全自动存包柜项目设计

北京理工大学珠海学院信息学院摘要本文详细介绍了国内自动存包控制系统的发展现状，发展中所面临的问题。并详细介绍了本系统采用的单片机做控制器，可以同时管理N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是柜门打开，顾客即可将包取出。关键词：自动存包单片机光电传感器条形码阅读器北京理工大学珠海学院信息学院目录前言.....................................................1第1章自动存包柜...........................................2第1.1节自动存包柜的发展概述...............................2第1.2节总体方案确定.......................................3第2章系统硬件设计.........................................4第2.1节MCS—51单片机主要应用特性..........................4第2.2节自动存包系统面板设计及控制原理图...................6第2.3节微型处理器.........................................8第2.4节系统扩展..........................................12第2.5节输入/输出接口系统设计.............................20第2.6节条形码阅读器设计..................................25第2.7节电机控制电路设计..................................26第2.8节电源..............................................27第3章系统流程图..........................................29第3.1节控制主程序流程图..................................29第3.2节显示子程序程图....................................31第3.3节输入给定值中断服务程序............................31结论....................................................33附录....................................................33参考文献....................................................38北京理工大学珠海学院信息学院全自动存包柜项目设计学校：北京理工大学珠海学院学院：信息学院专业班级：电气工程及其自动化5班学生姓名：宋清华指导老师：许强强指导老师签名：日期：年月日北京理工大学珠海学院信息学院信息学院学生实习学分申请表年月日学生姓名宋清华学生学号130109051002专业电气工程及其自动化班级5项目名称全自动存包柜项目设计项目内容简述申请学分数学生签字：年月日指导老师认定意见指导老师签字：年月日北京理工大学珠海学院信息学院前言随着我国的不断发展，产品呈现出种类数目不断增多、丰富的局面。尤其是生产质量的不断提高，对技术服务提出了更高的要求，特别是对物品的自动存储提出了更新更高的要求。在当前各种多功能全自动存包机逐渐进入各超市的情况下，我们有必要对国产自动存包控制的应用现状及发展作进一步探讨。在超市、综合商店、个人商店等人流量大的地方，常常需要对顾客随带物品进行存储。如果用人工完成不但麻烦，而且效率低，劳动强度大。随着微型计算机控制的普及，特别是单片机的应用，给该类系统的设计带来了极大的便利，在本次设计中，将主要介绍单片机控制自动存包控制系统的设计方法。北京理工大学珠海学院信息学院第1章自动存包柜第1.1节自动存包柜的发展概述电子存包柜又名自动存包柜、电子寄存柜，是20世纪嵌入式计算机快速发展后在传统寄存行业的一大应用。从外观和用途来看，电子存包柜属于家具类别中的钢制家具。从实现方式和功能上来看，电子存包柜属于电子专用设备。电子存包柜主要由以下几种类型：(1)机设条码式电子存包柜存物时：按“存”键，寄存柜自动打印一张密码条，机器语音提示：“请取密码条”。使用者抽出密码纸，对应的箱门自动打开，存好后关上箱门。取物时：直接将条码纸在扫描口扫描，对应的箱门会自动打开。语音提示：“请取完物品后关好箱门。”(2)指纹式电子存包柜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）。(3)非接触IC卡电子存包柜以使用者所持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）。北京理工大学珠海学院信息学院(4)联网型非接触IC卡电子存包柜联网型非接触IC卡电子存包柜基本功能与非接触IC卡电子存包柜一致，另外增加了网络通讯模块，上位机管理软件等，以实现寄存状态联网监控，分段收费，报表打印等功能。现在公共场所应用比较广泛。因此，研制出一种能自动存包的装置有很重大的意义，我所研究的就是这方面的课题。第1.2节总体方案确定根据“自动存包”这一目的要求，做如下设计安排：第一部分：CPU核心控制部分，由单片机8031、复位电路、时钟电路等构成，是整个系统的核心。第二部分：键盘显示控制部分。对3个数码管和2个按键进行管理，3个数码管用于显示两位柜号和3位密码，12个按键分别为10个数字键和2个功能键。通过这些键盘，用户就可以完成所有的操作。第三部分：执行机构部分。它是通过8051的并行口扩展一片8255A芯片，并通过8255A控制20个灯的状态（亮灭）来模拟柜子的存包取包的过程。软件部分主要采用我们自己设定的一种与柜号相关联的算法来产生一组3位的随机密码，而密码的产生、核对过程就对应存包、取包的过程。北京理工大学珠海学院信息学院第2章系统硬件设计第2.1节MCS—51单片机主要应用特性MCS-51单片机是美国Intel公司于1980年推出的产品,与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令,指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍用MCS-51单片机作为代表进行理论基础学习。我们也以这一代表性的机型进行系统的设计。MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品，其主要功能如下：8位CPU4kbytes程序存储器(ROM)128bytes的数据存储器(RAM)32条I/O口线111条指令，大部分为单字节指令21个专用寄存器2个可编程定时/计数器5个中断源，2个优先级一个全双工串行通信口外部数据存储器寻址空间为64kB外部程序存储器寻址空间为64kB逻辑操作位寻址功能双列直插40PinDIP封装单一+5V电源供电MCS-51以其典型的结构和完善的总线专用寄存器的集中管理，众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富的指令系统，堪称为一代“名机”，为以后的其它单片机的发展奠定了基础。正因为其优越的性能和完善的结构，导致后来的许多厂商多沿用或参考了其体系结构，有许多世界大的电气商丰富和发展了MCS-51单片机，像PHILIPS、Dallas、ATMEL等著名的半导体公司都推出了兼容MCS-51的单片机产品，就连我国的北京理工大学珠海学院信息学院台湾WINBOND公司也发展了兼容MCS-51的单片机品种。近年来MCS-51获得了飞速的发展，MCS-51的发源公司Intel由于忙于开发PC及高端微处理器而无精力继续发展自己的单片机，而由其它厂商将其发展，最典型的是PHILIPS和ATMEL公司，PHILIPS公司主要是改善其性能，在原来的基础上发展了高速I/O口，A/D转换器，PWM(脉宽调制)、WDT等增强功能，并在低电压、微功耗、扩展串行总线(I2C)和控制网络总线(CAN)等功能加以完善。ATMEL公司推出的AT89Cxx系列兼容MCS-51的单片机，完美地将Flash(非易失闪存技术)EPROM与80C51内核结合起来，仍采用MCS-51的总体结构和指令系统，Flash的可反擦写程序存储器能有效地降低开发费用，并能使单片机作多次重复使用。8051是MCS-51系列单片机中的代表产品，它内部集成了功能强大的中央处理器，包含了硬件乘除法器、21个专用控制寄存器、4kB的程序存储器、128字节的数据存储器、4组8位的并行口、两个16位的可编程定时/计数器、一个全双工的串行口以及布尔处理器。MCS-51采用模块式结构，MCS-51系列中各种加强型单片机都是以8051为核心加上一定的新的功能部件后组成的，从而使它们完全兼容。表2.1为MCS-51系列单片机常用产品特性。表2.1MCS-51系列单片机常用产品特性型号片内存储器I/O线定时器/计数器片外寻址空间（KB）程序数据程序数据80514KROM128322个16位646487514KEPROM128322个16位64648031无128322个16位646480C514KROM128322个16位646487C514KEPROM128322个16位646480C31无128322个16位646480524KROM256323个16位646487524KEPROM256323个16位64648032无256323个16位6464MCS-51具有比较大的寻址空间，地址线宽达16条，即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围达216=64kB，这作为单片机控制来说已是比较大的，这同时具备对口北京理工大学珠海学院信息学院的访问能力。此外，MCS-51采用模块化结构，可方便地增删一个模块就可使引脚和指令兼容的新产品，从而容易使产品形成系列化。由于MCS-51集成了几乎完善的8位中央处理单元，处理功能强，中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器，硬件的加、减、乘、除法器和布尔处理机及各种逻辑运算和转移指令，这给应用提供了极大的便利。MCS-51的指令系统近乎完善，指令系统中包含了全面的数据传送指令、完善的算术和逻辑运算指令、方便的逻辑操作和控制指令、对于编程来说，是相当灵活和方便的。MCS-51单片机的工作频率为2-12MHz，当振荡频率为12MHz时，一个机器周期为1us,这个速度应该说是比较快的。MCS-51把微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，使得数据传送距离大大缩短，可靠性更高，运行速度更块。由于属于芯片化的微型计算机，各功能部件在