基于单片机的自动存包系统设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的自动存包系统设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

态是要存包还是取包，如果是取包的话，就输入密码，然后将包存入箱柜内，然后关门，系统检测是否关门，如果是的话则进行下一步，否则提示未关门。 如果是取包的时候，输入密码后，验证密码的正确与否，正确的话就看箱柜是否关门，否则提示箱柜未关门。 AT89S52 开门 存包 关门 光电开关检测箱内 指纹打印 断电保护 条形码对比扫描 空箱显示 开门 李少鹏：基于单片机的自动存包系统设计 8 图 主程序流程图 开始 初始化 显示空箱 状态判断 存包 存入密码 取包 读取密码 判断门是否关好 判断密码是否正确 报警提示关门 开门 取物关门 判 断门是否关好 报警提示关门 Y N N Y Y N 返回 华科学院本科毕业设计（论文） 9 优点：方便，识别度高， 缺点：容易丢失打印条，因为有条形码扫描和条形码打印这块，所以造价成本比较高，所以不适于本次设计的使用。 非接触 IC 卡电子存包柜方案 以使用者所持 IC 卡（即射频卡）作为寄存的凭证；当使用者进行存物操作时，须先按一下操作键盘中的“存”键再刷卡（即让寄存柜读取卡号），寄存柜先识别是否为该场所的 IC 卡，若不 是则拒绝存物；若是，机器会把该卡号与分配给使用者使用的寄存箱的箱号结合起来，并将信息自动记录下，同时自动打开该箱，供使用者存物，存完后自己关好箱门；取物时，只需须先按一下操作键盘中的“取”键再刷卡，寄存柜将读取的卡号与先前记录下的进行比对，正确后才会打开该箱供使用者取物（同时机器会自动记录当时的时间、卡号以备查询） 优点：识别度高，系统稳定， 缺点： IC 卡不易携带，而且会出现消磁等问题，所以不适于本次设计。 指纹识别电子存包柜方案 以使用者指纹作为寄存的凭证；当使用者进行存物操作时，须先按一 下操作键盘中的“存”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，机器会把该指纹与分配给使用者使用的寄存箱的箱号结合起来，并将信息自动记录下，同时自动打开该箱，供使用者存物，存完后使用者自己关好箱门；取物时，只需须先按一下操作键盘中的“取”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，寄存柜将指纹数据与先前记录下的进行比对，正确后才会打开该 箱供使用者取物（同时机器会自动记录当时的时间、指纹以备查询） 李少鹏：基于单片机的自动存包系统设计 10 图 设计框图 优点：识别度高，没有多余的东西，方便，容易使用，成本相比 较而言较低，所以本次设计运用该方案。 2． 3 输出端方案的选择 光电开关与电磁阀方案 红外线光电开关（光电传感器）是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。 开箱控制电路功能用来打开箱锁。 该系统共控制 24 个存包柜，其中使用了 8255A 的PA、 PB、 PC 三口的 24 跟口线作为输出，输出信号经三极管放大后驱动电磁锁动作，从而将箱锁打开。 同时在箱的门沿上还装有限位开关，来检测门的闭合与否。 并在适当的时候来进行报警，提醒 顾客关好柜门。 为了保证安全，锁簧需要有较强的弹力。 电磁锁的驱动功率需要 20W 以上，可以采用 20V 直流电源，产生 1A 的驱动电流，为加强驱动功率，采用二级直流放大。 在这里我们使用 DSNY 电磁锁，他的技术指标即参数都能够满足我们的需要。 继电器控制方案 电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。 只要在线圈两端加上一AT89S52 开门 存包 关门 继电器检测箱内 指纹录入 断电保护 指纹对比扫描 空箱显示 开门 华科学院本科毕业设计（论文） 11 定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。 当线圈断电后，电磁 的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。 这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。 对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路 通过单片机的指令，控制继电器的导通或者切断，用灯来模拟箱柜的开关。 2． 4 方案总结 通过比较可知，在主控方案选择中，用单片机方案更加容易的实现我的设计；而在输 入设备中，相比较 IC 卡和条形码扫描，我个人认为指纹识别更加方便实用，而且所用资源比较少，性价比更高，所以选择指纹识别作为本次实验的方案；而在输出设备中，我认为继电器方案能够更加明显的显示我的设计，更加容易的实现，综上所述，我的方案定为这样的。 李少鹏：基于单片机的自动存包系统设计 12 华科学院本科毕业设计（论文） 13 第 3章 系统硬件设计 3． 1 系统硬件总体设计 自动存包柜的系统框图如图。 该系统 AT89S52 单片机为核心，还有显示屏及按键，指纹识别器，继电器检测，断电保护等部分。 以使用者指纹作为 寄存的凭证；当使用者进行存物操作时，须先按一下操作键盘中的“存”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，机器会把该指纹与分配给使用者使用的寄存箱的箱号结合起来，并将信息自动记录下，同时自动打开该箱，供使用者存物，存完后使用者自己关好箱门；取物时，只需须先按一下操作键盘中的“取”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，寄存柜将指纹数据与先前记录下的进行比对，正确后才会打开该箱供使用者取物（同时机器会自动记录当时的时间、指纹以备查询） 图 自动存包柜系统框图 根据系统框图， 本 设计的面板设计图如图 所示 AT89S52 开门 存包 关门 继电器检测箱内 指纹录入 断电保护 指纹对比扫描 空箱显示 开门 李少鹏：基于单片机的自动存包系统设计 14 图 面板设计图 3. 2 系统硬件各 单元 设计 3． 2． 1 控制单元设计 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编 程 Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash， 256字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位 定时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允按键 1 按键 2 按键 3 按键 4 灯 灯 灯 灯 继电器 继电器 继电器 继电器 AT89S52 单片机 指纹识别器 显示屏 电源接口 存键 取键 复位键 华科学院本科毕业设计（论文） 15 许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工 作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一 切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 P0 口 ： P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 8 个 TTL逻 辑电平。 对 P0 端口写 “1” 时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0口也被作为低 8位地址 /数据复用。 在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。 在flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。 程校验 时，需要外部上拉电阻。 P1 口 ： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 此外， 和 分别作定时器 /计数器 2的外部计数输入（ ）和定时器 /计数器 2 的触发输入（ ）。 在 flash 编程和校验时， P1 口接收低 8位地址字节。 引脚号第二功能： T2（定时器 /计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出 T2EX（定时器 /计数器 T2的捕捉 /重载触发信号和方向控制） MOSI（在系统编程用） MISO（在系统编程用） SCK（在系统编程用） 在该设计中， P1口与显示屏相连，显示出单片机做出的运转。 P2 口 ： P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR） 时， P2 口送出高八位地址。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2口也接收高 8位地址字节和一些控制信号。 在该设计中， P2口与输出的继电器相连，在整个系统中的作用就是作为输出设备的存在。 李少鹏：基于单片机的自动存包系统设计 16 P3 口 ： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p3 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号。 端口引脚第二功能： RXD(串行输入口 ) TXD(串行输出口 ) INTO(外中断 0) INT1(外中断 1) TO(定时 /计数器 0) T1(定时 /计数器 1) WR(外部数据存储器写选通 ) RD(外部数据存储器读选通 ) 此外， P3 口还接收一些用于 FLASH 闪存编程和程序校验的控制信号。 在该设计中， P3口作为输入端存在，接受系统输入的信号。 RST： 复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG： 当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍 以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 FLASH 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部 程序 时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN： 程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89S52 由 外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP： 外部访问允许，欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH）， EA端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA端状态。 如 EA 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储器的指令。 FLASH 存储华科学院本科毕业设计（论文） 17 器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V编程电压 Vpp。 XTAL1： 振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2： 振荡器反相放大器的输出端。 AT89S52 的管脚图见图 整个单片机的内部构成见图 图 AT89S52管脚图 李少鹏：基于单片机的自动存包系统设计 18 图 AT89S52内部组成结构 AT89S52 的工作方式 AT89S52 的工作方式可以分做复位，掉电和低功耗方式等。 （一）、复位方式。