1、洛阳理工学院毕业设计（论文）超市储物柜系统驱动板设计摘 要在空间狭小、物品繁多的室内场合，传统的储物柜和物品管理方式显得捉襟见肘。在通过利用室内高处空间、提高物品摆放密度等方法，提高物品的利用率。同时也会对整套储物系统的易用性、自动化程度提出更高的要求。然而超市里的储物柜（存包柜）给予了我们极大的方便。因此为满足人们的日常需求，基于实际应用设计一种超市储物柜系统。此系统也广泛应用于图书馆、游泳馆、车站、码头等，为广大顾客提供短期寄存保管服务。本课题设计一种基于红外条形码识别技术的超市储物柜系统的驱动板，用来驱动储物柜单元的电磁锁、红外传感器等。采用 STC89C52-LQFP 工业级芯片作为控
2、制核心，保证了系统的稳定性。并且具有较多的 I/O 口资源，实现一块驱动板能够同时检测 8 个储物柜单元的当前储物状态（柜内是否有物品、柜门电磁锁状态、柜门是否锁上） 。驱动板能够通过 485 总线与系统主控板进行通信，将储物柜单元的状态及时准确地反馈给主控板，以便判断可用柜子的号码及个数。检测部分采用漫反射红外传感器检测柜子的储物状态，用限位开关检测柜门是否锁上。进而完成整个驱动板的设计，与主控板协同完成存取物品的整个过程。关键词：储物柜，STC89C52-LQFP ，485 总线，驱动板洛阳理工学院毕业设计（论文）IThe Design of Supermarket Locker Syst
3、em Driver Board ABSTRACTIn the narrow space, many items of indoor occasions, traditional lockers and goods management is difficult. By increasing the density of the display of goods and using the indoor high space, we improve high utilization rate of the goods, also on the set of storage system easy
4、 to use,automation demands. However, the supermarket locker(storage) gives us great convenience. In order to meet the daily needs of people, we design a supermarket locker system based on actual application. This system is also widely used in the library, swimming pool, station, wharf,provide short-
5、term safe custody service for our customers.This project is to design a driving plate supermarket locker system infrared bar code recognition technology based on electromagnetic drive unit, used for cabinet lock, infrared sensor. Using industrial grade STC89C52-LQFP chip as the control core, ensure
6、the stability of the system. And have more I/O resources, a driver can detect the current storage status 8 lockers unit (if there is any,cabinet doors, door electromagnetic lock state is locked).Drive plate to communicate via the 485 bus with the system main control board, the cabinet unit state tim
7、ely and accurate feedback to the main control board, in order to determine the number and the number of available.The detection part of the diffuse reflectance infrared sensors to detect the cabinet storage state, with a limit switch detection door is locked. Then complete the drive plate design, th
8、e whole process collaboration and the main control board access items completed.KEY WORDS: Lockers, STC89C52-LQFP, 485bus, The driver board洛阳理工学院毕业设计（论文）II目 录前 言 .1第 1 章 系统设计要求与设计方案 .31.1 设计要求 .31.2 设计方案比较与论证 .3第 2 章 硬件电路设计 .72.1 STC89C52RC-LQFP 单片机介绍 .72.2 驱动板系统各部分电路原理图 .102.2.1 单片机最小系统 .102.2.2 拨码
9、开关电路 .112.2.3 电磁锁驱动电路 .112.2.4 SP485 与单片机的连接 .122.3 PCB 电路板的制作 .122.4 门控电磁锁原理及选型 .15第 3 章 SP485 原理与多机通信 .183.1 SP485 介绍 .183.2 数据通信基础 .193.2.1 数据通信的概念 .193.2.2 串行通信的传送方式 .203.3 SP485 多机通信 .21第 4 章 软件设计 .234.1 系统软件设计 .234.1.1 通信协议设计 .234.1.2 多机通信时的分时说、听 .234.2 主程序流程图 .244.2.1 串口中断子程序 .264.2.2 解码子程序 .
10、284.3 Modbus 协议简介 .30第 5 章 系统调试 .33洛阳理工学院毕业设计（论文）III5.1 硬件调试 .335.2 软件调试 .335.3 总体调试 .34结 论 .36谢 辞 .37参考文献 .38附 录 .40外文资料翻译 .41洛阳理工学院毕业设计（论文）0前 言近来国外超市试行“快递储物柜” ，将储物柜与快递相结合，顾客可以在网上购物然后到超市储物柜取自己的商品，不仅为超市提高了效益，也为顾客提供了方便，国内也将试行这一新方法，将储物柜与网络相连接实现远程控制为顾客提供服务，通过短信密码打开自己的储物柜取出商品。对电商和快递来说无疑降低了运送成本，对于消费者来说避免
11、了在家坐等送货上门的不变，大大缩短了交易时间。在超市、商场、图书馆、车站等物品繁多的室内场合，人流量相对较大，为了给顾客带来便利储物柜便应运而生。超市里的储物柜（存包柜）给予了我们极大的方便，可是在享受这种方便的同时，总是出现各种各样的小问题。也许你和我都碰到过这样的状况：扫描条码的存包柜在按下存包键后没有反应、取包时扫描器却无法读取条码、这么多的柜子却永远满箱同时，大多是因为超市顾客遗失纸质条码，带来了各种麻烦以及损失、无意或恶意占空箱导致其他人无法使用储物柜，储物柜得不到合理有效的利用，不能满足寄物需求，顾客抱怨颇多，对超市的形象非常不利。针对这些问题我们对储物柜的控制方案以及突发事件进行
12、评估并作出拟解决方案，优化软硬件避免非人为因素对顾客造成的损失。主要设计一种基于红外条形码识别技术的超市储物柜系统的驱动板，要求一块驱动板能够同时检测 8 个储物柜单元的当前储物状态、柜门电磁锁状态，保证储物柜能准确无误的实现存储，充分利用储物柜的价值。使驱动板够通过 485 总线与系统主控板进行通信，将检测到的状态信息告知主控板，并能够根据主控板发送的指令，送出驱动信号打开相应电磁锁。选择合适的红外传感器，能够通过红外检测技术判断储物柜的当前储物状态，传感器的安装位置及其检测的准确度，是否受其他外界条件的影响而误测等；选择合适的电磁锁，驱动板能够检测电磁锁的状态，能准确判断储物柜是否锁好以及
13、是否正常打开，能够准确执行主控板发来的命令；能够与主控板通过 485 总线准确通讯，并反馈储物柜的状态和电磁阀状态的信息，保证顾客存取物品的快捷、方便和安全；合理设计红外传感器和电磁锁的驱动电路；绘制原理图和 PCB 图并制出驱动板实物；设计驱动软件程序能与主控板协同洛阳理工学院毕业设计（论文）1工作。本设计是基于这些问题的存在进一步提出解决超市存储问题，使顾客存储物品变得更方便、快捷，顾客容易操作并具有更高的可靠性、安全性等，可以有效防止顺手牵羊，避免物品丢失，减少偷盗行为的发生。从而使超市更高效的为顾客提供优质的服务，大大提高了超市工作人员的工作效率。洛阳理工学院毕业设计（论文）2第 1
14、章 系统设计要求与设计方案1.1 设计要求本课题设计一种基于红外条形码识别技术的超市储物柜系统的驱动板，要求一块驱动板能够同时检测 8 个储物柜单元的当前储物状态、柜门电磁锁状态、并能够通过 485 总线与系统主控板进行通信，将检测到的状态信息告知主控板，并能够根据主控板发送的指令，送出驱动信号打开相应电磁锁。选择合理可行的系统硬件设计方案、规划各功能模块的实现方法，绘制原理图和 PCB 版图，制作出驱动板实物；设计驱动板软件程序，能够和主控板协同工作。1.2 设计方案比较与论证STC89C52RC 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8KB 的可系统
15、编程的 Flash 只读程序存储器，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 8051 指令系统及引脚 1。它集 Flash 程序存储器既可在线编程（ISP ）也可用传统方法进行编程及通用 8 位微处理器于单片芯片中，具有高性价比。且价格便宜，采用 LQFP 封装使得芯片的稳定性更高，本设计采用 STC89C52RC-LQFP 作为控制板核心芯片，其 I/O 口已满足设计功能的需要。（1） 电磁锁。首先在选择合适的电磁锁，本系统选择了该类电磁锁：电磁铁通电，磁铁吸和，柜门打开；不通电，则在弹簧作用力下，柜门关闭。（2） 红外接近开关。采用市场上常用的 E18-D50N
16、K 漫反射式红外光电开关，其检测距离可调，当有物体挡到前面时，该红外光电开关会输出一个低电平信号，有此判断柜内是否有物。（3） 限位开关。限位开关选择与家用冰箱内的门限开关开关类似，安装在门上合适的位置用洛阳理工学院毕业设计（论文）3来检测柜门是否关上。方案一：指纹密码控制各种箱柜1. 操作简单，管理方便，无需携带任何凭证；存物：按“存”键-指纹录入区内按压指纹- 自动开门- 存入物品-关箱门取物：指纹录入区内按压指纹-自动开门- 取出物品- 关箱门2. 存取快捷，提高客流量和设备使用效率；3. 管理系统可开箱检查，设置时间；4. 自动开门，机械强开门，自动安排空箱，有自动探测系统，避免无存现
17、象；5. 记录查询功能：可为管理员提供界面查询顾客存取记录；6. 中央控制与箱锁控制部分分离，采用总线方式扩展，扩展方式灵活；7. 安全性能高，活体指纹，难以复制；8. 无需消耗各类耗材，节省的同时更环保；9. 停电的情况可紧急开启所有柜门，也可连接备用电源，备用电源正常部不少于 6 小时。方案二：手机短信控制各种箱柜一种基于 GSM 网络的新型存包柜，采用短信收发等方式来存取物品，克服了已有存包柜的成本高、不够低碳环保、密码纸条容易丢失等缺点，使存包柜的使用变得更为方便和人性化。此外，柜子中还装有红外感应系统，可随时监测柜中是否有物品。而柜子外侧的 LED 灯显示柜中是否存有物品，在很大程度
18、上能够帮助存物人避免遗漏物品。该功能主要是通过 GSM 拈来实现。当存包人输入自己的手机号并确认后，会生成一个随机密码发送到用户指定的手机上；如果用户想开箱，可以回复刚刚收到的密码短信，GSM 拈收到短信以后先判断号码是否来自存包的用户之一，如果是，则打开相应的柜子，如果不是，则不作任何响应。针对没有带手机或手机一同被存在存包柜的情况，我们设立了一种特殊的开箱方式：只要再次输入一次手机号码即可。如果输入的手机号和某个存包柜记录的电话号码一致，则打开响应的柜子。方案三：射频卡控制各种箱柜RF 卡(射频卡 )储物柜系统利用目前技术最先进的射频卡，操作简单方便，应洛阳理工学院毕业设计（论文）4用广，
19、加密性能好，抗干扰能力强，将射频识别技术与 IC 卡技术相结合，它不仅为用户带来了方便，也使企业的管理更加规范、有效，尤其是“一卡通用”更是使企业管理再上新台阶，为企业产生了一定的经济效益和社会效益，以用于工厂、医.院、校园、智能大厦、小区等、还可以应用于娱乐场所、机场等客流量较大、流动性大的场所该产品极大地提高了财物保管、使用的安全性和方便性。1. 支持使用二代身份证或校园卡等射频卡进行存、取包相应操作，缩短顾客存取物的使用时间；2. 系统人机界面简洁、友好大方；支持语音提示操作；采用触摸式按键使系统更加经久耐用，外形更加美观；3. 系统可实时显示柜门使用状况：包括柜子是否占满，用户存取物品
20、操作的柜子及时间；通过点击软件上的柜体，便可轻松查询某柜子最近一次存物记录；4. 日志功能,能保存各种操作记录；5. 可设置使用用户的超时时间、自动清柜时间；6. 使用方法。（1） 存物：按“存”键，把身份证放在感应区停留 1 秒钟，柜门自动打开。（2） 取物：按“取”键，把身份证放在感应区停留 1 秒钟，柜门自动打开。方案四：条码扫描控制各种箱柜又称机设条码自助寄存柜，是在密码型的基础上开发的换代产品。由图形代替数字，从扫描器读入代替键盘输入，利用随机产生条码打印在条码纸上，安全可靠。内部微型计算机控制箱柜存取操作，液晶显示屏显示存物箱号、操作步骤提示、各箱内状态、通讯状态、日期及时间等信息，人机交互性强，操作界面友好。1. 操作简单存物：按“存”键-取条码- 自动开门-存入物品-关箱门取物：条码靠向读码口扫描-打开箱门- 取出物品- 关箱门2. 全套密码管理系统：管理人员只需通过管理密码即可轻松进行管理；3. 采用优质冷轧钢板，外表静电粉沫喷塑，柜体结构紧固牢靠，表面无可拆卸螺钉，安全便利。根据各方面考虑，选择用方案四，不仅价格上较便宜，而且使用方便，相对洛阳理工学院毕业设计（论文）5比较安全。主机 M C U主机 M C U串口 4 8 5串口 4 8 5从机 1从机 1从机 2从机 2从机 3图 1-1 总体方案框图
