【正文】 F8574可以作為一個單被控器。該系統(tǒng)大致工作流程如下：工作人員在存件時，進入管理者界面，輸入快遞包裹取件柜的密碼，進入存件界面后，工作者通過液晶顯示屏界面輸入單位編號及取件者的手機號碼，單片機會在接收到命令后，掃描系統(tǒng)中是否有空柜，如果未存滿則會打開一個空箱，存入物件后手動關閉，隨后單片機會自動生成四位隨機整數(shù)，結合著箱柜號生成的六位驗證密碼，密碼將會以短信的信息來通過GSM網絡發(fā)送給取件人，然后內部存儲器將會記錄保存過程中的必要信息，方便日后信息查詢以及之后的密碼驗證。若連續(xù)三次發(fā)送密碼輸入錯誤的情況，則揚聲器報警系統(tǒng)啟動報警，同時一定時間內系統(tǒng)進行鎖定，無法進行輸入操作。電源電路采用了變壓器進行變壓，變壓比設置為1:12，則是將220V變?yōu)?8V左右的，經過變壓器再經過橋式整流，將交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，再通過濾波電容C1和C3進行濾波,同時起到分壓作用，最后通過7805進行穩(wěn)壓輸出5V電壓，電容C2的作用是保護電路。(4) 電控鎖裝置電路設計 電控鎖硬件電路設置，由于仿真了四個柜子，故本設計有四個電控鎖以供分別使用。該電控鎖一般處于關閉的狀態(tài)代表著快遞包裹取件柜的鎖是閉合的，電流經過三極管放大器的作用將會使RL1導通，于是電磁鐵L1吸和，此時電控鎖處于開的狀態(tài)，可進行物品存放，或方便管理者檢查判斷物體。(5) 液晶顯示LCD裝置電路設計液晶顯示模塊LCD在便攜式儀器中有廣泛使用, LCD12864含有兩個液晶驅動器，有著畫面顯示清晰, 能耗小，成本低廉, 能顯示8*4個漢字，或者是16*4的符號及數(shù)字，其各引腳功能如下。 LCD液晶顯示電路(6) I2C外圍擴展電路設計 擴展I2C端口引腳電路PCF8574芯片在之前已經提及過，本次設計電路中使用了兩片PCF8574芯片，與另外一個芯片的SDA和SCL并聯(lián)使用，然后A0到A2選接不同的地址確保各芯片地址不會沖突，分別選擇了000和100，擴展了16個引腳端口，解決了本設計出現(xiàn)的I/O引腳不夠用的情況。由于地址不能與PCF8574的兩個芯片地址相同，故選取地址111。在系統(tǒng)開始運行后不間斷的掃描按鍵，來確保不會錯過輸入，軟件主要思路為：單片機會依次的給行線輸出低電平，每次保持其中一行為低電平，其余都為高電平，然后立即檢測列線是否有低電平，若存在則我們就可判斷出是哪一行的那一列的按鍵被按下，用同樣方法進行輪流給各行送低電平，再開始檢測列是否存在低電平，由此掃描全部的按鍵，判斷是否有存在鍵的按下，單片機給不同的鍵設置了不同的鍵值，根據(jù)鍵值來執(zhí)行不同的程序模塊，由此完成設計任務的前提下，節(jié)約了大量I/O口資源，以便于其他模塊的電路進行連接。鍵盤模塊共需要用到7個I/O口。A）快遞包裹取件柜內物體是否存在 檢測物體是否存在硬件電路首先說本電路的目的就是設計一個硬件電路檢測物品是否存在，由于力敏電阻在proteus仿真中并沒有找到，所以使用了熱敏電阻進行代替，但使用了力敏符號FSR來表明，其實際為力敏電阻。本電路原理就是當有物體存于快遞包裹取件柜時，力敏電阻會隨著感受到物體的壓力而降低阻值，由此運算放大器TL034的3端電壓升高，由此輸出一個高電壓，由于LM393比較放大器采用的是是反相接入，此時LM393的電壓3端小于2端的電壓，輸出了一個低電平,單片機工作，低電平則表示物體存在。運算放大器TL034的作用就是放大電壓，確保有物品時可以檢測得到，比較放大器LM393則是將模擬量信號轉化成了開關量。電路工作原理大致為：當光敏傳感器LDR有光照時，電阻自然會隨著光照而降低，通過運算放大器放大電路將模擬信號放大，隨后通過比較放大器3端與比較放大器的2端進行比較，滑動變阻器RV的作用與之前的檢測電路一樣，是為了使感光變化值更加明顯。(10) GSM模塊接口電路本系統(tǒng)采用了的是西門子TC35系列的TC35i。TC35i與RS232數(shù)據(jù)接口、GSM2/2兼容、雙頻（GSM900/GSM1800），該模塊及射頻電路可以和基帶做成一體，給用戶提供了標準的AT命令接口，短消息、傳輸數(shù)據(jù)、語音和傳真等快速、可靠、安全，用戶使用該模塊的的應用開發(fā)以及設計都是極為方便的?；鶐幚砥魇?TC35i核心的模塊 ,主要用來負責處理GSM終端內的語音和數(shù)據(jù)信號,并且還涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有包含的模擬和數(shù)字功能 ,結構的設計和運行完全符合了GSM協(xié)議標準,同時還可以在不加入外接硬件電路的情況下 ,支持FR、EFR和FIR等的語音信道編碼。 TC35內部結構原理框圖TC35i模塊主要由GSM基于處理器、GSM射頻模塊、閃存、天線接口、供電模塊、ZIF連接器六大部分組成[12]。在單片機與TC35i模塊之間需接上7407芯片進行TTL電平的轉換。 TC35i與C52的接口電路硬件設計目前，發(fā)送短消息基本上為Text模式以及PDU(Protocol Data Unit，指協(xié)議數(shù)據(jù)單元)模式共兩種。故一般使用PUD模式編碼，但是由于proteus仿真并不方便進行本部分模塊仿真，無法實現(xiàn)用短信方式發(fā)送消息到手機上，故本設計在這個模塊只是介紹原理，在軟件編程方面，仿真過程時，會在存件人輸入取件人手機號碼后自動的生成隨機碼來進行?？ㄌ椎淖饔弥饕撠熾娖降恼{節(jié)與匹配，使得單片機的輸出TTL電平保持和SD卡的數(shù)據(jù)讀寫的電平一致，由于Proteus仿真效果確實無法看出SD卡模塊實際效果，本設計中不進行SD卡的實際仿真。該電路只用了一個接口，設計采用的三極管也是對電流進行放大的作用，當單片機端口給出低電平時，電路工作，這時便能夠驅動揚聲器報警系統(tǒng)，同時LED燈也會亮與蜂鳴器同時進行提示。在設計過程中，實地考察了目前國內ESM用的快遞包裹取件柜，發(fā)現(xiàn)其實本課題設計還有很多功能模塊可以添加，例如語音模塊，鍵盤的觸屏實現(xiàn)輸入，二維碼掃描收件等功能，實際生活中，快遞包裹取件柜取件柜的實用功能還有很多。當有人按下“存包”功能鍵時，系統(tǒng)液晶顯示屏LCD首先顯示兩個權限，是否是“管理員”或者是“普通存件”（每個操作界面都可以選擇“確定”“取消”）一般用戶選擇“普通存件”后再顯示快遞包裹取件柜的剩余量，程序首先掃描第一個編號的柜子是否是空柜，若是，則顯示有剩余，如不是再掃描下一個柜子是否是空柜，在有剩余柜子的情況下，則可以直接進入下一個界面即顯示存包裹的輸入界面，用戶在輸入手機號碼之后，點擊確定存包，于是系統(tǒng)在程序中按照一定的順序選擇柜門，從第一個柜子開始掃描，是否是空柜，若是，則打開，不是進行下一次掃描，空柜掃面完成后隨機生成09之內的四位數(shù)字，加上柜門號構成六位驗證碼，保存在柜子的密碼數(shù)組里，然后打開對應的電控鎖，在用閉戶放入物品關柜門之后，通過GSM模塊向用戶發(fā)送短信驗證碼，提醒用戶取件，并將其信息進行保存存儲到外部的SD卡中，之后返回主界面。如若正確則打開箱柜，用戶取件后若未關閉箱子，系統(tǒng)啟動揚聲器報警裝置，用戶取件后關閉柜門，成功取件后將會在sd卡中寫入對應物件已被取走相關信息，并對單片機內的標志位和它的無用信息進行復位和清除。系統(tǒng)自動回到主界面。 系統(tǒng)主流程圖3. LCD界面流程圖存包模塊與取包模塊都需要LCD來實現(xiàn)。由于LCD12864的反應速度相對于單片機的操作速度，要快的很多，所以讀/寫檢測可以一開始不做，或者進行的適當延時也來達到檢測效果，考慮到程序設計的嚴謹型，每次對LCD12864進行數(shù)據(jù)的讀寫之前都先判斷一次LCD12864是否存在著進行內部的操作。實際中由于顯示的漢字較多，其種類也相對復雜些，于是選擇了一個函數(shù)專門存放文字，增加了可讀性和可理解性。當程序讀取到列電平有變化后，通過軟件編程的方法去除鍵盤抖動，當按鍵按下后，對key變量附上其相對應的鍵值，之后繼續(xù)進行掃描電平，用來判斷按鍵是否松開，若發(fā)現(xiàn)讀取的電平恢復了正常，即按鍵松開后，才會繼續(xù)操作進行下一步，否則程序就會停在保持這里不動，以此來規(guī)避同一個按鍵鍵值會被多次讀取的情況，導致系統(tǒng)的運行產生出錯。 GSM模塊流程圖6. 檢測取件柜有無物體存在程序流程圖檢測有無物體這個程序，主要是發(fā)生在用戶按下“存”鍵后，程序執(zhí)行掃描后，界面顯示出有無空柜，方便用戶存放快遞包裹。程序流程圖如下： 檢測柜門是否關好程序流程圖8. 報警模塊流程圖電路報警針對的是柜門沒有關好和非法操作（取包裹密碼輸錯超過三次）,主要是通過軟件控制其引腳電平的正負來控制蜂鳴器發(fā)聲，延時的大小可調節(jié)聲調。對于單片機程序的開發(fā)，一般采用keil公司的Vision集成開發(fā)環(huán)境，它支持C51語言的程序設計。3) 彈出窗口，點擊“Debug”按鈕4) 在出現(xiàn)的對話框里在右欄上部的下拉菜單里選中“Proteus VSM Monitor51 Driver”。5) 再點擊“Setting”按鈕。在“Port”后面添 加“8000”。最后將工程編譯，進入調試狀態(tài)，并運行。此后，便可實現(xiàn)Keil與Proteus連接調試。2. 仿真過程(1) 啟動仿真LCD上載入主界面，四個儲物柜均為全部關閉狀態(tài)，此時只有按下鍵盤上的“取”鍵和“存”鍵系統(tǒng)才會響應。若是普通用戶，按入“存”之后再按下數(shù)字鍵0~9則進行輸入手機號碼；若用戶是管理員，則需輸入密碼，密碼確認成功后，根據(jù)想要打開的箱柜編號，按對應的數(shù)字編號打開（取件柜被打開后自動清除密碼）；“取”鍵是返回上一層界面，普通用戶完整輸入手機號碼后，再按“存”鍵確定。(3) 隨機生成驗證碼由于proteus無法完成手機驗證碼短信的發(fā)送，于是選擇使系統(tǒng)隨機生成驗證碼（柜子編號+4位隨機數(shù)）來顯示，代替短信發(fā)送的密碼。(4) 存入物品界面此時驗證碼已發(fā)送，電控鎖會根據(jù)柜子編號相對的打開，在放入物品后，檢測電路會判斷是否關好門，關好之后，電控鎖關閉，界面提示物品放入成功，短信已發(fā)送。取件完成后檢測電路檢測到沒有物品存在則會自動的清除密碼。3. 錯誤分析在硬件電路的設計中，出現(xiàn)了一些問題，在此主要說兩個硬件電路設計產生的錯誤和改正方法。還有在硬件設計檢測電路初期打算利用三極管發(fā)大信號達到信號放大的目的，但是考慮到三極管的工作特性會隨著電流而改變，三級管若處于截止狀態(tài)那么電路出現(xiàn)故障也會影響到了檢測電路的功能。六、 總結本次的畢業(yè)設計課題的研究，針對的是基于AT89C52的快遞包裹取件柜的電腦控制器設計，鑒于仿真軟件proteus有限的仿真功能，未能對GSM模塊以及SD卡模塊進行仿真，但從總體效果上看設計的電路和編寫的語言程序已可以基本的實現(xiàn)該控制系統(tǒng)的控制要求，從實際應用上看，其實應選用更為高級的單片機，例如STM32，來做主控芯片，設計系統(tǒng)還可添加語音模塊，可以使用效果更好的觸摸屏，以及可以通過二維碼掃描物件方便快遞員，在實際生活更需加入攝像頭裝置確定取件人，在投入使用前其實也需要進一步完善和修改。致謝感謝代光輝老師的耐心指導，以及同學們之間的幫助，通過快遞包裹取件柜這個題目，我了解到了快遞包裹取件柜的寄存流程，并對其硬件電路設計以及軟件設計有了具體的了解，完成這個論文題目讓我有著很大的成就感，也感受到快遞包裹取件柜電腦控制器的設計這個課題的未來發(fā)展，世界在不停前進，而我們也可以做到通過不同的努力為大家提供更加方便的生活！參考文獻[1] 華成英，童詩白,模擬電子技術,高等教育出版社， [2] 閻石，數(shù)字電子技術基礎高等教育出版社， [3] 李建忠，單片機原理及應用，西安電子科技大學出版社， [4] 胡漢輝，傳感器技術及應用，科學出版社， [5] 王東鋒，單片機C語言應用100例, 電子工業(yè)出版社，2009 [6] 劉娟 單片機C語言與PROTUES仿真技能實訓，[7] 王長濤等，傳送器原理與應用，人民郵電出版社，[8] 李英順，現(xiàn)代檢測技術，中國水利水電出版社，[9] 楊振江等，智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的新器件及應用，西安電子科技大學出版社，2001附錄1. 附錄一：系統(tǒng)總電路圖2. 附錄二：系統(tǒng)部分程序include include include define uchar unsigned chardefine uint unsigned intsbit box1 = P0^0。 //箱柜2sbit box3 = P0^2。 //箱柜4sbit boxkey1 = P0^4。 //箱柜2開關sbit boxkey3 = P0^6。 //箱柜4開關sbit speaker = P3^2。uchar box_mima[4][6] = {{39。,39。,39。,39。,39。,39。},{39。,39。,39。,39。,39。,39。},{39。,39。,39。,39。,39。,39。},{39。,39。,39。,39。,39。,39。}}。_39。_39。_39。_39。_39。_39。 //記錄輸入密碼uchar haoma[11] = {39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。,39。}。 //當前界面標志uchar box_sign[4] = 0000。 //當前操作箱柜uchar sn = 0。 //記錄前一次界面uchar xx = 0。 //記錄號碼輸入到第幾位uchar matrixkeyscan() //3*4鍵盤掃描函數(shù){ uchar temp。 uchar x = 0。 temp = P1。0xf0。 temp = P1。0xf0。 switch (temp) { case 0xee: key = 1。 case 0xde: key = 2。 case 0xbe: key = 3。 } while (temp != 0xf0) {