单片机的自动存包柜的设计
【摘要】本文设计的电子储物柜主要功能是包裹的存储，能够使用柜子来存储我们需要的东西，并通过3*4的键盘来输入密码来存取我们相应的包裹。当我们准备存储物品时，按下“存物”键，柜子会自动打开空柜子，并且自动生成一组密码，然后放入物品，关上柜子门，存物完毕。当我们取物品时，首先在存包柜键盘上按下“取物”键，然后依照提示输入存物时生成的密码，柜子便自动识别密码并打开相应的柜子门，拿出物品完成取物环节。本文首先对电子柜的原理进行了阐述，接着提出了具体的设计方案，对系统硬件电路和软件编程给出了详细的设计。在设计过程中我们是通过仿真来达到我们的目的，通过LED来直观的显现出柜子的存储和开关情况。
目 录
前 言 1
一、系统方案设计 1
二、硬件设计 2
（一）51单片机 2
1．51单片机的选择和简介 2
2．单片机的晶振和复位电路 2
（二）键盘模块 3
1．键盘的分类 3
2．单片机I/O的上拉电阻 3
3．单片机与键盘的连接 4
（三）显示模块 4
1．显示器的选用 4
2．74HC573 5
3．LED灯 6
4．数码管连接电路 7
三、系统软件设计 8
（一）主程序设计 8
（二）键盘扫描程序 9
1．键盘扫描程序的分类 9
2．防抖程序 9
3．松开程序 10
（三）密码产生程序 10
四、软件仿真 11
（一）系统初始化 12
（二）存包裹 13
（三）取包裹 14
总结 15
致谢 16
参考文献 17
附录1 18
附录2 20
前 言
随着中国经济的快速发展，综合国力的不断提升。百姓的生活水平实现了质的飞跃。从这几年遍地开花的万达广场，永旺梦乐城，到宜家，诚品等相继落座。不难看出人们的消费观念，生活方式有了很大的改变。品质已逐渐成为大众的追求目标。在购物消费时不只关心价格，还开始关注自己的感受
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
，比如商场的环境，便捷，安全等方面。这时候我们的自动存包柜就派上了用场。自动存包柜起源于日本，后在宝岛台湾推广试用，并在当地达到预期的推广效果，它解放了顾客的双手，给顾客带来了新的购物体验。
经过几年的推广使用，它的身影已遍布各地，其设计也在推广过程中不断地推陈出新，从最初的钥匙开锁到手动键入的密码锁，再到现在普遍的红外条码扫描自动锁。而基于单片机的最小系统，红外条码感应识别等系统的使用让存包柜变得更安全，更科技，可以更好的服务大众。
因此，本次毕业设计我准备以基于单片机的自动存包柜为课题。结合当前市场情况和使用范围来看，单片机系统因其简单精巧的特性已成为存包柜设计的主流，因此本次设计会以单片机为产品设计载体，以市场发展趋势为研究方向，以存包柜的软硬件系统及原理为研究内容。期待从细致，分模块研究学习过程中熟悉产品结构原理丰富理论知识。发现并尽可能的设计出新工艺新技术。与此同时，单片机也是应用电子技术专业知识中重要的内容之一，在设计过程中可以充分利用专业所学，调用电子专业的相关内容，有利于实现专业知识活学活用，融汇贯通。
相信本次毕业设计带给我的不仅是专业知识上的丰富，还会培养仔细认真，重视细节的良好品质，提升自动发现为题，分析问题，处理问题的综合能力。为以后的工作和学习积累更多的经验。
一、系统方案设计
本文采用系统模块化思想，把一个复杂的电路过程划分成键盘输入模块、LED显示、LED模拟柜子模块。我们可以完成每个不同模块的功能然后再将不同的模块集成起来。模块化的设计大大地降低了软硬件设计的难度，也保证了每部分的准确性。
系统框图如图11所示，通过键盘来选择我们所需要的功能，可分为储物和取物两个部分。由LED灯的亮与灭来模拟柜子的状态。而显示模块主要用于系统在存物后自动生成密码和取物时输入密码的过程中进行文字提示，以方便使用者。
图11 系统框图
二、硬件设计
（一）51单片机
1．51单片机的选择和简介
51单片机是对所有支持8031指令系统的单片机的统称。而我们在本文中所用到的为ATMEL公司生产的AT89C51。AT89C51是一款早期的经典的单片机。现在仍广泛被我们作为入门单片机。而我们在模块的分析过程中发现我们显示屏需要8个引脚，键盘需要8个，LED同样也需要8个引脚。再加上控制端口、电源端和接地端和复位电路等其他接口大约需要40个。而我们在产生密码需要调用随机数产生函数，而我们的随机数产生的函数需要用到一个中断计数器。而我们的80C51明显的都符合我们所需要的功能。而它63K的程序空间足够让我们把程序完美的编译和运行起来。AT89C51其结构及引脚排列图如22所示。
图22 单片机的结构及引脚排列图
2．单片机的晶振和复位电路
晶振全称晶体振荡器，由石英加金属外壳制成。它给单片机提供了一个固定的震荡周期，而振荡周期决定了机器周期也就是单片机处理一条程序的快慢。是整个单片机的动力之源，类似于我们的心脏。它通过并联两个电容与单片机的XTAL1和XTAL2相连接构成回路。而复位电路主要作用是在单片机死机或者让程序从头再来开始执行时用到的，起到回复初始状态的作用，与单片机的Rst脚相连。单片机的晶振和复位电路如图23所示。
图23单片机的晶振和复位电路
（二）键盘模块
1．键盘的分类
键盘模块可分为独立按键和矩阵键盘。独立键盘每一个按键占用一个单片机的I/O。而矩阵键盘常见的有4*4类型的键盘。它有16个键位，而所占用的I/O口却仅需要8个，它能够有效的增加宝贵的单片机的I/O口利用率。但是相对于独立键盘来说矩阵键盘的编程相对于复杂一些。如图24所示为矩阵键盘。
图24矩阵键盘实物图
2．单片机I/O的上拉电阻
我们一般在单片机与键盘相连时会用到上拉电阻。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时起限流作用。防止端口出现高阻态。我们在上拉电阻的选择过程中需要注意一些原则。当我们选择上拉电阻应考虑到能耗。电阻越大我们所能够过的电流就越小所耗费的能耗就越小。但是我们也不能过分的大，还需要考虑到单片机I/O口的驱动电流，而对于高速的电路过大的上拉电阻会使边沿变平缓，所以我们一般选取1千到10千欧姆之间的电阻。一般我们的单片机在I/O口的会内置一个上拉电阻，而此时我们的上拉电阻就不需要。再添加。如图25所示为键盘与单片机相连的IO口上拉电阻。
目 录
前 言 1
一、系统方案设计 1
二、硬件设计 2
（一）51单片机 2
1．51单片机的选择和简介 2
2．单片机的晶振和复位电路 2
（二）键盘模块 3
1．键盘的分类 3
2．单片机I/O的上拉电阻 3
3．单片机与键盘的连接 4
（三）显示模块 4
1．显示器的选用 4
2．74HC573 5
3．LED灯 6
4．数码管连接电路 7
三、系统软件设计 8
（一）主程序设计 8
（二）键盘扫描程序 9
1．键盘扫描程序的分类 9
2．防抖程序 9
3．松开程序 10
（三）密码产生程序 10
四、软件仿真 11
（一）系统初始化 12
（二）存包裹 13
（三）取包裹 14
总结 15
致谢 16
参考文献 17
附录1 18
附录2 20
前 言
随着中国经济的快速发展，综合国力的不断提升。百姓的生活水平实现了质的飞跃。从这几年遍地开花的万达广场，永旺梦乐城，到宜家，诚品等相继落座。不难看出人们的消费观念，生活方式有了很大的改变。品质已逐渐成为大众的追求目标。在购物消费时不只关心价格，还开始关注自己的感受
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
，比如商场的环境，便捷，安全等方面。这时候我们的自动存包柜就派上了用场。自动存包柜起源于日本，后在宝岛台湾推广试用，并在当地达到预期的推广效果，它解放了顾客的双手，给顾客带来了新的购物体验。
经过几年的推广使用，它的身影已遍布各地，其设计也在推广过程中不断地推陈出新，从最初的钥匙开锁到手动键入的密码锁，再到现在普遍的红外条码扫描自动锁。而基于单片机的最小系统，红外条码感应识别等系统的使用让存包柜变得更安全，更科技，可以更好的服务大众。
因此，本次毕业设计我准备以基于单片机的自动存包柜为课题。结合当前市场情况和使用范围来看，单片机系统因其简单精巧的特性已成为存包柜设计的主流，因此本次设计会以单片机为产品设计载体，以市场发展趋势为研究方向，以存包柜的软硬件系统及原理为研究内容。期待从细致，分模块研究学习过程中熟悉产品结构原理丰富理论知识。发现并尽可能的设计出新工艺新技术。与此同时，单片机也是应用电子技术专业知识中重要的内容之一，在设计过程中可以充分利用专业所学，调用电子专业的相关内容，有利于实现专业知识活学活用，融汇贯通。
相信本次毕业设计带给我的不仅是专业知识上的丰富，还会培养仔细认真，重视细节的良好品质，提升自动发现为题，分析问题，处理问题的综合能力。为以后的工作和学习积累更多的经验。
一、系统方案设计
本文采用系统模块化思想，把一个复杂的电路过程划分成键盘输入模块、LED显示、LED模拟柜子模块。我们可以完成每个不同模块的功能然后再将不同的模块集成起来。模块化的设计大大地降低了软硬件设计的难度，也保证了每部分的准确性。
系统框图如图11所示，通过键盘来选择我们所需要的功能，可分为储物和取物两个部分。由LED灯的亮与灭来模拟柜子的状态。而显示模块主要用于系统在存物后自动生成密码和取物时输入密码的过程中进行文字提示，以方便使用者。
图11 系统框图
二、硬件设计
（一）51单片机
1．51单片机的选择和简介
51单片机是对所有支持8031指令系统的单片机的统称。而我们在本文中所用到的为ATMEL公司生产的AT89C51。AT89C51是一款早期的经典的单片机。现在仍广泛被我们作为入门单片机。而我们在模块的分析过程中发现我们显示屏需要8个引脚，键盘需要8个，LED同样也需要8个引脚。再加上控制端口、电源端和接地端和复位电路等其他接口大约需要40个。而我们在产生密码需要调用随机数产生函数，而我们的随机数产生的函数需要用到一个中断计数器。而我们的80C51明显的都符合我们所需要的功能。而它63K的程序空间足够让我们把程序完美的编译和运行起来。AT89C51其结构及引脚排列图如22所示。
图22 单片机的结构及引脚排列图
2．单片机的晶振和复位电路
晶振全称晶体振荡器，由石英加金属外壳制成。它给单片机提供了一个固定的震荡周期，而振荡周期决定了机器周期也就是单片机处理一条程序的快慢。是整个单片机的动力之源，类似于我们的心脏。它通过并联两个电容与单片机的XTAL1和XTAL2相连接构成回路。而复位电路主要作用是在单片机死机或者让程序从头再来开始执行时用到的，起到回复初始状态的作用，与单片机的Rst脚相连。单片机的晶振和复位电路如图23所示。
图23单片机的晶振和复位电路
（二）键盘模块
1．键盘的分类
键盘模块可分为独立按键和矩阵键盘。独立键盘每一个按键占用一个单片机的I/O。而矩阵键盘常见的有4*4类型的键盘。它有16个键位，而所占用的I/O口却仅需要8个，它能够有效的增加宝贵的单片机的I/O口利用率。但是相对于独立键盘来说矩阵键盘的编程相对于复杂一些。如图24所示为矩阵键盘。
图24矩阵键盘实物图
2．单片机I/O的上拉电阻
我们一般在单片机与键盘相连时会用到上拉电阻。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时起限流作用。防止端口出现高阻态。我们在上拉电阻的选择过程中需要注意一些原则。当我们选择上拉电阻应考虑到能耗。电阻越大我们所能够过的电流就越小所耗费的能耗就越小。但是我们也不能过分的大，还需要考虑到单片机I/O口的驱动电流，而对于高速的电路过大的上拉电阻会使边沿变平缓，所以我们一般选取1千到10千欧姆之间的电阻。一般我们的单片机在I/O口的会内置一个上拉电阻，而此时我们的上拉电阻就不需要。再添加。如图25所示为键盘与单片机相连的IO口上拉电阻。
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