基于單片機的自動存包柜設(shè)計

1、成都電子機械高等專科學(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計） （基于單片機的自動存包柜設(shè)計）摘 要近年來，隨著生活水平的提高，人們對于社會服務(wù)質(zhì)量的要求不斷提高。為了更好的服務(wù)廣大顧客，在一些公共場合一般設(shè)有智能的自動存包柜，為廣大的顧客朋友們提供方便。它具有功能廣泛、操作簡潔、安全性高等特點，能夠更好的服務(wù)于不同類型的顧客。 本設(shè)計以at89c51為主控制器，來實現(xiàn)通過密碼的比對完成自動存取包過程的設(shè)計。整個系統(tǒng)由控制模塊、輸入顯示模塊和執(zhí)行模塊組成。 此自動存包柜系統(tǒng)能控制24個存包柜，它利用控制柜門的打開，當顧客按“存包”或“取包”鍵時，相應(yīng)的空柜門會自動打開，并且能產(chǎn)生一組8位隨機密碼，密碼使用一次

2、有效，且有三次容錯功能和解鎖功能，所以安全性能很高。由于隨機密碼是軟件產(chǎn)生，使得硬件更為經(jīng)濟實用、簡單且便于安裝。關(guān)鍵字：自動存包柜系統(tǒng)、電磁閥、隨機密碼、容錯、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) 開關(guān)的選擇5第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計6第一節(jié) 識別系統(tǒng)設(shè)計6第二節(jié) 光電開關(guān)介紹7第三節(jié) 限位開關(guān)介紹9第四節(jié) 輸入電路連接9第五節(jié) 電路設(shè)計11第六節(jié) 鍵盤設(shè)計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) 程序存儲器的擴展14第三節(jié) 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器的擴展16第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計18第一節(jié) 主程序模塊18第二節(jié) 鍵輸入程序設(shè)計19第三節(jié) 驅(qū)動電路程序設(shè)計20第五章 系統(tǒng)控制21結(jié)束語23謝 辭24參考文獻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單片機為主控制器，可以同時管理24個存包柜。柜門鎖由電磁閥控制

8、，當顧客需要存包的時候，可以自行到存包柜前按“存”鍵，單片機接收到一脈沖信號，并通過系統(tǒng)I/O口發(fā)出相應(yīng)的信號，控制鎖柜門的電磁閥將一空箱打開，顧客即可存包。當顧客需要取包時，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)的高低電平信號傳給單片機，系統(tǒng)比較密碼一致后，打開相應(yīng)的箱子，顧客可以取包。本系統(tǒng)要求具有較高的自動化程度，以at89c51單片機為核心，通過條形碼識別技術(shù)自動控制柜門的打開。關(guān)門后通過打印機打印條形碼；實時顯示無物的箱體號。并具有斷電保護功能，用紅外線檢測箱內(nèi)是否存有物品，并報警。第二節(jié) 自動存包柜系統(tǒng)框圖自動存包柜的系統(tǒng)框圖如圖1-1。該系統(tǒng)MC51

9、單片機為核心，還有空箱顯示，打印機，紅外線檢測，斷電保護等部分。圖 1-1 自動存包柜系統(tǒng)框圖第三節(jié) 電路核心器件的選擇單片機是在一塊硅片上集成了微處理器，存儲器和各種輸入、輸出接口，這樣的一塊芯片具有一臺計算機的屬性，因而被稱為單片微型計算機，簡稱單片機。單片機的優(yōu)點是體積小，重量輕，抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，價格低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)也較為容易。目前單片機已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在工業(yè)自動化控制，自動檢測，智能儀表，家用電器等各個方面。隨著單片機的發(fā)展趨勢，為了滿足不同用戶的需要，單片機有了很大的改善。MCS是Intel公司生產(chǎn)的系列單片機，如MCS-48、MCS-51系列單片機。MCS

10、-51系列包括三個基本型8031、8051、8751等。8031內(nèi)部包括一個8位CPU、128個字節(jié)RAM，21個特殊功能寄存器、4個8位并行I/O口，1個全雙工串行口，2個16位定時器/計數(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，作為程序存儲器，是一個程序不超過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)成了一個程序小于4KB的系統(tǒng)。用戶可以將程序固化在EPROM內(nèi)，可以反復(fù)修改程序。但是它的價格比較昂貴。8031外擴一片4KB EPROM就相當于8751，它的最大優(yōu)點是價格便宜。在本系統(tǒng)中我們選用8051來滿足系

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

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

13、28字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/0 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，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?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(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硬件復(fù)位。 AT89C51 引腳功能說明 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8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流

14、。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(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門電流。P1口管腳寫入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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”時，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，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“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（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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/EA保持低電平時，則在此

17、期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。芯片擦除：整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(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，定時器，計數(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，直到下一個硬件復(fù)位為止。經(jīng)過計算和考慮，使用AT89C51來滿足我們所設(shè)計的產(chǎn)品，作為我們的主機電路核心器件。第四節(jié) 開關(guān)的選擇紅外線光電開關(guān)（光電傳感器）是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。根據(jù)檢測方式的不同，紅外線光電開關(guān)可分為：一、漫反射式開關(guān)一般來說當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，我們都選用漫反射式開關(guān)。二、鏡反射式光點

19、開關(guān)鏡放射光電開關(guān)是集發(fā)射與接受器于一體，光電開關(guān)發(fā)射出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)的信號。三、對射式光電開關(guān)當檢測物體是不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測模式。四、槽式光電開關(guān)槽式光電開關(guān)比較安全可靠的適合檢測高速變化，分辨透明與半透明物體。光纖式光電開關(guān)采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，以實現(xiàn)被檢測物體不在相近區(qū)域的檢測。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關(guān)。用它來檢測存包柜能是否有物體，并把相應(yīng)的信號傳輸給單片機，單片機根據(jù)收到的信號可以通過I/O線控制其他的器件工作。第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計第一節(jié) 識別系統(tǒng)設(shè)

20、計一、條形碼的識別原理由于不同顏色的物體，其反射的可見光的波長不同，白色物體能反射各種波長的可見光，黑色物體則吸收各種波長的可見光，所以當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，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)的強弱不同的反射光信號，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號輸出到放大整形電路。白條、黑條的寬度不同，相應(yīng)的電信號持續(xù)時間長短也不同。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)換器輸出的電信號送放大器放大。放大后的電信號仍然是一個模擬電信號，為了避免由條形碼中的疵點和污點導(dǎo)

21、致錯誤信號，在放大電路后需加一整形電路，把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號，以便計算機系統(tǒng)能準確判讀。整形電路的脈沖數(shù)字信號經(jīng)譯碼器譯成數(shù)字、字符信息它通過識別起始、終止字符來判別出條形碼符號的碼制及掃描方向；通過測量脈沖數(shù)字電信號0、1的數(shù)目來判別出條和空的數(shù)目。通過測量0、1信號持續(xù)的時間來判別條和空的寬度。這樣便得到了被辯讀的條形碼符號的條和空的數(shù)目及相應(yīng)的寬度和所用碼制，根據(jù)碼制所對應(yīng)的編碼規(guī)則，便可將條形符號換成相應(yīng)的數(shù)字、字符信息，通過接口電路送給計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理與管理，便完成了條形碼辨讀的全過程。二、條碼識讀系統(tǒng)條碼符號是圖形化的編碼符號，對條碼符號的識讀就是要借助一定的專用設(shè)備，

22、將條碼符號中含有的編碼信息轉(zhuǎn)換成計算機可以識別的數(shù)字信息。條碼識讀系統(tǒng)是由掃描系統(tǒng)、信號整形、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算機系統(tǒng)條碼掃描器圖 2-1 條碼系統(tǒng)識讀三、條碼印制 條碼是一種傳遞信息的特殊圖形，常用的符號載體有普通白紙，不干膠標簽紙等。不同的用處對符號載體的性能要求也不同，歸納起來主要有以下幾點： （1）符號載體要有一定的強度，以保證在一定的受力條件下，或者接觸掃描的時候不至于破碎和發(fā)生明顯的變形。 （2）符號載體要有穩(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）符號載體要有一定的涂料附著能力，并要求快速干燥。 （5）符號載體要有一定的光學(xué)特性。當直接利用符號載體的表面做條碼的空（或條）的時候，要保證與涂料印制的條或空行形成一定的光學(xué)對比度。條碼打印的常用設(shè)備有點陣、激光、熱敏即噴墨打印設(shè)備等。第二節(jié) 光電開關(guān)介紹一、光電開關(guān)的工作原理 光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。工作

24、原理如圖2-2。多數(shù)光電開關(guān)選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。圖2-2 光電開關(guān)工作原理圖二、光電開關(guān)的分類1.漫反射式光電開關(guān)：它是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經(jīng)過時，物體將光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關(guān)是首選的檢測模式。2.鏡反射式光電開關(guān)：它亦集發(fā)射器與接收器于一體，光電開關(guān)發(fā)射器發(fā)出的光線經(jīng)過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。3.對射式光電開關(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)出的光線直接進入接收器

25、，當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當檢測物體為不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測裝置。4.槽式光電開關(guān)：它通常采用標準的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，當被檢測物體經(jīng)過U型槽且阻斷光軸時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)量信號。槽式光電開關(guān)比較適合檢測高速運動的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。5.光纖式光電開關(guān)：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導(dǎo)光線，可以對距離遠的被檢測物體進行檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。 三、光電開關(guān)的使用注意事項1.紅外線傳感器屬漫反射型的產(chǎn)品，所采用的標準檢測體為平面的白色畫

26、紙。2.紅外線光電開關(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太陽光等強光源。3.對射式光電開關(guān)最小可檢測寬度為該種光電開關(guān)透鏡寬度的80%。4.當使用感性負載（如燈、電動機等）時，其瞬態(tài)沖擊電流較大，可能劣化或損壞交流二線的光電開關(guān)，在這種情況下，請將負載經(jīng)過交流繼電器來轉(zhuǎn)換使用。5.紅外線光電開關(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.針對用戶的現(xiàn)場實際要求，在一些較為惡劣的條件下，如灰塵較多的場合，所生產(chǎn)的光電開關(guān)在靈敏度的選擇上增加了50%，以適應(yīng)在長期使用中延長光電開關(guān)維護周期的要求。7.產(chǎn)品均為SMD工藝生產(chǎn)制造，并經(jīng)嚴格的測試合

27、格后才出廠，在一般情況下使軸相對放置的發(fā)射器和接用均不會出現(xiàn)損壞。為了避免意外性發(fā)生，請用戶在接通電源前檢查接線是否正確，核定電壓是否為額定值。這本設(shè)計中我們需要對存包柜中進行檢測，并且實時顯示無物的箱號，顧客門沒有關(guān)靠的時候發(fā)出報警，所以我們選用漫反射式光電開關(guān)。第三節(jié) 限位開關(guān)介紹限位開關(guān)可以根據(jù)運動部件的位置來切換電路。工作時由擋塊和限位開關(guān)的輪子或觸桿相撞使限位開關(guān)的觸點接通或斷開，常用于控制運動部件的方向、行程長短、位置。還可以用來檢測開關(guān)物體是否閉合。我們使用LJ-DFJ型限位開關(guān)，它的特點是：（1）單棒式探頭，工作穩(wěn)定，感度好。（2）不受測定物性質(zhì)的影響，安裝后無須調(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（同類比為最短），抗重荷、安全可靠、壽命長。（4）依據(jù)所測定對象不同，可調(diào)整測定感度（高、中、低）（5）使用15A大容量接點繼電器開關(guān)，可直接實行對電機控制。第四節(jié) 輸入電路連接由于輸入電路很多，每一組都有一個控制端，所以在這里我們使用74LS244來進行擴展。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，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通過或門

29、接到單片機的輸出口上，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接線圖和限位開關(guān)輸入信號的接線圖分別如圖2-3，圖2-4所示X24 圖2-3 光電傳感器與7LS244接口電路門限位開關(guān)圖2-4 限位開關(guān)與7LS244接口電路第五節(jié) 電路設(shè)計一、輸入、顯示器接口電路該系統(tǒng)中鍵盤的主要功能是用于顧客選擇適當?shù)墓駚泶姘?，這里我們用4×8矩陣式鍵盤，用24個按鍵來控制24個柜門的打開，剩余的8個鍵可以為其他控制或則是用再以后系統(tǒng)的更新使用上，鍵盤是用at89c51單片機經(jīng)74LS373擴展一片8255A構(gòu)成鍵盤接口電路的。使用

30、編程掃描方式可以很容易的實現(xiàn)鍵盤和顯示的功能及消抖功能。二、開柜門控制電路開箱控制電路功能用來打開箱鎖。該系統(tǒng)共控制24個存包柜，其中使用了8255A的PA、PB、PC三口的24跟口線作為輸出，輸出信號經(jīng)三極管放大后驅(qū)動電磁鎖動作，從而將箱鎖打開。同時在箱的門沿上還裝有限位開關(guān)，來檢測門的閉合與否。并在適當?shù)臅r候來進行報警，提醒顧客關(guān)好柜門。為了保證安全，鎖簧需要有較強的彈力。電磁鎖的驅(qū)動功率需要20W以上，可以采用20V直流電源，產(chǎn)生1A的驅(qū)動電流，為加強驅(qū)動功率，采用二級直流放大。在這里我們使用DSN-Y電磁鎖，他的技術(shù)指標即參數(shù)都能夠滿足我們的需要。第六節(jié) 鍵盤設(shè)計鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中

31、能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳輸命令等功能，是人工操作單片機的主要手段。常用的開關(guān)為機械彈性開關(guān)，均利用了機械觸點的合、斷作用。常用的鍵盤接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。我們在這里選用矩陣式鍵盤接口。矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)如圖3-5 陣式鍵盤工作原理：按鍵設(shè)置在行、列線交點上，行列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到+5V電源上。平時無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)，而當有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低電平，則行線電平為低電平；列線電平如果為高，則行線電平也為高電平。這是識別矩陣鍵盤按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在。由于矩陣鍵盤中行、列線為多鍵共用，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、列線信號配合起來并作適當?shù)奶幚?，才能確定閉合鍵的位置。圖 2-5 矩陣式鍵盤結(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單片機由于受引腳數(shù)的限制，數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，由P0口兼用。為了將它們分離出來，以便同單片機片外的擴展芯片正確的連接，需要在單片機外部增加地址鎖存器。我們這本設(shè)計中使用74LS373。74LS373是一種帶有三態(tài)門的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Q7Q0：8位數(shù)據(jù)輸出線G：數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號

33、，高電平有效。當該信號為高電平的時候，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負跳變時，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。：數(shù)據(jù)輸出允許信號，低電平有效。當該信號為低電平的時候，三態(tài)門打開，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。當該信號為高電平的時候，輸出線為高阻態(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) 程序存儲器的擴展程序存儲器一般采用只讀存儲器，因為這種存儲器在電源關(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。只讀存儲器簡稱為ROM（Read Only Memory）。信息如果被寫

34、入ROM之后，就不能任意更改，特別是不能在程序運行的過程中寫入新的內(nèi)容，故稱為只讀存儲器。向ROM中寫入信息叫做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。程序存儲器擴展可以使用需要的只讀存儲器芯片。在這里我們使用27128EPROM芯片，數(shù)字“128”表示其位存儲器容量的大小。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：地址線引腳。D7D0：數(shù)據(jù)引腳：片選輸入端：輸出允許控制端：編程時，加編程脈沖的輸入端VPP：編程時編程電壓（+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、各信號的狀態(tài)組合來確定。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灥偷?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為低，同時讓輸出允許控制線為低，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）未選中方式當片選控制線為高電平的時候，芯片進

36、入未選中方式，這時數(shù)據(jù)輸出為高阻抗懸浮狀態(tài)，不占用數(shù)據(jù)總線。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)線上的數(shù)據(jù)寫入到指定的地址單元。此時，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，以校驗寫入的內(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)，不寫入程序。第三節(jié) 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器的擴展AT89C51單片機的內(nèi)部有128個字節(jié)RAM。在實際的應(yīng)用中，僅靠片內(nèi)RAM往往是不夠用的，必須擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。常用的數(shù)據(jù)存儲器有

37、靜態(tài)存儲器（SRAM）和動態(tài)存儲器（DRAM），在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，外擴的數(shù)據(jù)存儲器一般采用靜態(tài)存儲器。所擴展的數(shù)據(jù)存儲器空間地址，又P2口提供高8位地址，P0口分時提供低8位地址和用作8位的雙向數(shù)據(jù)總線。片外數(shù)據(jù)存儲器RAM的讀寫由8031的（P3.7）和（P3.6）信號控制，而片外程序存儲器EPROM的輸出允許端（）由讀選通信號控制。盡管與EPROM共處同一地址空間，但是由于控制信號不同，所以不會發(fā)生總線沖突。單片機系統(tǒng)中常用的SRAM芯片的典型型號有：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，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。D0D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線。：片選信號輸入線，低電平有效。：讀選通信號輸入線，低電平有效。V1L V1H：寫允許輸入信號線，低電平有效。VCC：工作電壓+5V。GND：地線。6116存儲器有讀出、寫入、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0007讀V1LV1LV1H數(shù)據(jù)輸出寫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)計鍵盤采用掃描工作方式,輸入程序功能有以下4個方面：（1）判斷鍵盤上有無鍵閉合，其方法為掃描口PA07輸出全“0”，讀PC口的狀態(tài)，若PC03為全“1”（鍵盤上行線全為高電平）則鍵盤上沒有閉合鍵若PC03不全為“1”，則有鍵處于閉合狀態(tài)。（2）去除鍵的機械抖動，其方法為判斷出鍵盤上有鍵閉合后，延遲一段時間再判別鍵盤的狀態(tài)，若仍有鍵閉合，則認為鍵上有一個鍵處于穩(wěn)定的閉合期，否則認為是鍵的抖動。（3）判別鍵閉合的鍵號，方法對鍵盤的列線進行掃描，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”則列線為“0”的這一列上沒有鍵閉合。閉合鍵的鍵號等于為低電平的列號加上為低電平的行的首鍵號。（4）使CPU對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。流程圖見圖4-2所示-圖 4-2 鍵盤輸入子程序流程圖第三節(jié) 驅(qū)動電路程序設(shè)計繼電器板負責(zé)自動存包柜的開箱控制，利用紅外線檢測箱內(nèi)是否有物體，并將狀態(tài)信息上傳到主機，做為下一次分配箱時的依據(jù)。繼電器接受主機下達的指令，根據(jù)主機指令的箱號，驅(qū)動相應(yīng)的繼電器開門，同時檢測門限