基于單片機的自動存儲柜的設(shè)計

金紅娟 張娣 王歷

摘 ?要： 隨著科技的日趨發(fā)展，智能化產(chǎn)品隨處可見，極大地方便了人們的生產(chǎn)生活。在一些綜合超市，大型購物商場等一些公共場合，由于人流大，購物的人多，僅靠人工來存儲物品速度慢，效率低，是遠遠不能滿足要求的，所以就需要自動存儲柜來存取物品，以達到更方便、更快捷的目的。但傳統(tǒng)的電子存儲柜由于價格等因素，只出現(xiàn)在一些大型超市等場合，在其它公共場合并沒有得到廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 自動存儲柜;單片機;隨機密碼

中圖分類號： TP30 ? ?文獻標(biāo)識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.08.020

本文著錄格式：金紅娟，張娣，王歷，等. 基于單片機的自動存儲柜的設(shè)計[J]. 軟件，2020，41（08）：67-68+77

【Abstract】： With the development of science and technology， intelligent products can be seen everywhere， greatly facilitating people's production and life. In a few comprehensive supermarket， large shopping mall wait for a few public places， because stream of people is big， the person that shopping is much， rely on manpower only to store article speed is slow， efficiency is low， it is far cannot satisfy a requirement， need automatic storage ark to come so store article， in order to achieve more convenient， faster goal. But because of the price and other factors， the traditional electronic storage cabinet only appears in some large supermarkets and other occasions， and is not widely used in other public places.

【Key words】： Automatic storage cabinet; SCM; Random password

0 ?引言

單片機是單片機微控器的簡稱，是20世紀90年代興起的一種大規(guī)模器件，具有體積小，功能強，重量輕，使用方便靈活等諸多優(yōu)點，由于其本身具有的這些優(yōu)勢，單片機在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，并且有效保障了諸多領(lǐng)域智能化產(chǎn)品的發(fā)展[1]。而基于單片機的自動存儲柜系統(tǒng)使用單片機能降低成本，更好地實現(xiàn)智能化物品存取，給人們的生活帶來更大的方便。

1 ?系統(tǒng)方案

本設(shè)計由STC89C52單片機最小系統(tǒng)、LCD1602液晶模塊、存儲柜指示燈、電源模塊、蜂鳴器報警模塊、按鍵模塊以及電源模塊所組成[2]。單片機進行實時按鍵掃描，當(dāng)顧客有存儲需求時，按下存鍵，系統(tǒng)會給出4位隨機提去密碼，并打開相應(yīng)柜門。存儲好物品后，在液晶顯示器上顯示FULL（提示此存儲柜已經(jīng)存了物品），對應(yīng)的指示燈也會點亮。想要取出物品時，先按下取鍵然后再輸入存儲時系統(tǒng)給定的4位密碼，按下確認鍵后，對應(yīng)的存儲箱指示燈熄滅，并在液晶上顯示NULL，表示本號存儲箱是空的。

基于單片機的自動儲物柜的系統(tǒng)方案總體框圖如圖1所示。

2 ?硬件設(shè)計

2.1 ?單片機最小系統(tǒng)

單片機最小系統(tǒng)是利用最少的外圍器件而使單片機工作的電路組織形式，它只包含單片機、振蕩器、復(fù)位電路和電源[3]。本次設(shè)計選用的是STC89C52單片機最小系統(tǒng)，外接兩片8255芯片I/O擴展槽，74LS373鍵盤管理芯片管理4×4鍵盤矩陣，LCD1602字符點陣式液晶。其中兩片8255芯片擴展I/O接口有48路，分別連接繼電器、紅外傳感器、限位開關(guān)，各為16路。其中PA口驅(qū)動繼電器開鎖，PB口連接限位開關(guān)，控制柜門的打開，PC口來判斷柜子里是否存有物品[4]。

2.2 ?存儲柜指示燈

本設(shè)計使用發(fā)光二極管（LED）作為存儲柜指示燈來顯示柜子是否存有物品。當(dāng)顧客獲取密碼并存好物品后，關(guān)閉柜門，其實存儲柜指示燈亮，表示此柜已滿。同理，當(dāng)顧客輸入密碼，柜門打開，取出物品之后，指示燈熄滅，表示此柜是空的，可以使用。

2.3 ?LCD1602液晶模塊

LCD1602液晶顯示器體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富，超薄輕巧，在智能化產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用。本次設(shè)計采用LCD液晶顯示器可實現(xiàn)存取顯示，清屏等控制命令，內(nèi)部包含復(fù)位電路，其工作電壓通常為3.3～ 5V，主要顯示存取情況與密碼輸入提示等信息[5]。當(dāng)單片機檢測到所有的門磁傳感器均表明為閉合且有物時，液晶顯示“FULL（滿箱）”;當(dāng)至少有一個箱門閉合且無物時，液晶屏顯示實時時間;當(dāng)顧客有存包需求時，若有空箱，則顯示空箱號碼，按下存包按鍵后，給出四位隨機密碼，存包完成后，將顯示存儲成功。同理，取包時，通過矩陣鍵盤輸入密碼，顯示器上將顯示成功取出。圖2為LCD1602液晶顯示器實物圖。

2.4 ?電源模塊

本次設(shè)計可采用20 V直流電源來驅(qū)動存儲柜門的打開與閉合，所需功率為20 W以上，可產(chǎn)生1A的驅(qū)動電流。

2.5 ?蜂鳴器報警模塊

在存取過程中，顧客忘記關(guān)門是經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，所以需要一個報警裝置來起到提醒的作用。蜂鳴器是一種結(jié)構(gòu)一體化的電子訊響器，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。本次設(shè)計采用常見的電壓式蜂鳴器報警裝置，主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成[6]。當(dāng)顧客存取完物品而忘記關(guān)柜門時，蜂鳴器就會發(fā)出警報來提醒顧客，關(guān)好柜門，避免造成不必要的麻煩。

2.6 ?按鍵模塊

按鍵的主要功能是讓顧客選擇合適的柜來存包，包括數(shù)字鍵和功能鍵。常用的按鍵接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口，本系統(tǒng)主要采用了普遍的4×4矩陣式鍵盤，工作方式采用外部中斷掃描。其原理為當(dāng)有鍵按下將會觸發(fā)一個中斷源，提醒處理器進行鍵值掃描查詢。鍵盤的中斷方式一般有定時中斷和外部中斷兩種，本系統(tǒng)采用的是外部中斷INT0。單片機先讓行線輸出低電平，當(dāng)有鍵按下時列線電平不全為高，四輸入與門輸出端產(chǎn)生下降沿，將觸發(fā)外部中斷INT0，單片機進入中斷后先延時去抖動，再掃描查尋鍵盤，讀出鍵值，然后處理相應(yīng)的鍵值處理子程序，無鍵按下則不進入中斷，單片機不掃描，從而節(jié)約了大量的資源[7]。按鍵功能模塊圖如圖3所示。

3 ?系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 ?主程序模塊

該模塊的功能主要是顯示的初始化，判斷是否有空箱以及鍵盤掃描、密碼掃描等問題。程序流程圖如圖4所示。

3.2 ?控制系統(tǒng)

本設(shè)計采用以STC89C52為核心的單片機控制方案。單片機使用方便靈活，有豐富的I/O端口以及靈活的編程設(shè)計，功能強大。STC89C52單片機能實現(xiàn)存儲柜的系統(tǒng)控制，包括鍵盤輸入、密碼檢測、開鎖電路、顯示電路、報警電路。

3.3 ?驅(qū)動顯示電路

本設(shè)計采用LCD1602 16*2字符液晶點陣式LCD，數(shù)據(jù)線掛接總數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)或命令端RS接P2.2，讀寫端R/W接P2.3，使能端E接P2.4，命令寫入地址為E3FFH，數(shù)據(jù)寫入地址為E7FFH，讀狀態(tài)地址為EBFFH，不需要生成新的字符，只要使用其內(nèi)部字符庫的字符即可，使用時送入需要顯示的數(shù)據(jù)ASCII碼[8]。

（1）輸入、顯示器接口電路

該系統(tǒng)采用4×4的矩陣鍵盤，包含10個數(shù)字健和6個功能鍵，分別用作密碼輸入與存取功能控制，鍵盤用SAT89C52單片機經(jīng)過74LS373擴展一片8255A來構(gòu)建鍵盤接口電路。

（2）開柜門控制電路

開柜門控制電路用來控制存儲柜門的打開和閉合，該系統(tǒng)共有24個儲物柜，當(dāng)顧客有存儲需求時，系統(tǒng)將給出四位隨機密碼，柜門打開，顧客存入物品，然后關(guān)閉柜門。想要將物品取出時，使用if語句來將鍵盤輸入的密碼與存儲時給出的設(shè)定密碼進行比較，若完全正確，則開鎖;若不正確，則返回繼續(xù)輸入，輸入次數(shù)超過三次，蜂鳴器報警[9]。其次，柜門上還裝有限位開關(guān)，來檢測柜門是否關(guān)好，若顧客沒關(guān)好柜門，則適時發(fā)出警報，以達到提醒的目的。

4 ?結(jié)語

基于單片機的自動存儲柜系統(tǒng)能實現(xiàn)物品的自動化存取，無需人員管理，方便快捷，能避免人工存儲不必要的沖突，并節(jié)約人員開支。自動儲物柜具有較好的應(yīng)用價值，可以解放顧客的雙手，使顧客能更方便地進行購物等，安全系數(shù)高，操作簡單，管理方便，和傳統(tǒng)存儲柜相比，具有不可比擬的優(yōu)點。使用單片機可降低成本，使自動存儲柜在各個場合能得到廣泛而實際的應(yīng)用。

參考文獻

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