基于單片機(jī)的自動(dòng)存包柜設(shè)計(jì)

1、成都電子機(jī)械高等專(zhuān)科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） （基于單片機(jī)的自動(dòng)存包柜設(shè)計(jì)）摘 要近年來(lái)，隨著生活水平的提高，人們對(duì)于社會(huì)服務(wù)質(zhì)量的要求不斷提高。為了更好的服務(wù)廣大顧客，在一些公共場(chǎng)合一般設(shè)有智能的自動(dòng)存包柜，為廣大的顧客朋友們提供方便。它具有功能廣泛、操作簡(jiǎn)潔、安全性高等特點(diǎn)，能夠更好的服務(wù)于不同類(lèi)型的顧客。 本設(shè)計(jì)以at89c51為主控制器，來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)密碼的比對(duì)完成自動(dòng)存取包過(guò)程的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)由控制模塊、輸入顯示模塊和執(zhí)行模塊組成。 此自動(dòng)存包柜系統(tǒng)能控制24個(gè)存包柜，它利用控制柜門(mén)的打開(kāi)，當(dāng)顧客按“存包”或“取包”鍵時(shí)，相應(yīng)的空柜門(mén)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，并且能產(chǎn)生一組8位隨機(jī)密碼，密碼使用一次

2、有效，且有三次容錯(cuò)功能和解鎖功能，所以安全性能很高。由于隨機(jī)密碼是軟件產(chǎn)生，使得硬件更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用、簡(jiǎn)單且便于安裝。關(guān)鍵字：自動(dòng)存包柜系統(tǒng)、電磁閥、隨機(jī)密碼、容錯(cuò)、解鎖Abstract In recent years, with the improvement of living standards, people for the social service quality requirement enhances unceasingly. In order to better serve the general customers, in some public places general

3、ly intelligent automatic deposit bag with ark, for the majority of customers friends provide convenient. It has the function of simple operation, widely, safety higher characteristic, can better serve the different types of customers. This design is mainly based on at89c51 single chip controller, to

4、 realize the automatic password through than complete access package of process design. The whole system consists of control module, input display module and execute module.The automatic endures package ark system can control 24 save bag ark, it using the electromagnetic valve control of cupboard do

5、or open, when customers according to "save package" or "take bag" button, the corresponding empty cupboard door will be opened, and can produce a group of eight random password, password use a effective, and have three times fault-tolerant function and unlock function, so safety

6、performance is high. Due to random password is produced software, to make the hardware more economical and practical, simple and easy to install. Keyword: automatic deposit ark system、electromagnetic valve bag、 random password、fault tolerance、to unlock目錄第一章 系統(tǒng)方案論證1第一節(jié) 控制系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)要求1第二節(jié) 自動(dòng)存包柜系統(tǒng)框圖1第三

7、節(jié) 電路核心器件的選擇1第四節(jié) 開(kāi)關(guān)的選擇5第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)6第一節(jié) 識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)6第二節(jié) 光電開(kāi)關(guān)介紹7第三節(jié) 限位開(kāi)關(guān)介紹9第四節(jié) 輸入電路連接9第五節(jié) 電路設(shè)計(jì)11第六節(jié) 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)11第三章 芯片的使用13第一節(jié) 外部地址鎖存器介紹13第二節(jié) 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展14第三節(jié) 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展16第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)18第一節(jié) 主程序模塊18第二節(jié) 鍵輸入程序設(shè)計(jì)19第三節(jié) 驅(qū)動(dòng)電路程序設(shè)計(jì)20第五章 系統(tǒng)控制21結(jié)束語(yǔ)23謝 辭24參考文獻(xiàn)25第一章 系統(tǒng)方案論證第一節(jié) 控制系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)要求本系統(tǒng)采用at89c51單片機(jī)為主控制器，可以同時(shí)管理24個(gè)存包柜。柜門(mén)鎖由電磁閥控制

8、，當(dāng)顧客需要存包的時(shí)候，可以自行到存包柜前按“存”鍵，單片機(jī)接收到一脈沖信號(hào)，并通過(guò)系統(tǒng)I/O口發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，控制鎖柜門(mén)的電磁閥將一空箱打開(kāi)，顧客即可存包。當(dāng)顧客需要取包時(shí)，只要將條碼放置到條形碼閱讀器前方，條形碼閱讀器采集到條碼信息輸出相應(yīng)的高低電平信號(hào)傳給單片機(jī)，系統(tǒng)比較密碼一致后，打開(kāi)相應(yīng)的箱子，顧客可以取包。本系統(tǒng)要求具有較高的自動(dòng)化程度，以at89c51單片機(jī)為核心，通過(guò)條形碼識(shí)別技術(shù)自動(dòng)控制柜門(mén)的打開(kāi)。關(guān)門(mén)后通過(guò)打印機(jī)打印條形碼；實(shí)時(shí)顯示無(wú)物的箱體號(hào)。并具有斷電保護(hù)功能，用紅外線(xiàn)檢測(cè)箱內(nèi)是否存有物品，并報(bào)警。第二節(jié) 自動(dòng)存包柜系統(tǒng)框圖自動(dòng)存包柜的系統(tǒng)框圖如圖1-1。該系統(tǒng)MC51

9、單片機(jī)為核心，還有空箱顯示，打印機(jī)，紅外線(xiàn)檢測(cè)，斷電保護(hù)等部分。圖 1-1 自動(dòng)存包柜系統(tǒng)框圖第三節(jié) 電路核心器件的選擇單片機(jī)是在一塊硅片上集成了微處理器，存儲(chǔ)器和各種輸入、輸出接口，這樣的一塊芯片具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性，因而被稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)。單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好，開(kāi)發(fā)也較為容易。目前單片機(jī)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化控制，自動(dòng)檢測(cè)，智能儀表，家用電器等各個(gè)方面。隨著單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，為了滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需要，單片機(jī)有了很大的改善。MCS是Intel公司生產(chǎn)的系列單片機(jī)，如MCS-48、MCS-51系列單片機(jī)。MCS

10、-51系列包括三個(gè)基本型8031、8051、8751等。8031內(nèi)部包括一個(gè)8位CPU、128個(gè)字節(jié)RAM，21個(gè)特殊功能寄存器、4個(gè)8位并行I/O口，1個(gè)全雙工串行口，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，需要外部EPROM芯片。8051是在8031的基礎(chǔ)上，片內(nèi)又集成有4K ROM，作為程序存儲(chǔ)器，是一個(gè)程序不超過(guò)4K字節(jié)的小系統(tǒng)。8751是在8031的基礎(chǔ)上，增加4K字節(jié)的EPROM，它構(gòu)成了一個(gè)程序小于4KB的系統(tǒng)。用戶(hù)可以將程序固化在EPROM內(nèi)，可以反復(fù)修改程序。但是它的價(jià)格比較昂貴。8031外擴(kuò)一片4KB EPROM就相當(dāng)于8751，它的最大優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜。在本系統(tǒng)中我們選用8051來(lái)滿(mǎn)足系

11、統(tǒng)的要求，并使用與MCS-51指令系統(tǒng)完全兼容的AT89C51作為主控制器實(shí)現(xiàn)存包柜的各項(xiàng)功能。AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C單片機(jī)為很多

12、嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。AT89C51主要特性： ·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器 ·壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán) ·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 ·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz ·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ·128×8位內(nèi)部RAM ·32可編程I/O線(xiàn) ·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 ·5個(gè)中斷源 ·可編程串行通道 ·低功耗的閑置和掉電模式 ·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，1

13、28字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/0 口線(xiàn)，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可將至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89C51 引腳功能說(shuō)明 AT89C51引腳圖如圖1-2其各引腳功能如下 圖1-2 AT89C51引腳圖VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流

14、。當(dāng)P0口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其

15、管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3

16、口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此

17、期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，

18、支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。經(jīng)過(guò)計(jì)算和考慮，使用AT89C51來(lái)滿(mǎn)足我們所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，作為我們的主機(jī)電路核心器件。第四節(jié) 開(kāi)關(guān)的選擇紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)（光電傳感器）是利用被檢測(cè)物體對(duì)紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測(cè)物體的有無(wú)，其物體不限于金屬，對(duì)所有能反射光線(xiàn)的物體均可檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)方式的不同，紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)可分為：一、漫反射式開(kāi)關(guān)一般來(lái)說(shuō)當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，我們都選用漫反射式開(kāi)關(guān)。二、鏡反射式光點(diǎn)

19、開(kāi)關(guān)鏡放射光電開(kāi)關(guān)是集發(fā)射與接受器于一體，光電開(kāi)關(guān)發(fā)射出的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線(xiàn)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開(kāi)關(guān)的信號(hào)。三、對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)當(dāng)檢測(cè)物體是不透明時(shí)，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是最可靠的檢測(cè)模式。四、槽式光電開(kāi)關(guān)槽式光電開(kāi)關(guān)比較安全可靠的適合檢測(cè)高速變化，分辨透明與半透明物體。光纖式光電開(kāi)關(guān)采用塑料或玻璃光纖傳感器來(lái)引導(dǎo)光線(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)物體不在相近區(qū)域的檢測(cè)。由以上可以很容易的看出在這里我們選用漫反射式光電開(kāi)關(guān)。用它來(lái)檢測(cè)存包柜能是否有物體，并把相應(yīng)的信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)收到的信號(hào)可以通過(guò)I/O線(xiàn)控制其他的器件工作。第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第一節(jié) 識(shí)別系統(tǒng)設(shè)

20、計(jì)一、條形碼的識(shí)別原理由于不同顏色的物體，其反射的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)不同，白色物體能反射各種波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，黑色物體則吸收各種波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，所以當(dāng)條形碼掃描器光源發(fā)出的光經(jīng)光闌及凸透鏡后，照射到黑白相間的條形碼上時(shí)，反射光經(jīng)凸透鏡聚焦后，照射到光電轉(zhuǎn)換器上，于是光電轉(zhuǎn)換器接收到與白條和黑條相應(yīng)的強(qiáng)弱不同的反射光信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)輸出到放大整形電路。白條、黑條的寬度不同，相應(yīng)的電信號(hào)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短也不同。但是，由光電轉(zhuǎn)換器輸出的與條形碼的條和空相應(yīng)的電信號(hào)一般僅10左右，不能直接使用，因而先要將光電轉(zhuǎn)換器輸出的電信號(hào)送放大器放大。放大后的電信號(hào)仍然是一個(gè)模擬電信號(hào)，為了避免由條形碼中的疵點(diǎn)和污點(diǎn)導(dǎo)

21、致錯(cuò)誤信號(hào)，在放大電路后需加一整形電路，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào)，以便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能準(zhǔn)確判讀。整形電路的脈沖數(shù)字信號(hào)經(jīng)譯碼器譯成數(shù)字、字符信息它通過(guò)識(shí)別起始、終止字符來(lái)判別出條形碼符號(hào)的碼制及掃描方向；通過(guò)測(cè)量脈沖數(shù)字電信號(hào)0、1的數(shù)目來(lái)判別出條和空的數(shù)目。通過(guò)測(cè)量0、1信號(hào)持續(xù)的時(shí)間來(lái)判別條和空的寬度。這樣便得到了被辯讀的條形碼符號(hào)的條和空的數(shù)目及相應(yīng)的寬度和所用碼制，根據(jù)碼制所對(duì)應(yīng)的編碼規(guī)則，便可將條形符號(hào)換成相應(yīng)的數(shù)字、字符信息，通過(guò)接口電路送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與管理，便完成了條形碼辨讀的全過(guò)程。二、條碼識(shí)讀系統(tǒng)條碼符號(hào)是圖形化的編碼符號(hào)，對(duì)條碼符號(hào)的識(shí)讀就是要借助一定的專(zhuān)用設(shè)備，

22、將條碼符號(hào)中含有的編碼信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信息。條碼識(shí)讀系統(tǒng)是由掃描系統(tǒng)、信號(hào)整形、譯碼三部分組成，如圖2-1所示 光源透鏡1 光電轉(zhuǎn)換器透鏡2放大電路接口電路計(jì)算機(jī)系統(tǒng)條碼掃描器圖 2-1 條碼系統(tǒng)識(shí)讀三、條碼印制 條碼是一種傳遞信息的特殊圖形，常用的符號(hào)載體有普通白紙，不干膠標(biāo)簽紙等。不同的用處對(duì)符號(hào)載體的性能要求也不同，歸納起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)： （1）符號(hào)載體要有一定的強(qiáng)度，以保證在一定的受力條件下，或者接觸掃描的時(shí)候不至于破碎和發(fā)生明顯的變形。 （2）符號(hào)載體要有穩(wěn)定的物理性能，在一定的溫度和壓力下，物理形態(tài)不發(fā)生變化。 （3）符號(hào)載體要有一定的幾何尺寸和形狀，印制條碼的表面

23、應(yīng)為光滑表面，能適合光電掃描器的掃描。 （4）符號(hào)載體要有一定的涂料附著能力，并要求快速干燥。 （5）符號(hào)載體要有一定的光學(xué)特性。當(dāng)直接利用符號(hào)載體的表面做條碼的空（或條）的時(shí)候，要保證與涂料印制的條或空行形成一定的光學(xué)對(duì)比度。條碼打印的常用設(shè)備有點(diǎn)陣、激光、熱敏即噴墨打印設(shè)備等。第二節(jié) 光電開(kāi)關(guān)介紹一、光電開(kāi)關(guān)的工作原理 光電開(kāi)關(guān)（光電傳感器）是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無(wú)的。物體不限于金屬，所有能反射光線(xiàn)的物體均可被檢測(cè)。光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線(xiàn)的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。工作

24、原理如圖2-2。多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是波長(zhǎng)接近可見(jiàn)光的紅外線(xiàn)光波型。圖2-2 光電開(kāi)關(guān)工作原理圖二、光電開(kāi)關(guān)的分類(lèi)1.漫反射式光電開(kāi)關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當(dāng)有被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)時(shí)，物體將光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線(xiàn)反射到接收器，于是光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)被檢測(cè)物體的表面光亮或其反光率極高時(shí)，漫反射式的光電開(kāi)關(guān)是首選的檢測(cè)模式。2.鏡反射式光電開(kāi)關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開(kāi)關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)過(guò)反射鏡反射回接收器，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)且完全阻斷光線(xiàn)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)。3.對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)：它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光收器，發(fā)射器發(fā)出的光線(xiàn)直接進(jìn)入接收器

25、，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線(xiàn)時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)物體為不透明時(shí)，對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)是最可靠的檢測(cè)裝置。4.槽式光電開(kāi)關(guān)：它通常采用標(biāo)準(zhǔn)的U字型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過(guò)U型槽且阻斷光軸時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)量信號(hào)。槽式光電開(kāi)關(guān)比較適合檢測(cè)高速運(yùn)動(dòng)的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。5.光纖式光電開(kāi)關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來(lái)引導(dǎo)光線(xiàn)，可以對(duì)距離遠(yuǎn)的被檢測(cè)物體進(jìn)行檢測(cè)。通常光纖傳感器分為對(duì)射式和漫反射式。 三、光電開(kāi)關(guān)的使用注意事項(xiàng)1.紅外線(xiàn)傳感器屬漫反射型的產(chǎn)品，所采用的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體為平面的白色畫(huà)

26、紙。2.紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)在環(huán)境照度高的情況下都能穩(wěn)定工作，但原則上應(yīng)回避將傳感器光軸正對(duì)太陽(yáng)光等強(qiáng)光源。3.對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)最小可檢測(cè)寬度為該種光電開(kāi)關(guān)透鏡寬度的80%。4.當(dāng)使用感性負(fù)載（如燈、電動(dòng)機(jī)等）時(shí)，其瞬態(tài)沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線(xiàn)的光電開(kāi)關(guān)，在這種情況下，請(qǐng)將負(fù)載經(jīng)過(guò)交流繼電器來(lái)轉(zhuǎn)換使用。5.紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)的透鏡可用擦鏡紙擦拭，禁用稀釋溶劑等化學(xué)品，以免永久損壞塑料鏡。6.針對(duì)用戶(hù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求，在一些較為惡劣的條件下，如灰塵較多的場(chǎng)合，所生產(chǎn)的光電開(kāi)關(guān)在靈敏度的選擇上增加了50%，以適應(yīng)在長(zhǎng)期使用中延長(zhǎng)光電開(kāi)關(guān)維護(hù)周期的要求。7.產(chǎn)品均為SMD工藝生產(chǎn)制造，并經(jīng)嚴(yán)格的測(cè)試合

27、格后才出廠，在一般情況下使軸相對(duì)放置的發(fā)射器和接用均不會(huì)出現(xiàn)損壞。為了避免意外性發(fā)生，請(qǐng)用戶(hù)在接通電源前檢查接線(xiàn)是否正確，核定電壓是否為額定值。這本設(shè)計(jì)中我們需要對(duì)存包柜中進(jìn)行檢測(cè)，并且實(shí)時(shí)顯示無(wú)物的箱號(hào)，顧客門(mén)沒(méi)有關(guān)靠的時(shí)候發(fā)出報(bào)警，所以我們選用漫反射式光電開(kāi)關(guān)。第三節(jié) 限位開(kāi)關(guān)介紹限位開(kāi)關(guān)可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的位置來(lái)切換電路。工作時(shí)由擋塊和限位開(kāi)關(guān)的輪子或觸桿相撞使限位開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)接通或斷開(kāi)，常用于控制運(yùn)動(dòng)部件的方向、行程長(zhǎng)短、位置。還可以用來(lái)檢測(cè)開(kāi)關(guān)物體是否閉合。我們使用LJ-DFJ型限位開(kāi)關(guān)，它的特點(diǎn)是：（1）單棒式探頭，工作穩(wěn)定，感度好。（2）不受測(cè)定物性質(zhì)的影響，安裝后無(wú)須調(diào)整，即可穩(wěn)定

28、投入使用（3）采用壓電元件內(nèi)置于棒體和厚管壁的不銹鋼管的探頭，消振管僅9mm（同類(lèi)比為最短），抗重荷、安全可靠、壽命長(zhǎng)。（4）依據(jù)所測(cè)定對(duì)象不同，可調(diào)整測(cè)定感度（高、中、低）（5）使用15A大容量接點(diǎn)繼電器開(kāi)關(guān)，可直接實(shí)行對(duì)電機(jī)控制。第四節(jié) 輸入電路連接由于輸入電路很多，每一組都有一個(gè)控制端，所以在這里我們使用74LS244來(lái)進(jìn)行擴(kuò)展。74LS244是三態(tài)輸出的八緩沖器，由2組、每組四路輸入、輸出構(gòu)成。每組有一個(gè)控制端，由控制端的高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開(kāi)，功能表如表2-1表2-1 4LS244功能表輸 入輸 出AYLLLLHHHXXH高電平 L低電平 X任意 Z高阻將1、2通過(guò)或門(mén)

29、接到單片機(jī)的輸出口上，1A11A4、2A1A4接到光電傳感器上，1Y11Y4、2Y12Y4接到8031的輸入端。光電傳感器輸入信號(hào)接線(xiàn)圖和限位開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)的接線(xiàn)圖分別如圖2-3，圖2-4所示X24 圖2-3 光電傳感器與7LS244接口電路門(mén)限位開(kāi)關(guān)圖2-4 限位開(kāi)關(guān)與7LS244接口電路第五節(jié) 電路設(shè)計(jì)一、輸入、顯示器接口電路該系統(tǒng)中鍵盤(pán)的主要功能是用于顧客選擇適當(dāng)?shù)墓駚?lái)存包，這里我們用4×8矩陣式鍵盤(pán)，用24個(gè)按鍵來(lái)控制24個(gè)柜門(mén)的打開(kāi)，剩余的8個(gè)鍵可以為其他控制或則是用再以后系統(tǒng)的更新使用上，鍵盤(pán)是用at89c51單片機(jī)經(jīng)74LS373擴(kuò)展一片8255A構(gòu)成鍵盤(pán)接口電路的。使用

30、編程掃描方式可以很容易的實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)和顯示的功能及消抖功能。二、開(kāi)柜門(mén)控制電路開(kāi)箱控制電路功能用來(lái)打開(kāi)箱鎖。該系統(tǒng)共控制24個(gè)存包柜，其中使用了8255A的PA、PB、PC三口的24跟口線(xiàn)作為輸出，輸出信號(hào)經(jīng)三極管放大后驅(qū)動(dòng)電磁鎖動(dòng)作，從而將箱鎖打開(kāi)。同時(shí)在箱的門(mén)沿上還裝有限位開(kāi)關(guān)，來(lái)檢測(cè)門(mén)的閉合與否。并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候來(lái)進(jìn)行報(bào)警，提醒顧客關(guān)好柜門(mén)。為了保證安全，鎖簧需要有較強(qiáng)的彈力。電磁鎖的驅(qū)動(dòng)功率需要20W以上，可以采用20V直流電源，產(chǎn)生1A的驅(qū)動(dòng)電流，為加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)功率，采用二級(jí)直流放大。在這里我們使用DSN-Y電磁鎖，他的技術(shù)指標(biāo)即參數(shù)都能夠滿(mǎn)足我們的需要。第六節(jié) 鍵盤(pán)設(shè)計(jì)鍵盤(pán)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中

31、能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳輸命令等功能，是人工操作單片機(jī)的主要手段。常用的開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，均利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。常用的鍵盤(pán)接口分為獨(dú)立式按鍵接口和矩陣式鍵盤(pán)接口。我們?cè)谶@里選用矩陣式鍵盤(pán)接口。矩陣式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)如圖3-5 陣式鍵盤(pán)工作原理：按鍵設(shè)置在行、列線(xiàn)交點(diǎn)上，行列線(xiàn)分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。行線(xiàn)通過(guò)上拉電阻接到+5V電源上。平時(shí)無(wú)按鍵按下時(shí)，行線(xiàn)處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，行線(xiàn)電平狀態(tài)將由與此行線(xiàn)相連的列線(xiàn)電平?jīng)Q定。列線(xiàn)電平如果為低電平，則行線(xiàn)電平為低電平；列線(xiàn)電平如果為高，則行線(xiàn)電平也為高電平。這是識(shí)別矩陣鍵盤(pán)按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣鍵盤(pán)中行、列線(xiàn)為多鍵共用，各

32、按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。因此各按鍵彼此將互相發(fā)生影響，所以必須將行、列線(xiàn)信號(hào)配合起來(lái)并作適當(dāng)?shù)奶幚恚拍艽_定閉合鍵的位置。圖 2-5 矩陣式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu) 第三章 芯片的使用第一節(jié) 外部地址鎖存器介紹 At89c51單片機(jī)由于受引腳數(shù)的限制，數(shù)據(jù)線(xiàn)和地址線(xiàn)是復(fù)用的，由P0口兼用。為了將它們分離出來(lái)，以便同單片機(jī)片外的擴(kuò)展芯片正確的連接，需要在單片機(jī)外部增加地址鎖存器。我們這本設(shè)計(jì)中使用74LS373。74LS373是一種帶有三態(tài)門(mén)的8D鎖存器，其引腳如圖3-1所示 圖 3-1 鎖存器74LS373的引腳其引腳的功能如下：D7D0：8位數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)Q7Q0：8位數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)G：數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)

33、，高電平有效。當(dāng)該信號(hào)為高電平的時(shí)候，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為低電平的時(shí)候，三態(tài)門(mén)打開(kāi)，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線(xiàn)。當(dāng)該信號(hào)為高電平的時(shí)候，輸出線(xiàn)為高阻態(tài)。74LS373的功能表如表3-1表3-1 74LS373的功能表GDQ0111010000×不變1××高阻態(tài)第2節(jié) 程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器一般采用只讀存儲(chǔ)器，因?yàn)檫@種存儲(chǔ)器在電源關(guān)斷后，仍能保存程序（即非易失性）在系統(tǒng)上電后，CPU可以取出這些指令予以重新執(zhí)行。只讀存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱(chēng)為ROM（Read Only Memory）。信息如果被寫(xiě)

34、入ROM之后，就不能任意更改，特別是不能在程序運(yùn)行的過(guò)程中寫(xiě)入新的內(nèi)容，故稱(chēng)為只讀存儲(chǔ)器。向ROM中寫(xiě)入信息叫做ROM編程。根據(jù)編程方式的不同，ROM分為以下幾種：可編程ROM、掩模ROM、EPROM、E2PROM、Flash ROM。程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展可以使用需要的只讀存儲(chǔ)器芯片。在這里我們使用27128EPROM芯片，數(shù)字“128”表示其位存儲(chǔ)器容量的大小。27128的芯片引腳圖如圖3-2 圖3-2 27128芯片引腳圖它的各引腳功能如下：A13A0：地址線(xiàn)引腳。D7D0：數(shù)據(jù)引腳：片選輸入端：輸出允許控制端：編程時(shí)，加編程脈沖的輸入端VPP：編程時(shí)編程電壓（+12V或+25V）輸入端VCC：

35、+5V，芯片的工作電壓 27128一般都有5種工作方式，由、各信號(hào)的狀態(tài)組合來(lái)確定。5種工作方式表 3-2所示。表 3-2 27128的工作方式方式 引腳/PGMVPPD7D0讀出低低+5V程序讀出為選中高×+5V高阻編程正脈沖高+25V（或+12V）程序?qū)懭氤绦蛐ｒ?yàn)低低+25V（或+12V）程序讀出編程禁止低高+25V（或+12V）高阻（1）讀出方式一般情況下，EPROM工作在這種方式。工作在此種方式的條件是使片選控制線(xiàn)為低，同時(shí)讓輸出允許控制線(xiàn)為低，VPP為+5V，就可以將EPROM中的指定地址單元的內(nèi)容從數(shù)據(jù)引腳D7D0上讀出。（2）未選中方式當(dāng)片選控制線(xiàn)為高電平的時(shí)候，芯片進(jìn)

36、入未選中方式，這時(shí)數(shù)據(jù)輸出為高阻抗懸浮狀態(tài)，不占用數(shù)據(jù)總線(xiàn)。EPROM處于低功耗的維持狀態(tài)。（3）編程方式在VPP端加上規(guī)定好的高壓，和端加上合適的電平，就能將數(shù)據(jù)線(xiàn)上的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到指定的地址單元。此時(shí)，編程地址和編程數(shù)據(jù)分別由系統(tǒng)的A13A0和D7D0提供。（4）編程校驗(yàn)方式在VPP端保持相應(yīng)的編程電壓（高壓），再按讀出方式操作，讀出編程固化好的內(nèi)容，以校驗(yàn)寫(xiě)入的內(nèi)容是否正確。（5）變成禁止方式本工作方式輸出呈高阻狀態(tài)，不寫(xiě)入程序。第三節(jié) 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部有128個(gè)字節(jié)RAM。在實(shí)際的應(yīng)用中，僅靠片內(nèi)RAM往往是不夠用的，必須擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有

37、靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM）和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（DRAM），在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，外擴(kuò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般采用靜態(tài)存儲(chǔ)器。所擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間地址，又P2口提供高8位地址，P0口分時(shí)提供低8位地址和用作8位的雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM的讀寫(xiě)由8031的（P3.7）和（P3.6）信號(hào)控制，而片外程序存儲(chǔ)器EPROM的輸出允許端（）由讀選通信號(hào)控制。盡管與EPROM共處同一地址空間，但是由于控制信號(hào)不同，所以不會(huì)發(fā)生總線(xiàn)沖突。單片機(jī)系統(tǒng)中常用的SRAM芯片的典型型號(hào)有：6116（2K×8），6264（8K×8），62128（16K×8）。它們都用單一+5V電源供電，雙列直插封

38、裝。在這里我們使用6116 SRAM，它的引腳為24個(gè)，引腳圖如圖3-3 圖3-3 6116引腳圖6116的各引腳功能如下：A010：地址輸入線(xiàn)。D0D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線(xiàn)。：片選信號(hào)輸入線(xiàn)，低電平有效。：讀選通信號(hào)輸入線(xiàn)，低電平有效。V1L V1H：寫(xiě)允許輸入信號(hào)線(xiàn)，低電平有效。VCC：工作電壓+5V。GND：地線(xiàn)。6116存儲(chǔ)器有讀出、寫(xiě)入、維持三種工作方式，這些工作方式的操作控制如表3-3所示表3-3 6116工作方式方式 信號(hào)0007讀V1LV1LV1H數(shù)據(jù)輸出寫(xiě)V1LV1HV1L數(shù)據(jù)輸入維持V1H任意任意高阻態(tài)第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)第一節(jié) 主程序模塊該模塊的功能包括顯示的初始化，判斷是否

39、有空箱，鍵盤(pán)掃描，密碼掃描等功能。功能流程圖如圖4-1所示圖 4-1 主程序流程圖第二節(jié) 鍵輸入程序設(shè)計(jì)鍵盤(pán)采用掃描工作方式,輸入程序功能有以下4個(gè)方面：（1）判斷鍵盤(pán)上有無(wú)鍵閉合，其方法為掃描口PA07輸出全“0”，讀PC口的狀態(tài)，若PC03為全“1”（鍵盤(pán)上行線(xiàn)全為高電平）則鍵盤(pán)上沒(méi)有閉合鍵若PC03不全為“1”，則有鍵處于閉合狀態(tài)。（2）去除鍵的機(jī)械抖動(dòng)，其方法為判斷出鍵盤(pán)上有鍵閉合后，延遲一段時(shí)間再判別鍵盤(pán)的狀態(tài)，若仍有鍵閉合，則認(rèn)為鍵上有一個(gè)鍵處于穩(wěn)定的閉合期，否則認(rèn)為是鍵的抖動(dòng)。（3）判別鍵閉合的鍵號(hào)，方法對(duì)鍵盤(pán)的列線(xiàn)進(jìn)行掃描，掃描口PA07依次輸出，相應(yīng)的依次讀PC口的狀態(tài)，若PC03為全“1”則列線(xiàn)為“0”的這一列上沒(méi)有鍵閉合。閉合鍵的鍵號(hào)等于為低電平的列號(hào)加上為低電平的行的首鍵號(hào)。（4）使CPU對(duì)鍵的一次閉合僅做一次處理，采用的方法為等待閉合鍵釋放后在作處理。流程圖見(jiàn)圖4-2所示-圖 4-2 鍵盤(pán)輸入子程序流程圖第三節(jié) 驅(qū)動(dòng)電路程序設(shè)計(jì)繼電器板負(fù)責(zé)自動(dòng)存包柜的開(kāi)箱控制，利用紅外線(xiàn)檢測(cè)箱內(nèi)是否有物體，并將狀態(tài)信息上傳到主機(jī)，做為下一次分配箱時(shí)的依據(jù)。繼電器接受主機(jī)下達(dá)的指令，根據(jù)主機(jī)指令的箱號(hào)，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器開(kāi)門(mén)，同時(shí)檢測(cè)門(mén)限