【正文】 9。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。_39。 //揚(yáng)聲器sbit gim = P1^7。 //箱柜3開關(guān)sbit boxkey4 = P0^7。 //箱柜1開關(guān)sbit boxkey2 = P0^5。 //箱柜3sbit box4 = P0^3。 //箱柜1sbit box2 = P0^1。該系統(tǒng)的主要應(yīng)用方向即是快遞包裹取件柜，在國外發(fā)達(dá)國家早就已經(jīng)普及完善了，如今中國所投入的快遞包裹取件柜也在大大增加，相信快遞包裹取件柜會不斷的完善擴(kuò)展，遲早有一天快遞包裹取件柜會在中國普及，該系統(tǒng)將會極大的改變快遞物流業(yè)的發(fā)展，提高物流的發(fā)件效率并改變?nèi)藗兩畹姆绞?。故最后選擇了使用運(yùn)算放大器來發(fā)大模擬信號。比如說在擴(kuò)展端口芯片時，一開始擴(kuò)展了I2C芯片兩個端口的地址都取了000，在添加了數(shù)據(jù)存儲芯片24C系列后才意識到了如果芯片的地址是一樣的話，則地址重復(fù)，中斷時會出現(xiàn)紊亂，會影響了整個單片機(jī)的工作。界面提示“歡迎下次使用”，返回到主界面。(5) 取界面按下鍵key=“11”即“取”，輸入6位驗證碼后，若正確，則對應(yīng)箱柜直接打開，若錯誤，則提示輸入錯誤并返回輸入界面，連續(xù)三次錯誤會觸發(fā)報警裝置電路，取件完成后，檢測裝置繼續(xù)檢測，若存在門未關(guān)的情況也會觸發(fā)報警裝置電路。然后進(jìn)入存入物品的界面。進(jìn)入隨機(jī)生成驗證碼的界面。(2) 存界面按下key=10后進(jìn)入“存”界面，“存”界面顯示是否為“普通用戶”或“管理員用戶”。2）最后必須右擊單片機(jī)加載hex文件，開始調(diào)試。 1）進(jìn)入Proteus的ISIS，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單“Debug”，選中“use romote debuger monitor”。設(shè)置好的情形如圖所示，點(diǎn)擊“OK”按鈕即可。6) 設(shè)置通信接口，在“Host”后面添上 “”，如果使用的不是同一臺電腦，則需要在這里添上另一臺電腦的IP地址(另一臺電腦也應(yīng)安裝Proteus)。并且還要點(diǎn)擊一下“Use”前面表明選中的小圓點(diǎn)。(2) Keil與proteus聯(lián)合進(jìn)行調(diào)試步驟，首先是keil的設(shè)置1）首先安裝vdmagdi聯(lián)調(diào)驅(qū)動軟件，然后再進(jìn)行以下設(shè)置2）在Keil軟件上單擊“Project菜單/Options for Target”選項或者點(diǎn)擊工具欄的“option for ta rget”按鈕 。其如圖所示： 檢測柜門是否關(guān)好程序流程圖 五、 Proteus仿真與結(jié)果分析1. 仿真調(diào)試(1) 仿真軟件的介紹由于單片機(jī)的程序設(shè)計需要在特定的編譯器中進(jìn)行，編譯器完成對程序的編譯、鏈接等工作，并生成可執(zhí)行文件。流程圖如下： 檢測柜子內(nèi)有無物體存在程序流程圖7. 檢測取件柜門是否關(guān)好程序流程流程圖檢測取件柜柜門的程序，主要是針對取件后出現(xiàn)柜門未關(guān)的情況時。 鍵盤編程流程圖5. GSM模塊流程圖編寫GSM模塊函數(shù)需要參照GSM接口的通信協(xié)議，單片機(jī)通過串口先給休眠的GSM模塊一個啟動的指令，之后再啟動定時器，協(xié)調(diào)GSM模塊串口波特率以及單片機(jī)串口波特率一致，然后通過AT指令，單片機(jī)再向GSM模塊發(fā)送一個11位的手機(jī)號碼，以及6位驗證碼的數(shù)據(jù)，GSM根據(jù)這些數(shù)據(jù)再向用戶發(fā)送短信，發(fā)送成功之后，再返回給單片機(jī)一個發(fā)送成功的信號，具體流程見圖。顯示流程圖如下： LCD顯示界面流程圖4. 矩陣鍵盤流程圖系統(tǒng)設(shè)有12個按鍵，分別是0~9以及“取”和“存”兩個功能鍵，采用方式為行列式矩陣鍵盤的方式進(jìn)行連接，將按鍵模塊分別編寫成子函數(shù)，不斷重復(fù)的執(zhí)行，以獲取使用者輸入，子函數(shù)中通過設(shè)一個變量key來進(jìn)行存儲，默認(rèn)key為12，每一個按鍵設(shè)有一個鍵值對應(yīng)，數(shù)字鍵0~9鍵值可直接標(biāo)記為0~9，“取”鍵設(shè)為10，“存”鍵則可以設(shè)為11，待子函數(shù)的調(diào)用結(jié)束后，返回key的值傳給主函數(shù)，若鍵值為12則會表示沒有按鍵輸入，主函數(shù)會根據(jù)不同的鍵值，依次返回執(zhí)行不同的程序段，用來控制各全局變量的變化以及各個界面之間的切換。 液晶顯示屏LCD的初始化流程圖由于proteus仿真軟件中LCD13864并沒有自帶字庫，所以在顯示部分采用了描點(diǎn)的方式顯示，內(nèi)容主要的分成了兩個部分，一個部分是顯示字符（字母、數(shù)字、符號），如“，”，“1”，“：”，只占用大小為8*16，一個部分是顯示漢字的，則需要16*16的大小來顯示了，在編寫程序時也需要兩種函數(shù)實現(xiàn)，編程時將個不同顯示界面的函數(shù)于主函數(shù)分開。而LCD的工作過程如下分析：液晶顯示LCD屏的初始化，首先先開顯示，在顯示開時開始清屏，然后系統(tǒng)會進(jìn)行頁設(shè)置，進(jìn)行列設(shè)置，然后起始行設(shè)置等。2. 主程序流程圖分析了系統(tǒng)軟件思想之后，系統(tǒng)框架下的主程序流程圖見下圖。由此完成一個取件過程。當(dāng)有人按下“取包”功能鍵時，系統(tǒng)液晶顯示屏LCD首先顯示兩個權(quán)限，是否是“管理員”或者是“普通取件” （每個操作界面都可以選擇“確定”“取消”），一般的取件用戶則顯示界面輸入取件驗證碼，輸入后系統(tǒng)根據(jù)輸入驗證碼的前兩位確定柜門，取出對應(yīng)柜子的密碼，與用戶輸入的密碼進(jìn)行核對，如輸入錯誤，則提示并再次重新輸入，若三次均錯，則系統(tǒng)將其視為非法操作直接啟動揚(yáng)聲器報警，并于短期內(nèi)鍵盤不得輸入。四、 系統(tǒng)軟件設(shè)計1. 系統(tǒng)軟件設(shè)計主要思想系統(tǒng)在運(yùn)行時，首先液晶顯示屏LCD進(jìn)行初始化，同時再對系統(tǒng)中各個變量進(jìn)行初始化，之后不間斷的掃描鍵盤模塊是否存在按鍵按下的情況，根據(jù)接受的信號不同，對應(yīng)相應(yīng)的模塊輸入執(zhí)行，顯示出LCD屏不同信號下應(yīng)該顯示的文本。 非法操作時報警裝置以上就是本系統(tǒng)硬件電路的各個控制電路的設(shè)計電路，總體概括來說，P1口主要接了電控鎖和仿真SD卡電路，P3口采用I2C總線進(jìn)行了端口擴(kuò)展，擴(kuò)展的端口用于了檢測模塊接口電路的連接，同時也是液晶顯示LCD的接口電路端口，P2則是單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，內(nèi)部時鐘和復(fù)位電路，以及鍵盤的輸入和數(shù)據(jù)存儲芯片的接口，這里不再贅言，系統(tǒng)加上軟件編程，使各電路更加的分時有序工作。(12) 揚(yáng)聲器報警電路設(shè)計本設(shè)計電路會在快遞包裹取件柜存在非法操作時工作，考慮到由于單片機(jī)各個端口的驅(qū)動能力都較弱，電流極小,就算是帶有強(qiáng)上拉功能的單片機(jī),一般也就只能夠有20mA的驅(qū)動能力,所以很難做到把一個揚(yáng)聲器的聲音驅(qū)動的很響亮,于是在該電路設(shè)計過程中，大家一般都是選擇外加三極管,MOS管（半導(dǎo)體管）甚至是用更加專業(yè)芯片來對揚(yáng)聲器進(jìn)行驅(qū)動。(11) SD卡的接口電路設(shè)計 SD卡的接口電路硬件設(shè)計 上圖則表示為SD卡的接口電路，由于proteus中無法實現(xiàn)插入真正的卡，故選擇了一個卡套來模擬SD卡。使用Text模式進(jìn)行收發(fā)短信的代碼編程簡單，實現(xiàn)起來相對十分容易，但是其主要缺陷為不能發(fā)送中文形式的文本短信，只能發(fā)送英文短信；而PDU模式不僅可以發(fā)送英文短信，同時也支持中文短信的發(fā)送。TC35i與AT89C52的硬件接口電路如圖所示。其內(nèi)部已設(shè)有SIM卡與GSM模塊的連接電路，設(shè)置了對應(yīng)卡槽，單片機(jī)只需要將52單片機(jī)的RXD和TXD兩個串行口， 和GSM_TXD連接，完成數(shù)據(jù)之間的傳輸，另外在TC35i的15腳IGT上，至少維持100ms的低電平變成高電平，才能正常啟動TC35i模塊。通過GSM 模塊上的40針ZIF連接器與移動設(shè)備連接，ZIF連接器上連接設(shè)有數(shù)據(jù)、電源線、音頻信號、控制及移動設(shè)備用來組成人機(jī)接口 ,與GIM模塊的串口通信則通過ZIF連接器來實現(xiàn)。下圖是 TC35 模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原理框圖 ,它主要是包含了GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、ZIF連接器、閃存、供電模塊(ASIC) 、天線接器六大部分。這種無線模塊功能可以與TC35兼容，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，用戶產(chǎn)品的尺寸大大縮小。本電路中的三極管的作用相當(dāng)于上個電路的運(yùn)算放大器，由于三極管起到放大電流的作用，三極管放大器要想有放大作用必須處在其工作狀態(tài)，在本設(shè)計中使用的三極管Q5是PNP型的，故要保證發(fā)射極電壓大于基極電壓，基極電壓大于集電極電壓，所以在電源到基極的電路之間并聯(lián)了電阻起到分壓作用，使得發(fā)射極電壓大于基極電壓。 B）快遞包裹取件柜柜門是否關(guān)好 檢測取件柜門是否關(guān)好顯然，這部分的檢測模塊是為了檢測快遞包裹取件柜的門有沒有關(guān)好，在沒有關(guān)好的情況下，電路處于低電平，通過程序控制觸發(fā)揚(yáng)聲器報警電路來鳴響做到提醒的作用。電路中的R2電阻值較R1小一些，是為了更容易的檢測出輕的物品；一般情況，電阻的標(biāo)稱值與真實值不等，所以需要在R20上串聯(lián)一個小阻值的可調(diào)電阻。本電路高電平時，即快遞包裹取件柜內(nèi)不存在物體；低電平時，單片機(jī)工作，意味著取件柜里存在物體。 12位矩陣式鍵盤電路(9) 檢測模塊硬件電路（物品是否在柜內(nèi)或者門是否關(guān)緊）本設(shè)計在檢測裝置模塊，共有兩大功能分類：一個是用來檢測快遞包裹取件柜內(nèi)部是否有物品，另外一個是用來檢測快遞包裹取件柜的門有沒有關(guān)好，同樣的都采用了運(yùn)算放大器中的比較放大器將模數(shù)量轉(zhuǎn)變成了開關(guān)量，由于仿真了四個快遞包裹取件柜的柜子，所以也都設(shè)計了4個。如圖10所示，該系統(tǒng)即快遞包裹取件柜的用戶鍵盤輸入提供了0到9十個數(shù)字鍵，以及“存”和“取”兩個功能鍵，共十二個鍵來完成信息輸入，由于單片機(jī)I/O口的珍貴，故采用12位行列式矩陣鍵盤方式，完全做到了節(jié)省I/O口的使用。(8) 12位矩陣式鍵盤電路本設(shè)計所需輸入按鍵較多，本系統(tǒng)采用了常用的12位矩陣式鍵盤，工作方式采用的是軟件編程掃描矩陣鍵盤。 (7) 數(shù)據(jù)存儲芯片電路設(shè)計 數(shù)據(jù)存儲電路本設(shè)計電路采用了數(shù)據(jù)存儲芯片24C系列的24C32A，用來存儲一些關(guān)鍵信息，SCK和SDA并聯(lián)連接I2C擴(kuò)展芯片的SCL端線和SDA端線。 LCD各引腳功能使用P2口作為數(shù)據(jù)的傳輸端口與LCD12864的DB0～DB7引腳相連，控制端與P3口引腳相接，讀寫選擇端R/，根據(jù)LCD12864通信協(xié)議，采用單片機(jī)C語言來編寫程序達(dá)到控制LCD顯示的預(yù)期效果。二極管D主要起到了保護(hù)的作用。采用了G2RL14ECFDC12型的功率放大器，可承受250V的交變電壓以及16A的電流。(3) 外部時鐘電路設(shè)計 外部時鐘電路設(shè)計 外部時鐘電路采用的是上文中提到的DS1307芯片，該芯片使用了I2C總線技術(shù)擴(kuò)展的SCL的AA線和SDA的AB線，分別并聯(lián)了P3口擴(kuò)展芯片的SCL端線和SDA端線，達(dá)到了記錄日期，時分秒的目的。(2) 電源電路設(shè)計 電源內(nèi)部電路硬件電路設(shè)計本設(shè)計中采用的電源主要是5V電壓，所以采用7805芯片（是常用的三端穩(wěn)壓器件）使輸出電壓為5v。取件人在取物時，按“取物”鍵，進(jìn)入用戶的界面，通過鍵盤輸入短信驗證密碼，使相應(yīng)的箱子打開，取走物件。2. 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(1) 系統(tǒng)基本框架 快遞包裹取件柜系統(tǒng)框架如圖所示，以AT89C52為硬件電路核心控制的芯片，12位矩陣鍵盤作為系統(tǒng)輸入，輸出則用液晶LCD12864顯示屏，使用電控鎖控制柜門的開關(guān)，硬件檢測電路來模擬檢測門柜是否關(guān)好，柜內(nèi)是否有物體已放入，揚(yáng)聲器負(fù)責(zé)非法操作發(fā)生時的報警電路，GSM模塊負(fù)責(zé)發(fā)送驗證碼短信給取件人，以及搭載的外部存儲SD卡，和對必要信息的記錄。 PCF8574功能框圖它還帶有一條中斷接線INT可與MCU的中斷邏輯相連。 DS1307硬件電路(3) 擴(kuò)展芯片PCF8574PCF8574是一款帶I2C總線,具有CMOS電路的芯片，是PHILIPS公司推出的。(2) 外部時鐘芯片DS1307DS1307是I2C總線接口實時的時鐘芯片，可獨(dú)立于CPU工作，同時計時準(zhǔn)確，還有備用電池引腳以防主電源掉電情況下無法工作的情況，有產(chǎn)生年月日時分秒的功能，閏年還可自動調(diào)整，內(nèi)部還具有集成一定容量、具有斷電保護(hù)特性的RAM，可以保存一些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。 P3口各個引腳的第二功能 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通(RD)外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通(WR)定時/計數(shù)器1的外部輸入口(T1)定時/計數(shù)器0的外部輸入口(T0)外部中斷0(INT0)串行輸出口(TXD) P3口能帶3個或4個TTL負(fù)載（即輸出端連接的是使用雙極晶體管的數(shù)字電路）。本設(shè)計涉及使用了I2C總線擴(kuò)展技術(shù)，用了P3口的第二功能,于是這里著重講一下P3口的結(jié)構(gòu)與功能。是一種微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。三、 系統(tǒng)硬件設(shè)計1. 系統(tǒng)部分硬件介紹(1) AT89C52本設(shè)計采用的51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)與其他系列單片機(jī)無異，均有CPU、內(nèi)部存儲器、定時/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)控制器、并行I/O口，全雙工串行口及OSC時鐘電路。且78系列的穩(wěn)壓管外部電路組成穩(wěn)壓電源時所需要的外部組件極少，在一定程度上有助于設(shè)計電路的簡潔化。3%和177。器件有良好的溫度系數(shù)，因此產(chǎn)品的應(yīng)用范圍很廣泛。在穩(wěn)壓器的選擇上，由于7805三端穩(wěn)壓IC內(nèi)部電路具有過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)功能，這使它的性能很穩(wěn)定?？紤]到單片機(jī)的引腳端口數(shù)量，操作速度也并沒有很高要求，為了節(jié)約引腳端口的使用數(shù)量，本設(shè)計中采用了行列式矩陣鍵盤，只需要使用7個引腳端口。鍵盤從硬件結(jié)構(gòu)上分類，可分為并行接口的立式鍵盤結(jié)構(gòu)和行列式矩陣鍵盤。鍵盤電路也可以通過鍵盤驅(qū)動顯示芯片實現(xiàn)。2. 系統(tǒng)設(shè)計方案比較與論證(1) 控制器的方案選擇比較本設(shè)計本身即需要使用單片機(jī)來作為主控制器，并且由于單片機(jī)可以高效快捷且較方便的將軟件程序與硬件電路相互結(jié)合，在修改物件時也較為便捷，同時可以使用proteus來進(jìn)行設(shè)計仿真的需求，在其基礎(chǔ)上，通過改變軟件程序也可達(dá)到升級換代的作用，加上快遞包裹取件柜系統(tǒng)本身沒有其它的高標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)系統(tǒng)的總體