电子寄存柜智能控制器的设计与实现

雷鸣　宣秋宇　李鹏　鲁望周

摘要：本文介绍了一种基于STC89C52单片机的电子寄存柜智能控制系统，以STC89C52为主控制器，结合主控制模块，输入显示模块和执行模块等实现对电子寄存柜的控制。此电子寄存柜智能控制系统能控制8个存包柜，利用STC89C52的输出电平来控制柜门的打开。该系统硬件经济实用，操作方便，简单且便于安装。

关键词：电子寄存柜;控制器;STC89C52

中图分类号：TS914.211 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）05-0021-03

1 设计背景与意义

随着社会的发展和人民生活水平的提高，在日常生活中，人们对锁具的安全性和便捷性有了更高的要求。既要安全可靠的防盗，又要使用方便，人们越来越需要更好的锁具。由于传统机械锁的原理简单、复杂性较低、互开率非常高的。所谓的互开率是评判一个锁具技术质量的标准。也就是一把钥匙能开几把锁的比率。通过此前公布的锁具产品质量国家监督抽查结果显示， 互开率不合格仍是国产锁具面临的最大质量问题[1]。而且在日常的生活和工作中， 家门、公司门、一些物品的保存所使用的锁具大多数是传统的机械锁。大量的使用传统的机械锁具，人们经常需要携带很多的钥匙。由于大多的钥匙都是金属制作的，所以随身携带特别的不方便，钥匙丢失后，遗失物品的风险大大增加。所以传统的机械锁具已经不能满足人们的对锁具的需求。随着科学技术的日益发展，使用密码代替钥匙的电子密码锁的出现正好迎合了大众的心理， 这种电子密码锁具有很强可创造性。此外，电子密码锁应用起来更加的方便，安全性较强，而且电子密码锁设计方案较简单，花费较低的资金就能够实现，具有高安全性、低成本、低功耗、易操作的优点，有很强的实用功能[2]。为了方便人们在公共场合私人物品的寄存，快递的寄存等。在电子密码锁的基础上进行功能扩展，从一锁一门扩展到一锁多门，加入显示模块和一些特殊功能键。运用而生出功能更加完善，使用范围更广的电子寄存柜智能控制器系统。

2 电子寄存柜智能控制器的硬件组成

在这个系统的设计和实现中，硬件是即既是关键也是基础，它对整个成果的控制效果、稳定性、反馈的准确性和时效性都有直接影响。该系统的硬件部分主要包括主控制器、输入模块、显示模块、开锁模块、电源模块和复位振荡模块等。主控制器使用的是STC89C52嵌入式微控制器[3]，输入模块是一个4×4矩阵键盘，显示模块是一个LCD1602液晶显示屏。主要工作流程：使用者在按下“存包”键后，主控制器随机给出4为密码，当使用者按下“取包”键后，然后通过输入模块输入密码，主控制器将输入的密码与初始密码进行比对，然后主控制器再把对比的结果发送给显示模块和解锁模块，相应模块进行相应的动作来控制相应的电磁锁。

系统结构如图1所示。

3 电子寄存柜控制器的设计实现

3.1 电子寄存柜智能控制器主控单元

电子寄存柜智能控制系统的主控制器采用的是STC89C52微控制器（一个8位微控制器带8K字节的系统可编程Flash）。

STC89C52微控制器具有以下标准功能：8k字节Flash，32位I/O口线，512字节RAM，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，看门狗定时器，全双工串行口。而且STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。掉电保护模式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作都停止，直到下一个中断或硬件复位为止。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。最高运作频率35MHz，6T/12T可选，是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器。

主要特性有：（1）8K字节程序存储空间（ROM）;（2）512字节数据存储空间（RAM）;（3）内带4K字节带电可擦可编程只读存储空间（EEPROM）;（4）可直接使用串口下载。

图2是其主程序流程图。

3.2 输入模块

输入模块采用的是4×4矩阵键盘。由于输入模块需要使用较多的按键，使用独立按键所需的I＼O口太多，所以不采用独立按键而是采用4×4矩阵键盘。4×4矩阵键盘由行线和列线组成，也称行列式键盘，每个行线和列线的交叉点上都有一个按键。密码锁的密码输入由键盘来完成。为了实现“存包”和“取包”动作的功能，4×4矩阵键盘中的一些按键被作为特殊功能键来使用，每个按键的不同功能通过程序[4]来赋予。每个按键的功能和4×4矩阵键盘与单片机引脚连接如图3所示。

4×4矩阵键盘的原理：每一个按键的行值和列值都是固定的，行值和列值的所组成的二维数组就可以给每一个按键进行编码。矩阵键盘的行线和列线通过一个8位的并行接口和微控制器通信。键盘的处理程序任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么;还要消除按键在闭合或断开时的抖动。8位并行接口中，低4位输出扫描码，使按键逐行动态接地，高4位并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能[5]。其程序流程如图4所示。

3.3 显示模块

为了使人机界面更加的人性化，所以本设计采用液晶显示器LCD1602来替代普通的数码管作为显示模块。LCD1602即该LCD的点阵是16行*2列，总共有32个像素点[6]。显示模块电路连接图如图5所示。

1602LCD主要技术参数：

（1）显示容量：16×2个字符;（2）芯片工作电压：4.5-5.5V;（3）工作电流：2.0mA（5.0V）;（4）模块最佳工作电压：5.0V;（5）字符尺寸：2.95×4.35（W×H）。

在显示模块工作时，显示器会显示“Welcome to Coded Locks”，当使用者按下存包按键，主控制器随机生成的4位密码，然后在显示器上会显示出“Password”和“Door Number”——所打开的柜门编号，使用者需要记住此密码。开锁时，使用者按下取包按键，显示器上会显示“Please enter password”，然后利用输入模块的4×4矩阵键盘输入密码，每当使用者按下一个数字按键后在显示器上就会显示一个“*”。当4位密码全部输入后，按下确认键，如果密码正确，对应的电子密码锁被打开，如果密码错误，显示器将会显示“Wrong”。当8个柜子全部存满，使用者再按下存包按键，显示器将会显示“Full”。

4 結语

电子寄存柜智能控制器采用STC89C52微控制器来实现。设计主要分为硬件和软件两个部分。使用微控制器制作的电子寄存柜智能控制器具有软件和硬件设计简单，易于开发，成本较低，安全可靠，操作方便等特点，可应用于公共场合私人物品的寄存，快递的寄存等需要防盗的场所。本设计的实用性很强且具有较可靠的性能，响应速度很快，使用起来方便，但该系统还有很大开拓空间，这些都需要我们进一步的实现，我们也正继续努力设计和改进方案来实现更加强大的功能。

参考文献

[1] 彭燮.国产锁具互开率多不合格[J].广西质量监督导报，2015（02）：23.

[2] 肖萌萌.电子密码锁控制电路设计[J].黑龙江科技信息，2017（15）：38.

[3] 李全利.单片机原理及应用[M].高等教育出版社，2012.

[4] 马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[M].科学出版社，2007.

[5] 谭艳.单片机矩阵按键扫描程序设计[J].数字化用户，2013，19（09）：44.

[6] 李维提，郭强.液晶显示应用技术[M].北京：电子工业出版社，2005.