超市存包柜智能控制系统设计6

超市存包柜智能控制系统设计6 京 江 学 院 JINGJIANG COLLEGE OF J I A N G S U U N I V E R S I T Y 超市存包柜智能控制系统设计 Supermarkets put automatically pack ark intelligent control system design 学生学号: 3091155053 学生姓名: 徐嘉诚 专业班级: J电信0902 指导教师姓名: 王振宇 指导教师职称: 副教授 2013年 6月 I 超市存包柜智能控制系统设计 专业班级:J电子信息工程0902 学生姓名:徐嘉诚 指导老师:王振宇 职称:副教授 摘要 本文详细介绍了以AT89C51单片机为核心，自动控制柜门的打开，可以同时管理多个存包柜。柜门锁由电磁阀控制，当需要存包的时候，单片机接收到一脉冲信号，并通过系统I/O口发出相应的信号，控制锁柜门的电磁阀将一空箱打开。当需要取包时，要将只要将条码放置到条形码阅读器前方，条形码阅读器采集到条码信息输出相应的高低电平信号传给单片机，系统比较密码一致后，发出开箱信号至电磁阀将柜门打开，即可将包取出。本系统将实现的功能，自动控制柜门的打开，关门后通过打印机打印条码，并自动切纸;通过红外线检测实时显示无物的箱体号。并具有断电保护功能，用红外线检测箱内是否有物品，并报警。 关键词:AT89C51 单片机 条形码阅读器 II Supermarkets put automatically pack ark intelligent control system design Abstract With the improvement of living standards, people for social consumer goods quality and quantity requirements are to increase gradually. In order to better service for the general customers, in some stores, movie theaters, supermarkets public Settings are to be put automatically usually bag ark, it is functional practical, simple operation, safe and reliable, anti-jamming strong sexual characteristics. This paper describes the control system of the domestic auto-save package development status of the problems facing the development. And details of the system microcontroller to do with the controller, can manage a package of counters. Controlled by a solenoid valve cabinet locks, when customers need to save the package, they can keep their own bag to the counter before the press the "open" button, the microcontroller receives a pulse signal, and the system I / O port to issue the appropriate signal, control lock door of the solenoid valve will be an empty box is opened, the customer can deposit bags, and cabinet door. When the customer needs to take when the package is to simply place the barcode in front of bar code readers, bar code readers bar code information collected by the high-low output signals to the appropriate microcontroller, the password system is relatively consistent, the issue out of the box signal to the solenoid valve is the door open, the customer can remove the package. Key words:AT89C51 Microcontroller Bar Code Reader III 目 录 第一章 绪 论 ....................................... 1 1.1 题目来源及课题意义 ........................................ 1 1.2 超市存包柜的发展现状 ...................................... 1 1.3 设计目标及论文结构 ........................................ 1 第二章 系统 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证................................... 3 2.1 超市存包柜控制系统的实现功能及技术要求 .................... 32.2 超市存包柜系统框图 ........................................ 3 2.3 主机电路核心器件的选择 .................................... 4 2.4 光电开关的选择 ............................................ 5 2.5 键盘、显示器接口电路 ...................................... 6 2.6 开箱控制电路 .............................................. 7 2.7 打印机控制电路 ............................................ 7 第三章 系统硬件设计................................. 8 3.1 AT89C51的组成介绍 ......................................... 8 3.2 输入电路设计 ............................................. 11 3.2.1 条码技术介绍 ....................................... 8 3.2.2 限位开关介绍 ...................................... 12 3.2.3 74LS138介绍 ....................................... 13 3.2.4 输入电路连接 ...................................... 13 3.2.5 键盘设计 .......................................... 15 3.3 输出电路设计 ............................................ 16 3.3.1 显示部分设计 .................................... 16 3.3.2 驱动电路设计 .................................... 17 3.3.3 报警电路设计 .................................... 22 第四章 系统软件设计................................. 23 4.1 主程序模块 ............................................... 23 4.2 键输入程序设计 ........................................... 24 4.3 驱动电路程序设计 ......................................... 24 第五章 结 论 ...................................... 25 致 谢 .............................................. 26 参考文献 ............................................. 27 IV 附录A 程序清单 .................................... 28 V 江苏大学本科毕业论文 第一章 绪 论 1.1 题目来源及课题意义 近年来，随着生活水平的提高，人们对于社会消费品的质量和数量的要求也在逐渐增加。为了更好的为广大顾客服务，在一些商场、影院、超市等公共场合通常设置有自动存包柜，它具有功能实用、操作简便、安全可靠、抗干扰性强等特点。顾客可以根据简明清晰的操作说明自行的完成取物品的工作，自助式存取可以避免开放式存包带来的不必要的纠纷，又可以节约人员开支，达到减员增效的目的。同时，存包可以解放顾客的双手，使顾客放开双手，更方便的进行购物。 1.2 超市存包柜的发展现状 下面介绍两种比较常用的超市存包柜。 1.投币式寄存柜 存包:每格箱门上有一机械式投币器装置，存包时先开门，然后放入物品、投币、取钥匙。 取包:钥匙插入投币器，开门、取物品，投币器自动退币。 2.电子密码(条码式)寄存柜 存包:每台共用一个(或每个柜子都自备一个)电子按键，存包先按存键，设备自动打印一张条码纸出来，取条码纸，其中一个箱门会自动打开，放入物品，关上箱门。 取包:条码纸对准扫描窗口轻轻一扫而过，箱门自动打开，取包、关门。 超市存包柜种类繁多，除了以上两种外，还有射频卡电子密码存物柜、指纹存包柜、磁卡式自动存包等。 1.3 设计目标及论文结构 本论文介绍的是条码型自动存包柜，它利用了先进的条码技术，采用条码式密码自动阅读，操作简单，安全性高，得到了广泛的应用。设计的目标:显示空箱，自动打开柜门，条码打印取包，断电保护，报警。论文结构:系统方案论证，软硬件的选择与设计，程序 1 江苏大学本科毕业论文 编写，调试。设计方案:该系统是由AT89C51构成核心控制系统，键盘显示控制部分，执行部分三部分组成，通过对密码的核对完成自动存包取包过程。 2 江苏大学本科毕业论文 第二章 系统方案论证 2.1 超市存包柜控制系统的实现功能及技术要求 本系统采用AT89C51单片机做控制器，可以同时管理24个存包柜。柜门锁由电磁阀控制，当顾客需要存包的时候，可以自行到存包柜前按“开门”键，单片机接收到一脉冲信号，并通过系统I/O口发出相应的信号，控制锁柜门的电磁阀将一空箱打开，顾客即可存包，并将柜门关上。当顾客需要取包时，要将只要将条码放置到条形码阅读器前方，条形码阅读器采集到条码信息输出相应的高低电平信号传给单片机，系统比较密码一致后，发出开箱信号至电磁阀将柜门打开，顾客即可将包取出。 要求本系统具有较高的自动化程度，它是以AT89C51单片机为核心，自动控制柜门的打开，并通过条码技术实施红外线检测开门。关门后通过打印机打印条码，并自动切纸;实时显示无物的箱体号。并具有断电保护功能，用红外线检测箱内是否有物品，并报警。在现实生活中有着积极的作用。 系统的主要技术参数如表2.1 表2.1 工作电压 控制门数 功能1 功能2 功能3 AC220V 24门 显示无物箱号 采用条码红外断电保护，报警 线检测技术 2.2 超市存包柜实物图 超市存包柜的实物图如图2.1。该系统AT89C51单片机为核心，还有显示屏及按键，打印机，红外线检测，断电保护等部分。 3 江苏大学本科毕业论文 图2.1 条形码存包柜实物图 2.3 主机电路核心器件的选择 单片机是在一块硅片上集成了微处理器，存储器和各种输入、输出接口，这样的一块芯片具有一台计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。单片机的优点是体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发也较为容易。目前单片机已经广泛的应用在工业自动化控制，自动检测，智能仪表，家用电器等各个方面。随着单片机的发展趋势，为了满足不同用户的需要，单片机有了很大的改善。 AT89C51是我们常用到的单片机芯片。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机存取数据存储器(ROM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 AT89C51主要性能参数如下: 4 江苏大学本科毕业论文 (1)与MCS-51产品指令系统完全兼容 (2)4K字节可重擦写Flash闪速存储器 (3)1000次擦写周期 (4)全静态操作:0Hz---24MHz (5)三级加密程序存储器 (6)128×8字节内部RAM (7)32个可编程I/O 口线 (8)2个16位定时/计数器 (9)6个中断源 (10)可编程串行UART通道 (11)低功率空闲和掉电模式 AT89C51 功能特性概述: AT89C51提供以下标准功能:4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/0 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可将至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。 2.4 光电开关的选择 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。根据检测方式的不同，红外线光电开关可分为: 1(漫反射式开关 一般来说当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时，我们都选用漫反射式开关。 2(镜反射式光电开关 镜放射光电开关是集发射与接受器于一体，光电开关发射出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关的信号。 5 江苏大学本科毕业论文 3(对射式光电开关 当检测物体是不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。 4.槽式光电开关 槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化，分辨透明与半透明物体。 5.光纤式光电开关 光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线，以实现被检测物体不在相近区域的检测。 传感器也可以使用应变式传感器，他是利用金属的电阻应变效应，将检测物体变形转换成电阻的变化的传感器。当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为电阻丝的应变效应，应变式传感器正是利用了金属丝的这一效应。但是这种传感器的安装不是很方便，而且检测的效果也不是很好，灵敏度不过，很有可能造成错误，给顾客带来不必要的麻烦。 由以上可以很容易的看出在这里我们选用漫反射式光电开关。用它来检测存包柜能是否有物体，并把相应的信号传输给单片机，单片机根据收到的信号可以通过I/O线控制其他的器件工作。 2.5 键盘、显示器接口电路 该系统中键盘的主要功能是用于顾客选择适当的柜来存包，这里我们用4×8矩阵式键盘，用24个按键来控制24个柜门的打开，剩余的8个键可以作为其他控制或用在以后系统的更新使用上，键盘是用AT89C51单片机经74LS373扩展一片8255A构成键盘借口电路的。使用编程扫描方式可以很容易的实现键盘和显示的功能，而且还具有消抖功能。 键盘还可以使用单片机I/O扩展接口芯片8155H来实现，AT89C51外扩一片8155H，8155H的RAM地址为7E00H,7EFFH，I/O口地址为7F00H,7F05H，8155H的PA口为输出口，控制键盘的列线电位，PA口为键扫描口，同时也是显示器的扫描口。在这里我们的系统需要的键盘显示要求不是非常高，只需要要使用8255A即可，如果使用8155H也可以实现键盘显示器的连接，但是很显然就造成了不必要的浪费，所以在这里我们选用通过8255A连接使用的键盘。 6 江苏大学本科毕业论文 2.6 开箱控制电路 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根口线作为输出，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DSN-Y电磁锁，他的技术指标即参数都能够满足我们的需要。 2.7 打印机控制电路 现场印制设备通常有电阵、激光、热敏、以及喷墨打印机设备等。点阵打印机是一种计算机输出设备，用于打印各种拷贝文件，它是重复使用色带的。它只能打出中、低密度的条码符号，适用于小批量的的印制。激光打印机是利用图形感应半导体表面上的充电荷的原理设计的。它可以打印较高、中密度的条码。热敏打印机，这种打印机已经使用多年了，它是最普遍的打印机，热敏打印机的打印过程比较简单，打印的格式灵活，图象质量高，速度快而且成本很低，分辨率高，环境适应性强。它是通过压力和热作用，将油墨转印到其他的介质上，操作十分方便。所以在这里我们完全可以使用热敏式打印机。热敏打印机控制电路的功能是用来驱动打印机系统产生密码。接口要求:Centronics RS-232 RS-422 RS-485 串行端口 IEEE 1284 双向并行 7 江苏大学本科毕业论文 第三章 系统硬件设计 3.1 系统框图 开门关门 存包 打印机打印 条码 红外线检测箱开箱显示 报警 AT89C51 内 扫描条码 有物品开门 开门 断电保护 图3.1 系统框图 3.2 输入电路设计 在自动存包柜的设计中输入部分是十分重要的一个环节，在这里我们需要检测门的限位，检测箱内是否有物体，还有相应的打印密码，并在顾客需要的时候检测密码，并自动打开柜门。还需要显示是否有空箱以及空箱的位置，来为顾客提供选择。 3.2.1 条码技术介绍 条形码是由美国的N(T(Woodland在1949年首先提出的。近年来，随着计算机应用的不断普及，条形码的应用得到了很大的发展。条形码可以标出商品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息，因而在商品流通、图书管理、邮电管理、银行系统等许多领域都得到了广泛的应用。 条形码是由宽度不同、反射率不同的条和空，按照一定的编码规则(码制)编制成的，用以表达一组数字或字母符号信息的图形标识符。即条形码是一组粗细不同，按照一定的规则安排间距的平行线条图形。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条(简称条)和白条(简称空)组成的。如图3.2 8 江苏大学本科毕业论文 图3.2 常见的条码 (1) 条形码的识别原理 由于不同颜色的物体，其反射的可见光的波长不同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜,后，照射到黑白相间的条形码上时，反射光经凸透镜,聚焦后，照射到光电转换器上，于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号，并转换成相应的电信号输出到放大整形电路。白条、黑条的宽度不同，相应的电信号持续时间长短也不同。但是，由光电转换器输出的与条形码的条和空相应的电信号一般仅10,,左右，不能直接使用，因而先要将光电转换器输出的电信号送放大器放大。放大后的电信号仍然是一个模拟电信号，为了避免由条形码中的疵点和污点导致错误信号，在放大电路后需加一整形电路，把模拟信号转换成数字电信号，以便计算机系统能准确判读。整形电路的脉冲数字信号经译码器译成数字、字符信息(它通过识别起始、终止字符来判别出条形码符号的码制及扫描方向;通过测量脉冲数字电信号0、1的数目来判别出条和空的数目。通过测量0、1信号持续的时间来判别条和空的宽度。这样便得到了被辩读的条形码符号的条和空的数目及相应的宽度和所用码制，根据码制所对应的编码规则，便可将条形符号换成相应的数字、字符信息，通过接口电路送给计算机系统进行数据处理与管理，便完成了条形码辨读的全过程。 9 江苏大学本科毕业论文 光源 开关 透镜1 透镜2 条形码 光点 扫描器 转换器 放大整形 译码接口 计算机 电路 电路 系统 图3.3 条码识别系统 (2) 条码识读系统 条码符号是图形化的编码符号，对条码符号的识读就是要借助一定的专用设备，将条码符号中含有的编码信息转换成计算机可以识别的数字信息。条码识读系统是由扫描系统、信号整形、译码三部分组成 在这里我们使用CLV 414型条码检测仪。它的工作参数如下: 扫描方式:单线式，可选光栅式;顶部或侧面阅读 光源头:激光二极管，670nm红光 阅读频率:200-800 Hz 识读能力:每一扫描线上可有1-3个条码;每个阅读周期可读1-10个条码;每线及每周期可辨别3种码制 工作电压:4.5-30 V (功率约2.5W) (3) 条码印制 条码是一种传递信息的特殊图形，它的固有特性决定了印制条码与其他产品不同。条码符号必须符合国家条码标准中对光学、尺寸精度的要求才能顺利地在条码阅读器上正确的扫描识读，因此条码印制技术已经成为了条码结束的重要组成部分。通常我们把用于直接印制条符号的物体叫符号载体，常用的符号载体有普通白纸，不干胶标签纸等。不同的用处对符号载体的性能要求也不同，归纳起来主要有以下几点: 10 江苏大学本科毕业论文 1(符号载体要有一定的强度，以保证在一定的受力条件下，或者接触扫描的时候不至于破碎和发生明显的变形。 2(符号载体要有稳定的物理性能，在一定的温度和压力下，物理形态不发生变化。 3(符号载体要有一定的几何尺寸和形状，印制条码的表面应为光滑表面，能适合光电扫描器的扫描。 4(符号载体要有一定的涂料附着能力，并要求快速干燥。 5(符号载体要有一定的光学特性。当直接利用符号载体的表面做条码的空(或条)的时候，要保证与涂料印制的条或空行形成一定的光学对比度。 条码打印的常用设备有点阵、激光、热敏即喷墨打印设备等。在这里我们选用热敏式打印机Zebra-105SL来打印条码，该打印机具有32为微处理器，配以简单易用的APLII编程语言，可以做到一边打印一边排版，可以在很短的时间内打印出标签。它的分辨率是(解析度: 203dpi(8点/mm),300dpi(12点/mm)。最大列印宽度:104mm最快列印速度:203MM/秒(203dpi),152MM/秒(300dpi)非常适合用于存包柜条码的印制。打印机与AT89C51的连接如图3.5 图3.4 热敏打印机实物图 11 江苏大学本科毕业论文 P1.6 STB P1.7 BUSY 8 P0 D0,D7 图3.5 打印机与AT89C51接口 3.2.2 限位开关介绍 限位开关可以根据运动部件的位置来切换电路。工作时由挡块和限位开关的轮子或触杆相撞使限位开关的触点接通或断开，常用于控制运动部件的方向、行程长短、位置。还可以用来检测开关物体是否闭合。我们使用LJ-DFJ型限位开关，它的特点是: 1、单棒式探头，工作稳定，感度好。 2、不受测定物性质的影响，安装后无须调整，即可稳定投入使用 3、采用压电元件内置于棒体和厚管壁的不锈钢管的探头，消振管仅9mm长(同类比为最短)，抗重荷、安全可靠、寿命长。 4、依据所测定对象不同，可调整测定感度(高、中、低) 5、使用15A大容量接点继电器开关，可直接实行对电机控制。 未撞击 撞击 图3.6 限位开关示意图 12 江苏大学本科毕业论文 3.2.3 74LS138介绍 74LS138是一种3,8译码器，有3个数据输入线，经译码产生8种状态。译码功能如表3.2.1所示，从表3.2.1中可以看出，当译码器的输入为某一编码时其输出就有一个固定的引脚输出为低电平，其余的都为高电平。地址线可以通过74LS138芯片译码后送给对应外设的片选端，通知外设交换数据。AT89C51与74LS138的连接图如图3.7所示。 C1C21uF1uFX1 CRYSTAL U11939C3XTAL1P0.0/AD0381uFP0.1/AD137P0.2/AD21836XTAL2P0.3/AD335P0.4/AD434P0.5/AD533R1P0.6/AD693210kRSTP0.7/AD721P2.0/A822P2.1/A923P2.2/A102924PSENP2.3/A11U23025ALEP2.4/A123126115EAP2.5/A13AY027214R2BY1P2.6/A1428313P2.7/A15CY212Y31101110kP1.0P3.0/RXDY4211610E1Y5P1.1P3.1/TXD31249P1.2P3.2/INT0E2Y641357P1.3P3.3/INT1E3Y7514P1.4P3.4/T061574LS138P1.5P3.5/T1716P1.6P3.6/WR817P1.7P3.7/RDAT89C51 图3.7 AT89C51与74LS138接口电路仿真 3.2.4 输入电路连接 由于输入电路很多，每一组都有一个控制端，所以在这里我们使用74LS244来进行扩展。74LS244是三态输出的八缓冲器，由2组、每组四路输入、输出构成。每组有一个控制端，由控制端的高或低电平决定该组数据被接通还是断开，功能表如下表所示。 13 江苏大学本科毕业论文 表 3.1 74LS244功能表 输 入 输 出 A Y G L L L L H H H X X H—高电平 L—低电平 X—任意 Z—高阻 将1、2通过或门接到单片机的输出口上，1A1,1A4、2A1,A4接到光电传感器上，GG 1Y1,1Y4、2Y1,2Y4接到AT89C51的输入端。光电传感器输入信号接线图和限位开关输入 信号的接线图分别如图3.8，图3.9所示 图3.8 光电传感器与74LS244接口电路 14 江苏大学本科毕业论文 图3.9 限位开关与74LS244接口电路 3.2.5 键盘设计 键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传输命令等功能，是人工干预单片机的主要手段。键盘实际是一组按键开关的集合。通常，键盘所用的开关为机械弹性开关，均利用了机械触点的合、断作用。 键盘的闭合与否，反映在行线输出电压上就是呈现出高电平或低电平，如果高电平表示断开的话，那么低电平就表示键闭合，所以通过对行线电平的高低状态的检测，便可以确认按键按下与否。 常用的键盘接口分为独立式按键接口和矩阵式键盘接口。我们在这里选用矩阵式键盘接口。 矩阵式键盘工作原理:按键设置在行、列线交点上，行列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V电源上。平时无按键按下时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平如果为低电平，则行线电平为低电平;列线电平如果为高，则行线电平也为高电平。这是识别矩阵键盘按键是否被按下的关键所在。由于矩阵键盘中行、列线为多键共用，各按键均影响该键所在行和列的电平。因此各按键彼此将互相发生影响，所以必须将行、列线信号配合起来并作适当的处理，才能确定闭合键的位置。 15 江苏大学本科毕业论文 3.3 输出电路设计 在输出电路中包含了显示部分，驱动部分，报警部分，下面详细介绍各部分的功能及工作过程。 3.3.1 显示部分设计 随着仪器、仪表智能化、多功能化的要求，液晶显示器以其体积小、功耗低、接口方便等优点在显示器市场中脱颖而出，取代了传统的LED、CRT等显示方式而成为现代显示技术发展的主流。 )，液晶显示器是一种被动式的显示器，即液晶本身并不发系统采用液晶显示器(LCD 光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，而达到白底黑字或者黑底白字显示的目的。液晶显示器在单片机系统中作为输出器被广泛使用有以下原因: ? 显示质量高 ? 数字接口 ? 体积小、重量轻 ? 功率消耗小 LCD的显示原理: 在LCD显示器的上下两电极间加有液晶材料，液晶分子呈平行排列，具有旋光性，平时呈透明态，当上下电极间加上一定电压时，液晶分子转成垂直排列，失去旋光性而呈黑色。 LCD显示分为笔段型、点阵字符型、点阵图形型。本设计采用点阵字式LCD显示器。要使用本显示器，必须有相应的LCD控制器，驱动器来对LCD显示器进行扫描、驱动，以及一定空间的ROM和RAM来存储写入的命令和显示字符的点阵。现在人们已经将LCD控制器、驱动器、RAM、ROM和LCD显示器用PCB连接到一起，称为液晶显示模块LCM(LCD Module)。使用者只要想LCM送入相应的命令和数据就可以实现所需要的显示，这种模块与单片机接口简单，使用灵活方便。 在这里我们选用LCM045型号显示器，它的基本结构如下: (1)液晶板 16 江苏大学本科毕业论文 在液晶板上排列着若干5×10点阵的字符显示位，每个显示位可以显示1个字符。 (2)模块电路 模块电路是由控制器HD44780、驱动器HD44100及几个电阻电容组成的。HD44100是扩展显示字符位用的。PCB上有14个引脚，其中有8条数据线，3条控制线，通过送入数据和指令可以对显示方式和显示内容做出选择。 (3)驱动器和控制器 驱动器HD44100是用低功耗CMOS技术制造的大规模LCD驱动IC。它即可以当行驱动，也可以当列驱动，由20×2bit二进制移位寄存器、20×2bit数据寄存器和20×2bit驱动器组成。 LCD控制器HD44780是用低功耗CMOS技术制造的大规模模点阵LCD控制器(兼带驱动 /8位微处理器相连，它能使点阵LCD显示大小写英文字母，数字和符号。应用器)和4位 HD44780，用户能用少量元件就可以组成一个完整点阵LCD系统。 1VSSC22VDD31uFVEEX14RSU15CRYSTALLCD1RW19396XTAL1P0.0/AD0ELM016L38C3P0.1/AD13771uFP0.2/AD2D018368XTAL2P0.3/AD3D1359P0.4/AD4D23410P0.5/AD5D33311P0.6/AD6D493212RSTP0.7/AD7D513D62114P2.0/A8D722R1P2.1/A923C110kP2.2/A1029241uFPSENP2.3/A113025ALEP2.4/A123126EAP2.5/A1327P2.6/A1428P2.7/A15110R2P1.0P3.0/RXD21110kP1.1P3.1/TXD312P1.2P3.2/INT0413P1.3P3.3/INT1514P1.4P3.4/T0615P1.5P3.5/T1716P1.6P3.6/WR817P1.7P3.7/RDAT89C51 图3.10 AT89C51与显示器仿真 3.3.2 驱动电路设计 存包柜由若干个独立分隔的铁壳箱体组成。每个箱体的门都是由一个电磁线圈控制 17 江苏大学本科毕业论文 的，当单片机接受到密码检测信号，并且密码正确，就会给电磁线圈一个信号使电磁线圈的电，吸动锁扣，箱门就自动打开。当箱门关闭的时候，锁扣被推上，箱门就可靠的锁住。在这里我们使用DSN-Y电磁锁。 DSN型电磁锁的结构原理: DSN电磁缩是由电气和机械两部组成。电气部分:开锁指示灯、电源按钮、电磁铁线圈。机械部分:外壳、锁栓、复位弹簧、开锁钮、解锁机构、电磁铁机构。机械示意图3.11 图3.11 电磁锁机械示意图 工作原理: H(开锁指示灯) R(限流电阻) S(电源按钮)L(电磁铁线圈) KA(闭锁接点) 当闭锁接点接通后，按下电源按钮，指示灯亮，电磁铁的线圈通电，铁芯往下吸解除锁栓受控，用手拨动开锁钮带动锁栓即可开锁。完成上述开锁合，锁栓自动复位并保持锁定位置。当闭锁接点不接通，则不能开锁。在特殊情况下，如电磁铁失压(无电源)或应急解锁可用专用锁匙实现开锁。驱动电路连接图如图3.12 18 江苏大学本科毕业论文 图3.12 电磁锁驱动电路 3.3.3 报警电路设计 顾客在存包的时候很容易出现存完包或则是取完包忘记关门的现象，我们在这里设计一个自动报警装置，可以在适当的时候提醒顾客关好柜门。LM555是美国国家半导体公司的时基电路。我国和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一种通用集成电路。LM555功能强大、使用灵活、适用范围宽，可用来产生时间延迟和多种脉冲信号，被广泛用于各种电子产品中。 LM555 时基电路有双极型和 CMOS 型两种。LM555属于双极型。优点是输出功率大，驱动电流达 200mA。而另一种 CMOS 型的优点是功耗低、电源电压低、输入阻抗高，但输出功率要小得多，输出驱动电流只有几毫安。 LM555的报警电路如图3.13 19 江苏大学本科毕业论文 图3.13 LM555报警电路 LM555 时基电路内部由分压器、比较器、触发器、输出管和放电管等组成，是模拟电路和数字电路的混合体。其中 6 脚为阀值端(TH)，是上比较器的输入。2 脚为触发端(TR)，是下比较器的输入。3 脚为输出端(OUT)，有 0 和 1 两种状态，它的状态由输入端所加的电平决定。7 脚为放电端(DIS)，是内部放电管的输出，它有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定。4 脚为复位端(R)，叫上低电平(< 0.3V)时可使输出端为低电平。5 脚为控制电压端(CV )，可以用它来改变上下触发电平值。8 脚为电源(VCC)，1 脚为地(GND)。 这个特殊的 R-S 触发器有两个特点:(1)两个输入端的触发电平要求一高一低:置零端 R 即阀值端 TH 要求高电平，而置位端 S 即触发端 TR 则要求低电平。(2)两个输入端的触发电平，也就是使它们翻转的阀值电压值也不同，当 CV 端不接控制电压是，对 TH(R) 端来讲，> 2/3VCC 是高电平 1，< 2/3VCC 是低电平 0;而对 TR(S)端来讲，> 1/3VCC 是高电平 1，< 1/3VCC 是低电平 0。如果在控制端 CV 加上控制电压 VC，这时上触发电平就变成 VC 值，而下触发电平则变成 1/2VC。可见改变控制端的控制电压值可以改变上下触发电平值。 20 江苏大学本科毕业论文 第四章 系统软件设计 为了使本系统的整个程序清晰明白，便于调试和修改，程序设计时把系统的各种功能分为若干部分，对于每一部分功能编制相对独立的程序块，各程序在运行的时候各负其责。 4.1 主程序模块 该模块的功能包括显示的初始化，判断是否有空箱，键盘扫描，密码扫描等功能。如图4.1 4.2 键输入程序设计 键盘采用扫描工作方式,输入程序功能有以下4个方面: (1)判断键盘上有无键闭合，其 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 为扫描口PA0,7输出全“0”，读PC口的状态，若PC0,3为全“1”(键盘上行线全为高电平)则键盘上没有闭合键若PC0,3不全为“1”，则有键处于闭合状态。 (2)去除键的机械抖动，其方法为判断出键盘上有键闭合后，延迟一段时间再判别键盘的状态，若仍有键闭合，则认为键上有一个键处于稳定的闭合期，否则认为是键的抖动。 (3)判别键闭合的键号，方法对键盘的列线进行扫描，扫描口PA0,7依次输出: 相应的依次读PC口的状态，若PC0,3为全“1”则列线为“0”的这一列上没有键闭合。闭合键的键号等于为低电平的列号加上为低电平的行的首键号。 (4)使CPU对键的一次闭合仅做一次处理，采用的方法为等待闭合键释放后在作处理。 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图见4.2 4.3 驱动电路程序设计 继电器板负责自动存包柜的开箱控制，利用红外线检测箱内是否有物体，并将状态信息上传到主机板，做为下一次分配箱时的依据。继电器接受主机板下达的命令，根据主机指令的箱号，驱动相应的继电器开门，同时检测门限位开关的信号，确定门是否开启。流程图见图4.3 21 江苏大学本科毕业论文 通电开 始 初始化 显示空箱 YN 存包状态判断取包打印密码读密码 NY 判断门是否关好判断密码是否正确 YN 报警提示关门开门 取物关门 判断门是否关好 报警 图4.1 主程序流程图 返回 22 江苏大学本科毕业论文 开始 N是否有键闭合 Y 软件延时10msN 是否有键闭合 Y 确定按键位置N 闭合键是否释放开 Y 输入键号—>A 图4.2 键盘输入子程序流程图 返回 23 江苏大学本科毕业论文 开始 检测箱内是否有物体并将 状态传给主机 接受主机命令如果没有开门命令，则退出循环按照主机指定的箱号，驱 动继电器开门 检测限位开关开门，如没 开则继续驱动开门 检测门是否关上，是则检 测非空箱显示，否则报警 图4.3 继电器板软件流程图 24 江苏大学本科毕业论文 第五章 结 论 电子存包柜体积小、系统性能好、功耗低、精度高抗干扰能力强、具有良好的稳定性和可靠性。 PC机与单片机之间采用串行接口，使得接口电路与外围电路简单，占用口线少，相应的接口程序易于实现。单片机控制行列式键盘，根据不同的输入就可以实现不同的功能。实际可以实现存包、取包、判断密码输入、报警等基本功能，单片机控制的LCD能显示“*” 、“right” 、“error”等字符;单片机能实现密码的存入和取出;单片机与PC机串行通信能实现将柜子的当前状态及开锁信息发送至PC机，进行状态显示。 具体做了以下几方面的工作: 1.根据课题设计的目的和意义，通过对国内外相关领域的研究状况 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，深入了解各种芯片的特点，以AT89C51、8255A 、74LS138、为基础设计了智能电子存包柜。 2.详细的介绍了AT89C51的引脚及功能，74LS138的管脚及功能，LM555 时基电路，为后面的系统方案设计和软硬件设计做好了铺垫。 3.设计了系统的总体截个图(硬件原理图)，给出了系统的软硬件实现方案。 基于单片机设计的电子存包柜智能系统具有很多优点，也存在一定的不足。 1不能再LCD上显示即时时间。 2由于条件关系一些硬件没有进行仿真。 改进:如顾客丢失打印条码，主机服务器应对身份识别给于是否开箱。 25 江苏大学本科毕业论文 致 谢 值此论文完成之际，首先感谢我的指导老师在论文完成过程中给予我的帮助和鼓励。 在毕业设计过程中我学到了许多知识，其中认真严谨，实事求是，坚持不懈是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，会对我未来的学习和工作有很大的帮助。也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。 当我初涉设计时，各种问题层出不穷，后来就慢慢的进入了状态，思路也逐渐的清晰了，历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。 最后再次对所有帮助过我的老师和同学表示感谢。 26 江苏大学本科毕业论文 参考文献 ,1,李群芳，张士军，黄建. 单片微型计算机与接口技术. 北京:电子工业出版社，2010.11 ,2,高峰. 单片微机应用系统设计及实用技术. 北京:机械工业出版社，2004.7 ,3,韦元华，舟子. 条形码技术与应用. 北京:中国纺织出版社，2003.6 ,4,薛文达，谢文和. 传感器应用技术. 江苏:东南大学出版社，1998.5 ,5,张成海，张佚. 现代自动识别技术与应用. 北京:清华大学出版社，2002.4 ,6,张毅刚，姜守达. 新编MCS-51单片机应用设计. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2003.7 ,7,何立民，MCS—51系列单片机应用系统设计.北京:航空航天大学出版社,1989.4 ,8,阎石. 数字电子技术. 吉林:高等教育出版社出版，2000.6 ,9,胡荣等. Protel电路设计教程.北京:清华大学出版社，2001.8 ,10,Adel S.Sedra and Kenneth. Smith[M]:Microelectronic Circuits，4thed，Oxford University Press.Inc，1998.20,58. [11] 刘刚,邵敏权，刘俊萍，林晓梅.单片计算机原理?实验及应用技术.吉林:教育出版社，1995.10 [12] 雷丽文，朱晓华，蔡征宇.微机原理与接口技术.电子工业出版社，1996.8 [13] 何力民，单片机高级教程[M].北京航空航天大学出版社.2000.9 [14] 谢长生(微型计算机控制基础(成都:电子科技大学出版社，1994 [15] 于海生.微型计算机控制技术.北京:清华大学出版社，1998 [16] 孙传友，孙晓斌(感测技术基础(北京:电子工业出版社，2001 27 江苏大学本科毕业论文 附录 程序清单 主程序清单: ORG 00H JMP MAIN ORG 23H ;串行中断入口地址 JMP COM_INT ;串行中断服务程序 主程序开始 ORG 30H MAIN: MOV SP,#30H ;设置堆栈 LCALL REST ;初始化 LCALL COMM ;串口初始化 JMP $ ;原地等待 初始化 REST: MOV P0,#00H ;禁止数码管显示 MOV P2,#255 CLR BEEP ;禁止蜂鸣器 MOV P1,#255 ;禁止LCD显示 RET ;返回 串口初始化 设置串行口工作方式1，定时器1作为波特率发生器 波特率设置为 2400 ; COMM: MOV TMOD,#20H ;设置定时器T1工作方式2 MOV TL1,#0F3H ;定时器计数初值 MOV TH1,#0F3H ;定时器重装值 SETB EA ;允许总的中断 28 江苏大学本科毕业论文 SETB ES ;允许串行中断 MOV PCON,#00H ;波特率不倍增 MOV SCON,#50H ;设置串口工作方式 SETB TR1 ;定时器开始工作 RET ;返回 串口中断服务程序 COM_INT: CLR ES ;禁止串行中断 CLR RI ;清除接收标志位 MOV A,SBUF ;从缓冲区取出数据 MOV P1,A MOV DPTR,#TAB CJNE A,#0FFH,IN_1 ; 检查数据 MOV SBUF,#255 ;收到联机信号并发送 JNB TI,$ ;等待发送完毕 CLR TI ;清除发送标志 SETB ES ;允许串行中断 RETI ;中断返回 IN_1: CJNE A,#1H, IN_2 ;如果收到1 MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A ;发送 'H' JNB TI,$ ;等待发送完毕 CLR TI ;清除发送中断标志 SETB ES ;允许串行中断 RETI ;中断返回 IN_2: CJNE A,#2,IN_3 ;接收到 2 MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A ;发送 'E' JNB TI,$ ;等待发送完毕 CLR TI ;清除发送中断 SETB ES ;允许串行中断 29 江苏大学本科毕业论文 RETI ;中断返回 IN_3: MOV A,#03H MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A ;发送 'J' JNB TI,$ ;等待发送完毕 CLR TI ;清除发送中断标志 SETB ES ;允许串行中断 RETI ;返回 TAB: DB '2','H','E','J' END 键输入字程序清单: KEYI: ACALL KS1 ;调用判有无键闭合子程序 JNZ LK1 NI: ACALL DIR ;调用显示子程序，延迟6ms AJMP KEYI LK1: ACALL DIR ;延迟12ms ACALL DIR ACALL KS1 ;调用判有无键闭合子程序 JNZ LK2 ACALL DIR ;调用显示子程序延迟6ms AJMP KEYI LK2: MOV R2，#0FEH ;扫描模式—>R2 MOV R4，#00H LK4: MOV DPTR，#7F01H ;扫描模式—>8155H的PA口 MOV A，R2 MOVX @DPTR, A INC DPTR ;数据指针增2，指向PC口 INC DPTR MOVX A,@DPTR ;读8155H PC口的行线状态 30 江苏大学本科毕业论文 JB ACC.0,LONE ;转判1行 MOV A,#00H ;0行有键闭合，首键号0—>A AJMP LKP ;跳键号计算子程序 LONE: JB ACC.1,LTWO ;转判2行 MOV A,#08H ;1行有键闭合，首键号8—>A AJMP LKP ;跳键号计算子程序 LTW0: JB ACC.2,LTHR ;转判3行 MOV A,#08H ;2行有键闭合，首键号10H—>A AJMP LKP ;跳键号计算子程序 LTHR: JB ACC.3,NEXT ;转判下一行 MOV A,#18H ;行有键闭合，首键号18H—>A LKP: ADD A,R4 ;行首键号+列号=按下的键号 PUSH A ;键号进栈保护 LK3: ACALL DIR ;调用显示子程序，延时6ms ACALL KS1 JNZ LK3 ;判断键是否释放 POP A ;键号出栈—>A RET NEXT: INC R4 ;列计数器加1 MOV A,R2 ;判断是否已扫描到最右边一列 JNB ACC.7,KND ;有无键入 RL A ;扫描模式左移一位 MOV R2, A AJMP LK4 KND: AJMP KEYI KS1: MOV DPTR,#7F01H ;判有无闭合子程序，列线全为低电平 MOV A, #00H MOVX @DPTR, A INC DPTR ;DPTR增2，指向PC口 INC DPTR 31 江苏大学本科毕业论文 MOVX A,@DPTR ;读行线的状态 CPL A ;按位取反，有键按下A中为内容非零 ANL A,#0FH ;屏蔽无用的高4位，行线状态在A中 RET 8255A工作: MOV A，#90H ;A口方式0输入 MOV DPTR，#0FF7H ;控制寄存器地址—>DPTR MOVX @DPTR，A ;方式控制字—>控制寄存器 MOV DPTR，#0FF7CH ;A口地址—>DPTR MOVX A，@DPTR ;从A口读数据 MOV DPTR，#0FF7DH ;B口地址—>DPTR MOV A，#DATA1 ;要输出的数据DATA1—>A MOVX @DPTR，A ;将DATA1送B口输出 MOV DPTR，#0FF7EH ;C口地址—>DPTR MOV A，#DATA2 ;DATA2—>A MOVX @DPTR，A ;将DATA2送C口输出 显示子程序清单: MOV DPTR，#8000H ;指令口地址800H送DPTR MOV A，#01H ;清屏并置AC为0 MOVX @DPTR,A ;输出命令 ACALL F_BUSY ;等待直至LCM不忙 MOV A,#30H ;功能设置，8为接口，2行显示 MOVX @DPTR, A ACALL F_BUSY MOV A, #0EH MOV @DPTR, A ACALL F_BUSY MOV A,#4AH ;显示Y 32 江苏大学本科毕业论文 MOV @DPTR, A ACALL F_BUSY . 继电器控制子程序清单: STORE: SETB VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSDA; NOP; CLR VSDA; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSCL; RET; STOP: CLR VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; SETB VSDA; NOP; NOP; NOP; NOP; 33 江苏大学本科毕业论文 CLR VSDA; CLR VSCL; RET; MACK: CLR VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSCL; SETB VSDA; RET; MNACK: SETB VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSCL; CLR VSDA; RET; CACK: SETB VSDA; SETB VSCL; CLR F0; MOV C,VSDA; JNC CEND; SETB F0; CEND: CLR VSCL; RET; WRBYT: MOV R0,#08H; 34 江苏大学本科毕业论文 WLP: RLC A; JC WR1; AJMP WR0; WLP1: DJNZ R0,WLP; RET; WR1: SETB VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSCL; CLR VSDA; AJMP WLP1; WR0: CLR VSDA; SETB VSCL; NOP; NOP; NOP; NOP; CLR VSCL; AJMP WLP1; RDBYT: MOV R0,#08H; RLP: SETB VSDA; SETB VSCL; MOV C,VSDA; MOV A,R2; RLC A; MOV R2,A; CLR VSCL; 35 江苏大学本科毕业论文 DJNZ R0,RLP; RET; WRNBYT: MOV R3,NUMBYT; LCALL STA; MOV A,SLA; LCALL WRBYT; LCALL CACK; JB F0,WRNBYT; MOV R1,#MTD; WRDA: MOV A,@R1; LCALL WRBYT; LCALL CACK; JB F0,WRNBYT; INC R1; DJNZ R3,WRDA; LCALL STOP; RET; RDNBYT: MOV R3,NUMBYT; LCALL STA; MOV A,SLA; LCALL WRBYT; LCALL CACK; JB F0,RDNBYT; RDN: MOV R1,#MRD; RDN1: LCALL RDBYT; MOV @R1,A; DJNZ R3,ACK; LCALL MNACK; LCALLSTOP; RET; 36 江苏大学本科毕业论文 ACK: LCALL MACK; INC R1; SJMP RDN1; 37