基于52单片机的微型计算机快递柜设计

刘 杰，赵荣华，伍颖洁，欧周权

（湖南交通工程学院 湖南 衡阳 421000）

1 引言

随着信息技术的发展和经济水平的提高，人们在消费观念、消费方式方面的转变以及对生活品质的追求也日新月异。目前，我国许多大中城市已经成为自动快递机的新兴市场，未来潜力及发展方向必将日益为广大人民群众关注，全新的快递柜运营和服务模式已经来临。通过打造智能快递平台，可以使消费过程更加安全和便利。

2 系统方案设计

52单片机快递柜方案设计，设一个快递柜拥有开箱、蜂鸣、显示三个功能，其中0表示柜子关，1表示柜子开。快递柜主要由52单片机为控制，然后最小系统和按键设置模块为输入端，然后以蜂鸣器电路模块，LED状态灯指示模块和紧急模块为输出端。数码管一共有四个，而且都为阴极，分别在四个方向显示时间，其中单片机的P1口与其阴极相连，阳极则连到74HC245芯片上，它的P0端控制来放大驱动。每个柜子都有一个LED。其P2端口连二极管四个交叉处，P3端口连接按钮按键，P3端口由蜂鸣器接。显示模块功能：模块功能有两种LED和数码管显示，数码管的主要功能是提醒快递柜子的开合状态。按键模块功能：为了实现用户进行快递取物，按钮控制必不可少。

单片机原理设计：由52单片机所控制的开关柜，可以控制信号灯，每个柜子都有信号灯和数码管，从而在用户使用时启到重要的作用。而且旁边的数码管倒计时作用也必不可少，更方便人们及时把物品取出。在这基础上，具体情况单片机都能处理，而且比较智能的调整和控制[1]。

按键设置模块，它主要是选择系统的输入和输出时的时间设置，让快递柜系统进入一个没有故障的正常运行状态，控制正常的开关状态显示和取物倒计时显示状态，而且同时将时间数据传输到LED数码管显示。紧急停止按钮用于管理员进行临时控制。这个设计系统主要由52单片机为控制，然后最小系统和按键设置模块为输入端，然后以蜂鸣器电路模块，LED状态灯指示模块和紧急通过模块为输出端。

3 系统硬件设计

3.1 系统硬件的总电路设计

系统设计的功能主要是STC89C52单片机和它的外围器件组成最小控制系统，4组发光的二极管组成显示模块，8个LED显示灯柜子各2个分别构成倒计时显示模块，还有按键设置按钮设置时间和管理员临时控制。

本系统以单片机为主要核心，形成了一个能自动处理、自动控制为一体的闭环控制系统。所以，其硬件有52单片机、LED显示、驱动电路、按钮、状态灯等组成如图1所示。

图1 单片机引脚图

其中P0，P1的功能是送显示LED数码管的型和位，P2是用来控制发光的二极管，XTAL1和XTAL2接入晶振时钟电路，REST引脚接上复位电路，P3用于按键控制。

3.2 显示系统

数码管的主要材料是半导体并且用于发光的元件。8个分段比7个分段多1个LED单元。根据可以显示多少“8”，数字管可以分为一位、两位、四位等。LED单元的连接方法可以分为两种，它们分别为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳极数字管是把它发光二极管的所有阳极全都组合连在一起组合成了所谓的共阳极。在共阳极数码管的应用中，共阳极COM应连接到+5V。当场发光二极管的阴极处于低电平时，相应的场将被点亮。当场的阴极处于高电平时，相应的场将不会被点亮。普通负数字管是指将发光二极管的所有阴极连接在一起以形成共阴极（COM）的数字管。当场发光二极管的阳极处于高电平时，相应的场将点亮。当场的阳极处于非常低的水平时，相应的场不会点亮。由于价格比较便宜，并且上手容易，深受喜爱，尤其是家用电器领域。数码管显示图见图2。

图2 数码管显示图

3.3 按键输入电路

独立键盘的实现方法是使用I/O端口的电平来预判按钮是不是已经被按下。将按钮的一端接地，并将另一端连接到I/O端口。在程序开始时，I/O端口将被置于高电平，并且当平时按下无键按钮时，I/O端口将保护高电平。按下该键时，I/O端口与地之间的短路会强制I/O端口为低电平。当把按键放开时，单片机内部的上拉电阻就会让I/O口保持高电位。我们所要做的就是在程序中查找此I/O端口的级别，以查看是否有关键操作。硬件电路如图3所示。

图3 键盘控制电路图

3.4 定时器设计

由于温度采集耗费大量的时间，如果把快递柜读写和检测放在主程序中，那么会占用大多数CPU的使用，浪费大量的时间，并且使主程序使用变得滞留和延迟，所以将状态判断放在定时器中断程序中执行，这样使程序更流畅，解放CPU的占用。

定时器中断程序是独立于CPU执行过程的，另外执行的一个流程，不占用CPU的执行空间，在程序中设置中断，然后用Keil C51编程软件中的Watch T1定时器观测温度读写和检测的时间，根据时间定时器1的初值，在主程序中开启中断和定时器1中断，在中断子程序中执行读写和检测。

常常在显示系统出现乱码现象，也是定时器影响软件系统的一个案例，发现定时器的开启会影响到图像显示功能，在写入指令的代码前面不断加入中断的关闭，加入中断关闭后才能正常显示。

3.5 电源方案

虽然目前由于最近几年电源技术的快速发展，USB充电器也在不断的更新换代中，USB充电器可以快速且稳定的输出5V稳定电压。但考虑到快递柜体积大，耐用性等特点，利用变压器将市电220V进行转换，用494芯片控制开关管，使电压经过整流、滤波和稳压后获得5V的单片机额度电压。此方案优点在纹波比较小，对电路没有高频干扰，且输出电压较为稳定，但是缺点是电路比较大，使设计变的更大，不符合我们设计要求的小巧和便携的特点，并且在一些山区电压波动大且不稳定的地方，无法输出稳定正常电压值。

4 系统软件的设计

全部的程序由若干个模块组成：主控制器最小系统模块，显示模块，数码管模块，蜂鸣器警报模块，功能按键模块，高优先级程序处理模块，数码管数字显示程序模块等。关于52单片机的具体使用方法此处不再详细叙述，只进行简要列举：开始进行变量的宏定义。其次再进行主控芯片的I/O口高低电压。并且要将数码管阴极字型编码表录入其中和录入数组中。然后再将函数中有可能运用到的全局变量，局部变量进行变量的定义，对于函数中有可能运用到的数组进行定义。再将有可能遇到的函数名称进行定义，然后再进行主函数的编写，主函数一开始将定时器初始化。外部中断初始，一开始先要将数码管数字延时函数调用。蜂鸣器警报模块调用函数和显示函数调用[2-3]。