部队手机智能管理平台研制

周泽湘，区志江，冯培龙，周世虎，高攀

（1.广东松山职业技术学院电气工程系，广东韶关，512126；2.某部队）

1 平台工作原理

本系统采用AVR单片机作MCU，通过激光扫描枪对贴于官兵手机背面的二维码进行扫描，自动识别官兵及手机信息完成身份认证，并对不合法用户做出报警。使用矩阵光电检测开关对所有入库手机点对点实时动态监测，并实时保存手机出入库记录。通过矩阵键盘完成手机出入库作息时间、官兵请假/销假，手机出入库记录查询等功能设定。使用矩阵双色LED指示手机出入库状态（蓝色正常、红色报警）。使用数码管及液晶屏共同完成官兵信息、记录查询、时钟显示、报警显示等。

2 平台硬件设计

2.1 系统硬件设计

平台结构方框图如图1所示。本系统的硬件包括：AVR单片机、二维码扫描电路、矩阵键盘人机对话电路、光电传感器矩阵检测电路、RTC实时时钟电路、手机出入库记录保存电路、LCD液晶/数码管显示电路、蜂鸣器报警电路，LED矩阵警示电路等。

2.1.1 主控器的选型

本平台选择ATmega32作为主控器[1]。其特点如下：32K字节的系统内可编程Flash（具有同时读写的能力，即RWW）,512字节EEPROM,1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，三个具有比较模式的定时器/计数器（T/C）,片内/外中断，可编程增益串行USART，具有多钟省电休眠模式，且可宽电压运行（2.7-5.5V），抗干扰能力强。基于以上优点可满足本平台的主控要求。

图1 平台硬件系统方框图

2.1.2 RTC实时时钟电路设计

本平台实时时钟电路设计选择DS1302[2]是美国Dallas公司生产的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片。该芯片采用3线SPI串行接口方式，可提供年、月、日、星期、时、分、秒等时间信息，并可根据月份和闰年的情况自动调整月份结束的时间，用户可以根据需要采用24小时或12小时格式。DS1302内部带有31字节RAM，用于临时存放数据，具有可以编程涓细电流充电能力，从而使外围硬件电路设计得到大大简化。DS1302时钟电路图如图2所示。通过编程实现手机出入时由ATmega32向DS1302时钟读取“时间”信息，并将其在显示电路中显示；在存储电路中保存时间信息。

图2 实时时钟电路

2.1.3 存储系统的设计

本平台存储容量需求：平台保存72工位一星期所有手机的出入库记录。通过容量精准计算，选择AT24C256为手机出入库信息记录芯片。它是ATMEL公司256kbit串行电可擦的可编程只读存储器，具有结构紧凑、存储容量大等特点，可以在2线总线上并接4片该IC，特别适用于具有高容量数据储存要求的数据采集系统。ATC24C256存储电路图如图3所示。通过硬件电路与单片机的对接，通过编程，实现了ATmega32向ATC24C256存储手机出入库信息与查询双向通信功能。

图3 TC24C256存储电路图

2.1.4 显示电路设计

本平台设计采用了6位数码管与中文液晶显示屏共同显示平台相关信息，12864LCD[3]液晶显示屏，其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字和128个16*8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字。为减少液晶显示屏对ATmega32I/O口的消耗，液晶显示屏数据通信采用串行通信方式。液晶显示电路图如图4所示。

图4 12864LCD液晶显示电路

2.1.5 二维修码扫描接口电路设计

本平台具有二维码识别手机主人身份信息功能。ATmega32单片机自身带有串行USART通信I/O端口。这里合理利用，在硬件设计上只需加RS-232串口电平转换芯片，既可与商用二维码扫描枪完成硬件对接。通过软件编程，平台通过二维码扫描枪对官兵及手机的信息进行正确的识别。在软件的控制下结合时钟电路，存储电路，显示电路完成手机出入库信息记录、查询、显示。二维修码扫描接口电路如图5所示。

图5 二维修码扫描接口电路

2.1.6 光电传感器矩阵检测电路

本平台选择ATmega32作为主控器，它只32个通用I/O口，无法满足本平台外接72个光电传感器I/O接口之需。本平台选用74HC595与CD4051芯片设计传感器硬件接口扩展电路，通过软件编程实现ATmega32对74HC595与CD4051有效

控制，可靠解决了72个光电传感器扩接的术难题。矩阵检测硬件接口电路如图7所示。通过编程实现了该硬件电路与单片机的对接，实现了手机库状态检测、出入记录保存功能。

2.1.7 LED矩阵双色报警指示电路

本平台共需要72个双色LED灯用于警示，仅双色LED灯就需要消耗ATmega32单片机144个I/O引脚，且同时要实现高阻态功能（关闭双色LED灯），显然ATmega32单片机无法直接满足本平台外接72个双色LED灯组成的报警指示电路接口之需。本系统选用74HC595与74F533芯片设计双色LED灯单片机接口硬件电路，通过软件编程实现ATmega32对74HC595与74F533有效控制，可靠解决了72个双色LED灯高阻三态显示的术难题。LED矩阵双色报警指示电路硬件电路如图7所示。通过编程实现了该硬件电路与单片机的对接，实现了三态双色报警功能。

图6 一组光电传感器矩阵检测电路（可扩展8路I/O接口）

3 结束语

本文针对部队急需手机军事化智能管理平台之需。研制了基于AVR部队手机军事化智能管理平台。研制的产品已在某部队得到了实际运用。目前平台系统稳定运行可靠。解决的技术难题有：AVR单片机I/O端口巨数量的扩展问题；市售扫描枪与AVR单片机接口问题；手机身份信息二维码识别技术应用。本文技术可扩展运用到物品智能管理与盘点等其它物品需要智能管理的应用领域。

图7 一组LED矩阵双色报警指示电路（可扩展8路I/O接口）