【導(dǎo)讀】為了更好的為廣大顧客服務(wù)，在一些商場、影院、超市等公共場合通常設(shè)置有自動(dòng)存。包柜，本次便是針對這一現(xiàn)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文詳細(xì)介紹了國內(nèi)自動(dòng)存包控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)展中所面臨的問題。紹了本系統(tǒng)采用的AT89S52單片機(jī)做控制器，可以同時(shí)管理四個(gè)存包柜。當(dāng)顧客需要取包時(shí)，要將只要將之前輸入的指紋放置于指紋識別器前方，指。出開箱信號至繼電器將柜門打開，顧客即可將包取出。它具有功能實(shí)用、操作簡便、安。全可靠、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。

　　

【正文】 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。工作時(shí)由擋塊 和 限位開關(guān)的輪子或觸桿相撞使限位開關(guān)的觸點(diǎn)接通或斷開，常用于控制運(yùn)動(dòng)部件的方向、行程長短、位置。 還可以用來檢測開關(guān)物體是否閉合。我們使用 LJDFJ 型限位開關(guān) ，它的 特點(diǎn) 是： 單棒式探頭 ， 工作穩(wěn)定，感度 好。 不受測定物性質(zhì)的影響，安裝后無須調(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（同類比為最短），抗重荷、安全可靠、壽命長 。 依據(jù)所測定對象不同，可調(diào)整測定感度（高、中、低） 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 使用 15A 大容量接點(diǎn)繼電器開關(guān)，可直接實(shí)行對電機(jī)控制 。 （ 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?，這里我們用普通的按鍵開關(guān)，用 4 個(gè)按鍵來控制 4個(gè)柜門的關(guān)閉，然后一個(gè)按鍵為存包鍵，一個(gè)為取包鍵，最后一個(gè)為復(fù)位鍵。剩下的一個(gè)為整個(gè)系統(tǒng)的開關(guān)。 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。 （ 1） 顯示部分設(shè)計(jì) 隨著儀器、儀表智能化、多功能化的要求，液晶顯示器以其體積小、功耗低、接口方便等優(yōu)點(diǎn)在顯示器市場中脫穎而出，取代了傳統(tǒng)的 LED、 CRT 等顯示方式而成為現(xiàn)代顯示技術(shù)發(fā)展的主流。 系統(tǒng)采用液晶顯示器（ LCD），液晶顯示器是一種被動(dòng)式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線通過方向的特性，而達(dá)到白底黑字或者黑底白字顯示的目的。液晶顯示器在 單片機(jī)系統(tǒng)中作為輸出器被廣泛使用有以下原因： ① 顯示質(zhì)量高 ② 數(shù)字接口 ③ 體積小、重量輕 ④ 功率消耗小 LCD 的顯示原理： 在 LCD 顯示器的上下兩電極間加有液晶材料，液晶分子呈平行排列，具有旋光性，平華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 時(shí)呈透明態(tài)，當(dāng)上下電極間加上一定電壓時(shí)，液晶分子轉(zhuǎn)成垂直排列，失去旋光性而呈黑色。 LCD 顯示分為筆段型、點(diǎn)陣字符型、點(diǎn)陣圖形型。本設(shè)計(jì)采用點(diǎn)陣字式 LCD 顯示器。要使用本顯示器，必須有相應(yīng)的 LCD 控制器，驅(qū)動(dòng)器來對 LCD 顯示器進(jìn)行掃描、驅(qū)動(dòng)，以及一定空間的 ROM 和 RAM 來存儲寫入的命令和顯示字符的點(diǎn)陣?，F(xiàn)在人們已經(jīng)將 LCD 控制器、驅(qū)動(dòng)器、 RAM、 ROM和 LCD顯示器用 PCB連接到一起，稱為液晶顯示模塊 LCM（ LCD Module）。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)接口簡單，使用靈活方便。 在這里我們選用 LCM045 型號顯示器，它的基本結(jié)構(gòu)如下： （ 1）液晶板 在液晶板上排列著若干 5 10點(diǎn)陣的字符顯示位，沒個(gè)顯示位可以顯示 1個(gè)字符。 （ 2）模塊電路 模塊電路是由控制器 HD44780、驅(qū)動(dòng)器 HD44100 及幾個(gè)電阻電容組成的。 HD44100 是擴(kuò)展顯示字符位用的。 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)和指令可以對顯示方式和顯示內(nèi)容做出選擇。 （ 3）驅(qū)動(dòng)器和控制器 驅(qū)動(dòng)器 HD44100 是用低功耗 CMOS 技術(shù)制造的大規(guī)模 LCD 驅(qū)動(dòng) IC。它即可以當(dāng)行驅(qū)動(dòng)，也可以當(dāng)列驅(qū)動(dòng)，由 20 2bit 二進(jìn)制移位寄存器、 20 2bit 數(shù)據(jù)寄存器和 20 2bit 驅(qū)動(dòng)器組成。 表 引線功能 引 角 號 符 號 名 稱 功 能 1 VSS 地 0V 2 VDD 電路電源 5V177。 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。應(yīng)用 HD44780，用戶能用少量元件就可以組成一個(gè)完整點(diǎn)陣 LCD 系統(tǒng)。 圖 LCD與單片機(jī)連接圖 （ 2） 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 存包柜由若干個(gè)獨(dú)立分隔的鐵殼箱體組成。每個(gè)箱體的門都是由一個(gè)電磁線圈控制的，當(dāng)單片機(jī)接受到密碼檢測信號，并且密碼正確，就會給電磁線圈一個(gè)信號使電磁線圈的電，吸動(dòng)鎖扣，箱門就自動(dòng)打開。當(dāng)箱門關(guān)閉的時(shí)候，鎖扣被推上，箱門就可靠的鎖住。在這里我們使用 DSNY 電磁鎖。 DSN 型電磁鎖的結(jié)構(gòu)原理： DSN 電磁縮是 由電氣和機(jī)械兩部組成。電氣部分：開鎖指示燈、電源按鈕、電磁鐵線圈 。 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)。 它的接線原理圖如圖 7 14 DB0 DB7 8 位數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù)傳輸 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 工作原理： H（開鎖指示燈） R（限流電阻） S（電源按鈕） L（電磁鐵線圈） KA（閉鎖接點(diǎn)） 當(dāng)閉鎖接點(diǎn)接通后，按下電源按鈕，指示燈亮，電磁鐵的線圈通電，鐵芯往下吸解除鎖栓受控，用手撥動(dòng)開鎖鈕帶動(dòng)鎖栓即可開鎖。完成上述開鎖合，鎖栓自動(dòng)復(fù)位并保持鎖定位置。當(dāng)閉鎖接點(diǎn)不接通，則不能開鎖。在特殊情況下，如電磁鐵失壓（無電源）或應(yīng)急解鎖可用專用鎖匙實(shí)現(xiàn)開鎖。 驅(qū)動(dòng)電路連接圖如圖 圖 電磁鎖驅(qū)動(dòng)電路 （ 3） 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 顧客在存包的時(shí)候很容易出現(xiàn)存完包或則是取完包忘記關(guān)門的現(xiàn)象，我們在這里設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)報(bào) 警裝置，可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提醒顧客關(guān)好柜門。 LM555 是美國國家半導(dǎo)體公司的時(shí)基電路。我國和世界各大集成電路生產(chǎn)商均有同類產(chǎn)品可供選用，是使用極為廣泛的電源 AC/DC 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 一種通用集成電路。 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，被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中。 LM555 時(shí)基電路有雙極型和 CMOS 型兩種。 LM555 屬于雙極型。優(yōu)點(diǎn)是輸出功率大，驅(qū)動(dòng)電流達(dá) 200mA。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。 LM555 的引腳圖如圖 圖 LM555引腳圖 LM555 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 圖 LM555的內(nèi)部功能 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 電路特點(diǎn) LM555 時(shí)基電路內(nèi)部由分壓器、比較器、觸發(fā)器、輸出管和放電管等組成，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。其中 6 腳為閥值端（ TH），是上比較器的輸入。 2 腳為觸發(fā)端（ TR），是下比較器的輸入。 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。 7 腳為放電端（ DIS），是內(nèi)部放電管的輸出，它有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定。 4 腳為復(fù)位端（ R），叫上低電平（ ）時(shí)可使輸出端為低電平。 5 腳為控制電壓端 (CV )，可以用它來改變上下觸發(fā)電平值。 8 腳為電源（ VCC），1 腳為地（ GND）。 這個(gè)特殊的 RS 觸發(fā)器有兩個(gè)特點(diǎn)：（ 1）兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低：置零端 R 即閥值端 TH 要求高電平，而置位端 S 即觸發(fā)端 TR 則要求低電平。（ 2）兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平，也就是使它們翻轉(zhuǎn)的閥值電壓值也不同，當(dāng) CV 端不接控制電壓是，對 TH（ R） 端來講， 2/3VCC 是高電平 1， 2/3VCC 是低電平 0；而對 TR（ S）端來講， 1/3VCC 是高電平 1， 1/3VCC 是低電平 0。如果在控制端 CV 加上控制電壓 VC，這時(shí)上觸發(fā)電平就變成 VC 值，而下觸發(fā)電平則變成 1/2VC?？梢姼淖兛刂贫说目刂齐妷褐悼梢愿淖兩舷掠|發(fā)電平值。 （ 4） 開箱電路設(shè)計(jì) 開箱控制電路功能用來打開箱鎖。 該系統(tǒng)共控制 4 個(gè)存包柜，其中使用了 AT89S52 的 接線口作為輸出，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)，并用燈來顯示門的閉合與否。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。如圖 李少鵬：基于單片機(jī)的自動(dòng)存包系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 圖 箱柜設(shè)計(jì)圖 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(dòng)銜鐵的動(dòng)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(dòng)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(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) ” 。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。 磁簧繼電器是以線圈產(chǎn)生磁場將磁簧管作動(dòng)之繼電器， 為一種線圈傳感裝置。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。 當(dāng)整塊鐵磁金屬或者其它導(dǎo)磁物質(zhì)與之靠近的時(shí)候，發(fā)生動(dòng)作，開通或者閉合電路。由永久磁鐵和干簧管組成。永久磁鐵、干簧管固定在一個(gè)不導(dǎo)磁也不帶有磁性的支架上。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。由遠(yuǎn)及近的調(diào)整永久磁鐵與干簧管之間的距離，當(dāng)干簧管剛好發(fā)生動(dòng)作（對于常開的干簧管，變?yōu)殚]合；對于常閉的干簧管，變?yōu)閿嚅_）時(shí)，將磁鐵的位置固定下來。這時(shí)，當(dāng)有整塊導(dǎo)磁材料，例如鐵板同時(shí)靠近磁鐵和干簧管時(shí)，干簧管會再次發(fā)生動(dòng)作，恢復(fù)到?jīng)]有磁場作用時(shí)的狀態(tài)；當(dāng)該鐵板離開時(shí)，干簧管 即發(fā)生相反方向的動(dòng)作。磁簧繼電器結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，觸點(diǎn)為密封狀態(tài)，耐用性高，可以作為機(jī)械設(shè)備的位置限制開關(guān)，也可以用以探測鐵制門、華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 窗等是否在指定位置。 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