(guān)。 2． 4 方案總結(jié) 通過比較可知，在主控方案選擇中，用單片機(jī)方案更加容易的實(shí)現(xiàn)我的設(shè)計；而在輸 入設(shè)備中，相比較 IC 卡和條形碼掃描，我個人認(rèn)為指紋識別更加方便實(shí)用，而且所用資源比較少，性價比更高，所以選擇指紋識別作為本次實(shí)驗的方案；而在輸出設(shè)備中，我認(rèn)為繼電器方案能夠更加明顯的顯示我的設(shè)計，更加容易的實(shí)現(xiàn)，綜上所述，我的方案定為這樣的。 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 12 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 3． 1 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計 自動存包柜的系統(tǒng)框圖如圖 。該系統(tǒng) AT89S52 單片機(jī)為核心，還有顯示屏及按鍵，指紋識別器，繼電器檢測，斷電保護(hù)等部分。 以使用者指紋作為 寄存的憑證；當(dāng)使用者進(jìn)行存物操作時，須先按一下操作鍵盤中的“存”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，機(jī)器會把該指紋與分配給使用者使用的寄存箱的箱號結(jié)合起來，并將信息自動記錄下，同時自動打開該箱，供使用者存物，存完后使用者自己關(guān)好箱門；取物時，只需須先按一下操作鍵盤中的“取”鍵，然后在指紋采集窗里采集指紋，寄存柜將指紋數(shù)據(jù)與先前記錄下的進(jìn)行比對，正確后才會打開該箱供使用者取物（同時機(jī)器會自動記錄當(dāng)時的時間、指紋以備查詢） 圖 自動存包柜系統(tǒng)框圖 根據(jù)系統(tǒng)框圖， 本 設(shè)計的面板設(shè)計圖如圖 所示 AT89S52 開門 存包 關(guān)門 繼電器檢測箱內(nèi) 指紋錄入 斷電保護(hù) 指紋對比掃描 空箱顯示 開門 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 14 圖 面板設(shè)計圖 3. 2 系統(tǒng)硬件各 單元 設(shè)計 3． 2． 1 控制單元設(shè)計 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編 程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。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。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允按鍵 1 按鍵 2 按鍵 3 按鍵 4 燈 燈 燈 燈 繼電器 繼電器 繼電器 繼電器 AT89S52 單片機(jī) 指紋識別器 顯示屏 電源接口 存鍵 取鍵 復(fù)位鍵 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。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，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 P0 口 ： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 TTL邏 輯電平。對 P0 端口寫 “1” 時，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程校驗 時，需要外部上拉電阻。 P1 口 ： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和定時器 /計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。 引腳號第二功能： T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） 在該設(shè)計中， P1口與顯示屏相連，顯示出單片機(jī)做出的運(yùn)轉(zhuǎn)。 P2 口 ： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR） 時， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 在 flash 編程和校驗時， P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號。 在該設(shè)計中， P2口與輸出的繼電器相連，在整個系統(tǒng)中的作用就是作為輸出設(shè)備的存在。 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 16 P3 口 ： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 端口引腳第二功能： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時 /計數(shù)器 0) T1(定時 /計數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控制信號。 在該設(shè)計中， P3口作為輸入端存在，接受系統(tǒng)輸入的信號。 RST： 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍 以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 FLASH 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部 程序 時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 PSEN： 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89S52 由 外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP： 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 FLASH 存儲華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 Vpp。 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 AT89S52 的管腳圖見圖 整個單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)成見圖 圖 AT89S52管腳圖 李少鵬：基于單片機(jī)的自動存包系統(tǒng)設(shè)計 18 圖 AT89S52內(nèi)部組成結(jié)構(gòu) AT89S52 的工作方式 AT89S52 的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方式等。 （一）、復(fù)位方式