基于单片机的自动存包柜设计.pptx
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1
书山有路
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 generally 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.
P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输 入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（ 外 部 中 断 0） P3.3 /INT1（ 外 部 中 断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入）
图 1-2 AT89C51 引脚图
VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为输入。P0 能够用于外部程序数据存储器， 它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口， 当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接 收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1
Keyword: automatic deposit ark system、electromagnetic valve bag、 random password、fault tolerance、to unlock
2
书山有 路
目录
3
书山有 路
4Leabharlann Baidu
书山有 路
第一章 系统方案论证
第一节 控制系统的工作原理及技术要求
本系统要求具有较高的自动化程度，以at89c51单片机为核心，通过条形码 识别技术自动控制柜门的打开。关门后通过打印机打印条形码；实时显示无物的 箱体号。并具有断电保护功能，用红外线检测箱内是否存有物品，并报警。
第二节 自动存包柜系统框图
自动存包柜的系统框图如图 1-1。该系统 MC51 单片机为核心，还有空箱显 示，打印机，红外线检测，断电保护等部分。
The automatic endures package ark system can control 24 save bag ark, it using the electromagnetic valve control of cupboard door 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 performance is high. Due to random password is produced software, to make the hardware more economical and practical, simple and easy to install.
在本系统中我们选用 8051 来满足系统的要求，并使用与 MCS-51 指令系统完 全兼容的 AT89C51 作为主控制器实现存包柜的各项功能。AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的一种带 4K 字节 FLASH（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称。单片机的可 擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器 制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制 器， AT89C 单片机为很多提供了一种灵活性高且价廉的方案。
8051 是在 8031 的基础上，片内又集成有 4K ROM，作为程序存储器，是一个 程序不超过 4K 字节的小系统。
8751 是在 8031 的基础上，增加 4K 字节的 EPROM，它构成了一个程序小于 4KB 的系统。用户可以将程序固化在 EPROM 内，可以反复修改程序。但是它的价 格比较昂贵。8031 外扩一片 4KB EPROM 就相当于 8751，它的最大优点是价格便 宜。
此自动存包柜系统能控制 24 个存包柜，它利用控制柜门的打开，当顾客按 “存包”或“取包”键时，相应的空柜门会自动打开，并且能产生一组 8 位随机 密码，密码使用一次有效，且有三次容错功能和解锁功能，所以安全性能很高。 由于随机密码是软件产生，使得硬件更为经济实用、简单且便于安装。
关键字：自动存包柜系统、电磁阀、随机密码、容错、解锁
图 1-1 自动存包柜系统框图
第三节 电路核心器件的选择
单片机是在一块硅片上集成了微处理器，存储器和各种输入、输出接口，这
1
书山有路
样的一块芯片具有一台计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。 单片机的优点是体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉， 可靠性高，灵活性好，开发也较为容易。目前单片机已经广泛的应用在工业自动 化控制，自动检测，智能仪表，家用电器等各个方面。随着单片机的发展趋势， 为了满足不同用户的需要，单片机有了很大的改善。
MCS 是 Intel 公司生产的系列单片机，如 MCS-48、MCS-51 系列单片机。MCS-51 系列包括三个基本型 8031、8051、8751 等。
8031 内部包括一个 8 位 CPU、128 个字节 RAM，21 个特殊功能寄存器、4 个 8 位并行 I/O 口，1 个全双工串行口，2 个 16 位定时器/计数器，需要外部 EPROM 芯片。
This design is mainly based on at89c51 single chip controller, to 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.
本系统采用at89c51单片机为主控制器，可以同时管理24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“存”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。当顾客需要取包时，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，打开相应的箱子，顾客可以取包。
书山有路
摘要
近年来，随着生活水平的提高，人们对于社会服务质量的要求不断提高。为 了更好的服务广大顾客，在一些公共场合一般设有智能的自动存包柜，为广大的 顾客朋友们提供方便。它具有功能广泛、操作简洁、安全性高等特点，能够更好 的服务于不同类型的顾客。
本设计以 at89c51 为主控制器，来实现通过密码的比对完成自动存取包过程 的设计。整个系统由控制模块、输入显示模块和执行模块组成。
AT89C51 主要特性：
·与 MCS-51 兼容 ·4K 字节可编程 FLASH 存储器 ·寿命：1000 写/擦循环 ·数据保留时间：10 年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8 位内部 RAM ·32 可编程 I/O 线 ·两个 16 位/计数器
2
书山有路 ·5 个中断源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路 AT89C51 提供以下标准功能：4K 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM， 32 个 I/0 口线，两个 16 位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双 工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可将至 0Hz 的静态逻辑 操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内 容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。 AT89C51 引脚功能说明 AT89C51 引脚图如图 1-2 其各引脚功能如下
P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当 振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电 平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节。 /EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ， 不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET ；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于 施加 12V 编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部 时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3
书山有路
口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。
P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收， 输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作 为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于 内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行 存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势， 当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
芯片擦除： 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持
4
书山有路
ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在 任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持 两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计 数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡 器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。经过计算和考虑，使用 AT89C51 来满足我们所设计的产品，作为我们的主机电路核心器件。
书山有路
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 generally 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.
P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输 入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（ 外 部 中 断 0） P3.3 /INT1（ 外 部 中 断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入）
图 1-2 AT89C51 引脚图
VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为输入。P0 能够用于外部程序数据存储器， 它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口， 当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接 收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1
Keyword: automatic deposit ark system、electromagnetic valve bag、 random password、fault tolerance、to unlock
2
书山有 路
目录
3
书山有 路
4Leabharlann Baidu
书山有 路
第一章 系统方案论证
第一节 控制系统的工作原理及技术要求
本系统要求具有较高的自动化程度，以at89c51单片机为核心，通过条形码 识别技术自动控制柜门的打开。关门后通过打印机打印条形码；实时显示无物的 箱体号。并具有断电保护功能，用红外线检测箱内是否存有物品，并报警。
第二节 自动存包柜系统框图
自动存包柜的系统框图如图 1-1。该系统 MC51 单片机为核心，还有空箱显 示，打印机，红外线检测，断电保护等部分。
The automatic endures package ark system can control 24 save bag ark, it using the electromagnetic valve control of cupboard door 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 performance is high. Due to random password is produced software, to make the hardware more economical and practical, simple and easy to install.
在本系统中我们选用 8051 来满足系统的要求，并使用与 MCS-51 指令系统完 全兼容的 AT89C51 作为主控制器实现存包柜的各项功能。AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的一种带 4K 字节 FLASH（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称。单片机的可 擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器 制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制 器， AT89C 单片机为很多提供了一种灵活性高且价廉的方案。
8051 是在 8031 的基础上，片内又集成有 4K ROM，作为程序存储器，是一个 程序不超过 4K 字节的小系统。
8751 是在 8031 的基础上，增加 4K 字节的 EPROM，它构成了一个程序小于 4KB 的系统。用户可以将程序固化在 EPROM 内，可以反复修改程序。但是它的价 格比较昂贵。8031 外扩一片 4KB EPROM 就相当于 8751，它的最大优点是价格便 宜。
此自动存包柜系统能控制 24 个存包柜，它利用控制柜门的打开，当顾客按 “存包”或“取包”键时，相应的空柜门会自动打开，并且能产生一组 8 位随机 密码，密码使用一次有效，且有三次容错功能和解锁功能，所以安全性能很高。 由于随机密码是软件产生，使得硬件更为经济实用、简单且便于安装。
关键字：自动存包柜系统、电磁阀、随机密码、容错、解锁
图 1-1 自动存包柜系统框图
第三节 电路核心器件的选择
单片机是在一块硅片上集成了微处理器，存储器和各种输入、输出接口，这
1
书山有路
样的一块芯片具有一台计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。 单片机的优点是体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉， 可靠性高，灵活性好，开发也较为容易。目前单片机已经广泛的应用在工业自动 化控制，自动检测，智能仪表，家用电器等各个方面。随着单片机的发展趋势， 为了满足不同用户的需要，单片机有了很大的改善。
MCS 是 Intel 公司生产的系列单片机，如 MCS-48、MCS-51 系列单片机。MCS-51 系列包括三个基本型 8031、8051、8751 等。
8031 内部包括一个 8 位 CPU、128 个字节 RAM，21 个特殊功能寄存器、4 个 8 位并行 I/O 口，1 个全双工串行口，2 个 16 位定时器/计数器，需要外部 EPROM 芯片。
This design is mainly based on at89c51 single chip controller, to 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.
本系统采用at89c51单片机为主控制器，可以同时管理24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“存”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。当顾客需要取包时，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，打开相应的箱子，顾客可以取包。
书山有路
摘要
近年来，随着生活水平的提高，人们对于社会服务质量的要求不断提高。为 了更好的服务广大顾客，在一些公共场合一般设有智能的自动存包柜，为广大的 顾客朋友们提供方便。它具有功能广泛、操作简洁、安全性高等特点，能够更好 的服务于不同类型的顾客。
本设计以 at89c51 为主控制器，来实现通过密码的比对完成自动存取包过程 的设计。整个系统由控制模块、输入显示模块和执行模块组成。
AT89C51 主要特性：
·与 MCS-51 兼容 ·4K 字节可编程 FLASH 存储器 ·寿命：1000 写/擦循环 ·数据保留时间：10 年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8 位内部 RAM ·32 可编程 I/O 线 ·两个 16 位/计数器
2
书山有路 ·5 个中断源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路 AT89C51 提供以下标准功能：4K 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM， 32 个 I/0 口线，两个 16 位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双 工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可将至 0Hz 的静态逻辑 操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内 容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。 AT89C51 引脚功能说明 AT89C51 引脚图如图 1-2 其各引脚功能如下
P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当 振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电 平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节。 /EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ， 不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET ；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于 施加 12V 编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部 时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3
书山有路
口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。
P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收， 输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作 为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于 内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行 存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势， 当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
芯片擦除： 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持
4
书山有路
ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在 任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持 两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计 数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡 器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。经过计算和考虑，使用 AT89C51 来满足我们所设计的产品，作为我们的主机电路核心器件。