金红娟 张娣 王历
摘 要： 随着科学技术的不断发展，智能产品随处可见，极大地方便了人们的生产和生活。在一些综合性超市、大型购物中心和其他公共场所，由于人流量大，购物人员多，仅手动存储物品速度慢，效率低，远远不能满足要求，需要自动存储柜存储物品，以达到更方便、更快的目的。但由于价格等因素，传统的电子储物柜只出现在一些大型超市等场合，并没有广泛应用于其他公共场所。
关键词： 自动存储柜；单片机；随机密码
中图分类号： TP30 文献标识码： A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.08.020
本文记录格式：金红娟、张迪、王历等. 基于单片机自动存储柜的设计[J]. 软件，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
单片机是单片机微控器的缩写。它是20世纪90年代兴起的大型设备。它具有体积小、功能强、重量轻、使用方便、灵活等优点。由于其这些优点，单片机广泛应用于各个领域，有效保证了智能产品在许多领域的发展[1]。基于单片机的自动存储柜系统可以降低成本，更好地实现智能物品的访问，给人们的生活带来更大的便利。
1 系统方案
本设计由STC89C52单片机最小系统，LCD[2]由液晶模块、储物柜指示灯、电源模块、蜂鸣器报警模块、按键模块和电源模块组成。单片机实时扫描按钮。当客户需要存储时，按下按钮，系统会随机提取四个密码，打开相应的柜门。存储物品后，显示在液晶显示器上FULL(提示储物柜已存放物品)，相应的指示灯也会亮起。当您想取出物品时，按下按钮，然后输入存储系统给出的四位密码。按下确认键后，关闭相应的存储箱指示灯，并显示在液晶上NULL，这意味着这个号码的存储箱是空的。
基于单片机的自动储物柜的系统方案总体框图如图1所示。
2 硬件设计
2.1 单片机最小系统
单片机最小系统是单片机工作的电路组织形式，只包括单片机、振荡器、复位电路和电源[3]。本设计选用的是STC89C52单片机最小系统外接8255芯片I/O扩展槽，74LS373键盘管理芯片管理4×4键盘矩阵，LCD1602字符点阵液晶。两片8255芯片扩展I/O连接继电器、红外传感器继电器、红外传感器、限位开关，各为16路。其中PA口驱动继电器解锁，PB接口限位开关，控制柜门开启，PC判断橱柜里是否有物品[4]。
2.2 储物柜指示灯
本设计采用发光二极管(LED)显示柜内是否有物品作为储物柜的指示灯。当客户获取密码并存放物品时，关闭柜门。事实上，储物柜的指示灯是亮的，这意味着柜子已经满了。同样，当客户输入密码并打开柜门并取出物品时，指示灯熄灭，表示柜是空的，可以使用。
2.3 LCD1602液晶模块
LCD1602液晶显示器体积小，功耗低，显示内容丰富，超薄轻应用于智能产品中。本设计采用LCD液晶显示器可以实现存取显示、清屏等控制命令，其工作电压通常为3.3～ 5V，信息[5]主要显示访问和密码输入提示。当单片机检测到所有门磁传感器都是封闭和有物时，液晶显示FULL(满箱)”;当至少有一个箱门闭合且无物时，液晶屏显示实时时间;当顾客有存包需求时，若有空箱，则显示空箱号码，按下存包按键后，给出四位随机密码，存包完成后，将显示存储成功。同样，取包时，通过矩阵键盘输入密码，成功取出显示器。图2为LCD液晶显示实物图1602。
2.4 电源模块
本设计可采用20 V直流电源驱动储物柜门的打开和关闭，所需功率为20 W以上，可产生1A驱动电流。
2.5 蜂鸣器报警模块
在访问过程中，客户经常忘记关门，所以需要报警装置来提醒。蜂鸣器是一种结构一体化的电子讯响器，广泛应用于各个领域。本设计采用常用的电压蜂鸣报警装置，主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器、共振箱、外壳等组成。当顾客忘记关柜门时，蜂鸣器会发出警报，提醒顾客关柜门，避免不必要的麻烦。
2.6 按键模块
按钮的主要功能是让客户选择合适的柜子来存储包，包括数字键和功能键。常用的按键接口分为独立按键接口和矩阵键盘接口，该系统主要采用常用的4×4矩阵键盘，外部中断扫描。其原理是，按键时会触发中断源，提醒处理器扫描键值查询。键盘中断通常包括定时中断和外部中断。该系统采用外部中断INT0。单片机首先让行线输出低电平。当按键时，列线电平不完全高，四个输入和门输出端产生下降边缘，触发外部中断INT0.单片机进入中断后，先延迟抖动，然后扫描查找键盘，读取键值，然后处理相应的键值处理子程序，无键按下不进入中断，单片机不扫描，节省大量资源[7]。按键功能模块图如图3所示。
3 系统软件设计
3.1 主程序模块
该模块的功能主要是显示的初始化，以确定是否有空箱、键盘扫描、密码扫描等问题。程序流程图如图4所示。
3.2 控制系统
本设计采用STC89C52是单片机控制的核心方案。单片机使用方便灵活，丰富I/O端口和灵活的编程设计，功能强大。STC89C存储柜的系统控制包括键盘输入、密码检测、解锁电路、显示电路和报警电路。
3.3 驱动显示电路
本设计采用LCD1602 16*二字符液晶点阵式LCD，数据线连接总数据线，数据或命令端RS接P2.2，读写端R/W接P2.三、使能端E连接P2.4.命令写入地址E3FFH，数据写入地址为E7FFH，阅读状态地址为EBFFH，只要使用其内部字符库的字符，就不需要生成新的字符，输入需要显示的数据ASCII码[8]。
(1)输入显示器接口电路
该系统采用4×4矩阵键盘，包括10个数字健康键和6个功能键，分别用作密码输入和访问控制SAT89C52单片机经过74LS373扩展一片8255A构建键盘接口电路。
(2)开柜门控制电路
开柜门控制电路用来控制存储柜门的打开和闭合，该系统共有24个储物柜，当顾客有存储需求时，系统将给出四位随机密码，柜门打开，顾客存入物品，然后关闭柜门。取出物品时使用if将键盘输入的密码与存储过程中给出的设置密码进行比较，如果完全正确，则解锁；如果不正确，返回继续输入，输入次数超过三次，蜂鸣器报警[9]。其次，柜门上还安装有限开关，检查柜门是否关闭。如果客户没有关闭柜门，应及时发出警报，以达到提醒的目的。
4 结语
基于单片机的自动存储柜系统可以实现货物的自动访问，无需人员管理，方便快捷，避免人工存储不必要的冲突，节省人员费用。自动储物柜具有良好的应用价值，可以解放客户的手，使客户购物更方便，安全系数高，操作简单，管理方便，与传统储物柜相比，具有无与伦比的优势。单片机的使用可以降低成本，使自动储物柜在各种场合得到广泛而实用的应用。
参考文献
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