【文章內(nèi)容簡介】 測物體是不透明時(shí)，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測模式。 槽式光電開關(guān)比較安全可靠的適合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體。 光纖式光電開關(guān)采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，以實(shí)現(xiàn)被檢測物體不在相近區(qū)域的檢測。 傳感器也可以使用應(yīng)變式傳感器，他是利用金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)，將檢測物體變形轉(zhuǎn)換成電阻的變化的傳感器。當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為電阻絲的應(yīng)變效應(yīng)，應(yīng)變式傳感器正是 利用了金屬絲的這一效應(yīng)。但是這種傳感器的安裝不是很方便，而且檢測的效果也不是很好，靈敏度不過，很有可能造成錯(cuò)誤，給顧客帶來不必要的麻煩。 由以上可以很容易的看出在這里我們選用漫反射式光電開關(guān)。用它來檢測存包柜能是否有物體，并把相應(yīng)的信號傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)收到的信號可以通過 I/O線控制其他的器件工作。 2． 4 鍵盤、顯示器接口電路 該系統(tǒng)中鍵盤的主要功能是用于顧客選擇適當(dāng)?shù)墓駚泶姘@里我們用 4 8 矩陣式鍵盤，用 24 個(gè)按鍵來控制 24 個(gè)柜門的打開，剩余的 8 個(gè)鍵可以為其他控制或則是用再以后系統(tǒng)的更新使用 上，鍵盤是用 8031 單片機(jī)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 8 經(jīng) 74LS373 擴(kuò)展一片 8255A 構(gòu)成鍵盤借口電路的。使用編程掃描方式可以很容易的實(shí)現(xiàn)鍵盤和顯示的功能，而且還具有消抖功能。 鍵盤還可以使用單片機(jī) I/O 擴(kuò)展接口芯片 8155H 來實(shí)現(xiàn)， 8031 外擴(kuò)一片 8155H， 8155H 的 RAM 地址為 7E00H～ 7EFFH， I/O 口地址為 7F00H～ 7F05H，8155H 的 PA 口為輸出口，控制鍵盤的列線電位， PA 口為鍵掃描口，同時(shí)也是顯示器的掃描口。在這里我們的系統(tǒng)需要的鍵盤顯示要求不是非常高，只需要要使用 8255A 即可，如果使用 8155H 也可以實(shí) 現(xiàn)鍵盤顯示器的連接，但是很顯然就造成了不必要的浪費(fèi)，所以在這里我們選用通過 8255A 連接使用的鍵盤。 2． 5 開箱控制電路 開箱控制電路功能用來打開箱鎖。該系統(tǒng)共控制 24 個(gè)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(dòng)電磁鎖動(dòng)作，從而將箱鎖打開。同時(shí)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(shí)候來進(jìn)行報(bào)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(dòng)功率需要 20W以上，可以采用 20V 直流電源，產(chǎn)生 1A 的驅(qū)動(dòng)電流，為 加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)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。 2． 6 打印機(jī)控制電路 現(xiàn)場印制設(shè)備通常有電陣、激光、熱敏、以及噴墨打印機(jī)設(shè)備等。 電陣打印機(jī)是一種計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備，用于打印各種拷貝文件，它是重復(fù)使用色帶的。它只能打出中、低密度的條碼符號，適用于小批量的的印制。激光打印機(jī)是利用圖形感應(yīng)半導(dǎo)體表面上的充電荷的原理設(shè)計(jì)的。它可以打印較高、中密度的條碼。熱敏打印機(jī)，這種打印機(jī)已經(jīng)使用多年了，它是最普遍的打印機(jī)，熱敏打印機(jī)的打印過程比較簡單，打印的格式靈活， 圖象質(zhì)量高，速度快而且成本很低，分辨率高，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。它是通過壓力和熱作用，將油墨轉(zhuǎn)印到其他的介質(zhì)上，操作十分方便。所以在這里我們完全可以使用熱敏式打印機(jī)。熱敏打印機(jī)控制電路的功能是用來驅(qū)動(dòng)打印機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生密碼。用 8031 的 P0 口接打印機(jī)的數(shù)據(jù)線，用 口接打印機(jī)的選同信號上，用 接收音機(jī)的 BUSY 信號。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 9 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3． 1 8031 的組成及管腳介紹 8031 內(nèi)部有 8 個(gè)部件組成，即 CPU、時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲器、串行口、并行口（ P0～ P3）、定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)，它們均由單一總線 連接并被集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，即組成了單片微型計(jì)算機(jī)， 8031 就是 MCS51 系列單片機(jī)中的一種。見圖 圖 8031 內(nèi)部組成結(jié)構(gòu) 中央處理器是 8031的核心，它的功能是產(chǎn)生控制信號，把數(shù)據(jù)從存儲器或輸入口送到 CPU，或?qū)?CPU數(shù)據(jù)寫入存儲器或送到輸出端口。還可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯和算術(shù)的運(yùn)算 。 8031內(nèi)部有一個(gè)頻率最大為 12MHz的時(shí)鐘電路，它為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘序列，但需要外接石英晶體做振蕩器和微調(diào)電容調(diào)整頻率。 內(nèi)部存儲器可分做程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，但在 8031中無片內(nèi)程序存儲器 。 /計(jì)數(shù)器 8031有兩個(gè) 16位的定時(shí)計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成定時(shí)的方式 和計(jì)數(shù)的方式，但只能用其中的一個(gè)功能，以定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對 8031 時(shí)鐘 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 10 計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 I/O口 MCS51有四個(gè) 8位的并行 I/O口， P0， P1， P2， P3，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。 它有一個(gè)全雙工的串行口，它可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間或單片機(jī)同其它外設(shè)之間的通信，該串行口功能較強(qiáng)，可以作為全雙工異步通訊的收發(fā)器，也可以作為同步移位器用。 中斷控制系統(tǒng) 8031有五個(gè)中斷源，既外部中斷兩個(gè)，定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)，全部的中斷分為高和低的兩個(gè)輸出級。 8031的制作工藝為 HMOS，采用 40管腳雙列直插式 DIP封裝，引腳說明如下： 8031管腳圖 VCC（ 40引腳）正常運(yùn)行時(shí)提供電源。 VSS（ 20引腳）接地。 XTAL1（ 19引腳）在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)的震蕩器，可以提供單片機(jī)的時(shí)鐘信號，該是引腳也可以接外部的晶振的一個(gè)引腳，如采用外部振蕩器時(shí)，對于 8031此引腳應(yīng)該接地。 XTAL2（ 18引腳）在內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)， 對 MCS51系列該引腳接收外部振蕩信號，即把該信號直接接到內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。 RST/VPD（ 9引腳）在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的電平 將單片機(jī)復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平保持不高于 8031正常工作。在掉電時(shí)，此引腳接備用電源 VDD，以保持 RAM數(shù)據(jù)不丟失，當(dāng) BVCC低于規(guī)定的值時(shí)，而 VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí)， VPD就向內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器日工備用電源。 ALE/PROG（ 30引腳）當(dāng) 8031訪問外部存儲器時(shí)，包括數(shù)據(jù)存儲器和河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 11 程序存儲器， ALE9地址鎖存允許 0輸入的脈沖的下沿用語鎖存 16位地址的低 8位，在不訪問外部存儲器的時(shí)候， ALE仍有兩個(gè)周期的正脈沖輸出，其頻率為振蕩器的頻率的 1/6，在訪問外存儲器的是候，在兩個(gè)周期中， ALE只出現(xiàn)一次， A LE斷可驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LSTTL負(fù)載，對于有片內(nèi) EPROM的而言，在 EPROM編程期間，此腳用于輸入編程脈沖 PROG。 PSEN（ 29引腳）此腳輸出為 單片機(jī)內(nèi)訪問外部程序存儲器的讀選通信號，在讀取外部指令期間， PSEN有兩次在每個(gè)周期有效，在此期間，每當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，兩個(gè)有效的 PSEN將不再出現(xiàn)，同樣這個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LSTTL負(fù)載。 EA/VPP（ 31引腳）當(dāng) EA保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問內(nèi)部存儲器，當(dāng)PC值超過 0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外存儲器。當(dāng) EA非保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲器，對 8031而言，此腳必須接地。 P0， P1， P2， P3， 8031有四個(gè)并行口，在這四個(gè)并行口中，可以在任何一個(gè)輸出數(shù)據(jù)，又可以從它 們那得到數(shù)據(jù)，故它們都是雙向的，每一個(gè)I/O口內(nèi)部都有一個(gè) 8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一個(gè) 8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，各成為SFR中的一個(gè)，因此 CPU數(shù)據(jù)從并行 I/O口輸出時(shí)可以得到鎖存，數(shù)據(jù)輸入時(shí)可以得到緩沖，但他們在功能和用途上的差異很大， P0和 P2口內(nèi)部均有個(gè)受控制器控制的二選一選擇電路，故它們除可以用做通用 I/O口以外還具有特殊的功能， P0口通常用做通用 I/O口為 CPU傳送數(shù)據(jù)， P2口除了可以用做通用口以外，還具有第一功能，除 P0口以外其余三個(gè)都是準(zhǔn)雙向口。 8031有一個(gè)全雙工串行口，這個(gè)串行口既可以在程序下把 CPU的 8位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位的從發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送出去，也可以 把串行數(shù)據(jù)接受來變成并行數(shù)據(jù)給 CPU，而且這種串行發(fā)送和接收可以單獨(dú)進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行。 8031的串行發(fā)送和接收利用了 P3口的第二功能，利用 接收線，串行接口的電路結(jié)構(gòu)還包括了串行口控制寄存器 SCON，電源及波特率選擇寄存器 PCON和串行緩沖寄存器 SBUF，他們都屬于 SFR， PCON和 SCON用于設(shè)置串行口工作方式和確定數(shù)據(jù)發(fā)送和接收， SBUF用于存放欲發(fā)送的數(shù)據(jù)起到緩沖的作用。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 12 二． 8031的工作方式 8031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 單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器 PC和 SFR的狀態(tài)。復(fù)位后， PC初始話為0000H，使單片機(jī)能從 0000H開始執(zhí)行程序，故單片機(jī)除正常工作的程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作出錯(cuò)而導(dǎo)致死機(jī)時(shí)，需要復(fù)位鍵進(jìn)行重新啟動(dòng)，復(fù)位不影響RAM存放的內(nèi)容，因?yàn)閺?fù)位操作是在帶電的狀態(tài)下將程序存儲器的地址改變，而 ALE和 PSEN非在復(fù)位期間將輸出高電平。 RST是復(fù)位信號的輸入端， 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)位信號的持續(xù)時(shí)間不應(yīng)小于 4us。 復(fù)位可以是上電復(fù)位，按鍵手動(dòng)復(fù)位，和二者混合式。復(fù)位信號中的電阻和電容是為了保證 RST斷能保證兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平來完成復(fù)位操作而特意設(shè)定的。 上電自動(dòng)復(fù)位是在單片機(jī)接通電源時(shí)，電容充電來實(shí)現(xiàn)的。如圖 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 13 圖 上電復(fù)位 在上電的一瞬間， RST端電位與 VCC相同。隨著充電電流的減小， RST的電位逐漸下降，只要在 RST端有很足夠長的時(shí)間保證閥值電壓， 8031便可以 自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位。 按鍵手動(dòng)復(fù)位實(shí)際上是在上電復(fù)位基礎(chǔ)上加上了手動(dòng)復(fù)位開關(guān)，當(dāng)手動(dòng)開關(guān)開時(shí)為上電復(fù)位，按鍵手動(dòng)復(fù)位分作電平式和脈沖式，電平式為 RST端經(jīng)電阻與 VCC接通而實(shí)現(xiàn)的。 脈沖式是利用微分電路產(chǎn)生正脈沖來實(shí)現(xiàn)的。 （二）、掉電和低功耗方式 人們往往在程序運(yùn)行中發(fā)生系統(tǒng)掉電的故障，使 RAM和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無策， 8031有掉電保護(hù)功能，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進(jìn)行供電。 3． 2 輸入電路設(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 檢測門的限位，檢測箱內(nèi)是否有物體，還的相應(yīng)的打印密碼，并在顧客需要的時(shí)候檢測密碼，并自動(dòng)打開柜門。還需要顯示是否有空箱以及空箱的位置，來為顧客提供選擇。 3． 2． 1 條碼技術(shù)介紹 條形碼是由美國的 N． T． Woodland在 1949年首先提出的 。 近年來，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷普及，條形碼的應(yīng)用得到了很大的發(fā)展 。 條形碼可以標(biāo)出商品的生產(chǎn)國、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期、圖書分類號、郵河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 14 件起止地點(diǎn)、類別、日期等信息，因而在商品流通、圖書管理、郵電管理、銀行系統(tǒng)等許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用 。 條 形碼是由寬度不同、反射率不同的條和空，按照一定的編碼規(guī)則（碼制）編制成的，用以表達(dá)一組數(shù)字或字母符號信息的圖形標(biāo)識符 。 即條形碼是一組粗細(xì)不同，按照一定的規(guī)則安排間距的平行線條圖形 。 常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條（簡稱條）和白條（簡稱空）組成的 。如圖 圖 常見的條碼 3． 2． 1． 1 條形碼的 識別原理 由于不同顏色的物體，其反射的可見光的波長不同，白色物體能反射各種波長的可見光，黑色物體則吸收各種波長的可見光，所以當(dāng)條形碼掃描器光源發(fā)出的光經(jīng)光闌及凸透鏡１后，照射到黑白相間的條形碼上時(shí)，反射光經(jīng)凸透鏡２聚焦后，照射到光電