rfid自动储物柜的设计
目 录
引 言 1
（一）选题背景和意义 1
（二）RFID技术在国内外的研究案例 1
一、RFID自动储物柜系统的整体设计方案 1
（一）RFID自动储物柜系统硬件设计方案 1
（二）RFID自动储物柜系统软件设计方案 3
二、硬件设计 3
（一）电源设计 3
（二）储物柜单片机的设计 3
（三）RFID- RC522无线射频模块的设计 6
（四）LCD输出模块的设计 8
（五）其他周边设备的设计 9
1.蜂鸣器控制回路 10
2.继电器控制回路 10
3.EEPROM存储芯片的设计 11
4.矩阵键盘 11
三、软件设计 11
(一)总程序的设计 11
(二)ID刷卡子程序的设计 12
(三)按键操作子程序的设计 13
四、实物的制作 14
（一）前期准备 14
（二）电路的焊接 14
（三）实物的调试 15
（四）调试结果 15
总 结 18
致 谢 18
参考文献 19
附录一：RFID自动储物柜原理图 20
附录二：RFID自动储物柜程序代码 21
附录三：元器件清单 42
附录四：RFID自动储物柜实物图 43
引 言
选题背景和意义
最近几年以来，随着人们生活条件的改善和对社会服务质量要求的提高，一些公司、健身馆、学校等在公共场合放置了自动储物柜来 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
保证各人的财产安全。于是，很多各种各样的储物柜也陆陆续续的产生了。它具有高安全度、高简单性、较为便捷、抗干扰性强等特点，适用于不同市场的各类人群。自动储物柜可避免开放式存包产生的不必要的纠纷，同时也能够节省人力资源。根据学生就读学校，工作人员在企业工作，和健身房成员具有固定性，利用RFID无线射频识别技术作为一种通信手段，选择ID卡开箱的方式。利用不同地方环境的不同特点，研制出不同类别的产品，具有制作成本低，操作简便性强，更加专业的特点。
RFID技术在国内外的研究案例
RFID技术就是无线射频识别技术，是一种新的非接触性识别技术。从1998以来，国外很多的图书馆将RFID技术用在图书馆的管理之中。其中，新加坡国家图书馆就是先使用RFID技术的图书馆。2004年姜耀锋在《RFID条形码的更新换代技术》中介绍了RFID技术和条形码技术比较而言，具有存储更多信息的功能，并且其语言相对于条形码技术而言，也比较有优势。同年张厚生和王启云在国内期刊正式发布了文章《图书馆服务的无线技术—RFID的应用》，标志着国内开始对RFID技术进行研究。2006年厦门集美大学诚毅学院图书馆首次在国内图书馆中应用RFID技术，成为全国首家应用了RFID技术的图书馆。近5年来，全国已经有超过50家图书馆使用RFID技术，事实证明，RFID技术给图书馆带来了前所未有的改革。
一、RFID自动储物柜系统的整体设计方案
（一）RFID自动储物柜系统硬件设计方案
自动储物柜的硬件系统主要由MCUST89C58单片机，读卡器，继电器，存储器，电源以及其他周边设备组成。硬件原理图见附录一。
STC89C58RD+单片机芯片：是整个系统的中心组成，它负责处理系统信息的输入/输出以及它们的存储和控制等。它用以说明阅读器读入的信息的可靠程度如何，并根据信息访问的规则，来确定信息的有效性，如信息是有效的那么主控器就发出开始动作的信号到执行单元。
RC522读卡器：与非接触IC卡进行数据交换的控制部分。RC522读卡器上带有一个可以进行无线电发射的天线，当非接触式IC卡靠近的时候可以提供能量给非接触IC卡，并同时得取非接触IC返回的数据。在RC522读卡器剖析数据是否有效以后，将结果传输到单片机。
继电器：主要就是自动控制设备，正常时是开的状态，动作时闭合。
+5VUSB电源：提供整个储物柜系统的供电，是系统中不可或缺的组成部分。
周边设备：储物柜体系的其他帮助设备，周边设备包含液晶显示输出设备、键盘输入设备、蜂鸣器语音提醒等。
上述就是对系统的各部分的简单的说明，在现实应用中，每个硬件功能模块是紧密集成为一个整体共同合作的。图2-1为储物柜系统的硬件构成的结构框图：
（二）RFID自动储物柜系统软件设计方案
本系统利用通过C语言进行编译来实现数据的读写从而实现单片机的控制功能是C51单片机的众多优点之一。将数据存入到外部存储设备，液晶显示都通过软件程序来控制。RFID自动储物柜设计的程序代码见附录二。
二、硬件设计
RFID自动储物柜的具体操作如下：
ID卡置于RC522刷卡模块上时，正确识别后液晶上显示ID卡的卡号，如果卡号为注册过的卡，显示认证成功英文，且继电器会做出相应动作；
注册卡流程为，放置卡于刷卡模块上，待识别出卡号后，按下注册按键，蜂鸣器发出声音，同时液晶显示“regesiter ok”，然后卡注册成功。已经注册成功的卡去履行刷卡动作时继电器动作；
注销卡流程，刷卡模块识别出卡号后，按下注销键，蜂鸣器发出声音，液晶提示注销卡成功，注销过后的卡再次刷卡时仅能识别出卡号，液晶显示认证失败，继电器不动作。
在没有ID刷卡的状态下，按取消键，进入输入密码界面，输入6位密码，按确认键，密码正确，显示认证成功，继电器动作；
在没有ID刷卡的状态下，按确认键，进入设置密码界面，设置6位密码，再次按确认键，系统会将设置的密码存入存储器，作为新密码；
在输入密码界面或者设置密码界面，在一定的间隔时间内，如果没有按键输入，显示屏会自动返回待机界面。
在输入密码或设置密码界面，输入状态下，按取消键，代表清空输入或者删除输入。
（一）电源设计
电源分为很多种，例如：开关电源、充电电池、直流电源等。此中，开关电源的长处是电源可以直接从主电源提供，容易使用，但是缺点是这种电源很容易就能产生纹波效应，没有足够高的直流电压精度。由于无线设备要求电源稳定性特别高，因此本设计方案选用了带有自锁开关的+5V电源，同时电源的USB供电一端插入电脑，一端接板子的电源口，然后按下电源自锁开关，板子正常通电。正常通电后LCD显示字符，电源部分电路见图3-1，图中电路1号引脚接地，2号引脚接+5V电源和自锁开关。
图3-1：电源部分原理图
图3-2 STC89C51单片机内部结构框图
单片机最小应用系统首要组成为电源、复位电路、晶振电路，原理图如图3-3：
图3-3 单片机最小应用系统
图3-10 LCD模块与MCU（微控制器）连接示意图
引 言 1
（一）选题背景和意义 1
（二）RFID技术在国内外的研究案例 1
一、RFID自动储物柜系统的整体设计方案 1
（一）RFID自动储物柜系统硬件设计方案 1
（二）RFID自动储物柜系统软件设计方案 3
二、硬件设计 3
（一）电源设计 3
（二）储物柜单片机的设计 3
（三）RFID- RC522无线射频模块的设计 6
（四）LCD输出模块的设计 8
（五）其他周边设备的设计 9
1.蜂鸣器控制回路 10
2.继电器控制回路 10
3.EEPROM存储芯片的设计 11
4.矩阵键盘 11
三、软件设计 11
(一)总程序的设计 11
(二)ID刷卡子程序的设计 12
(三)按键操作子程序的设计 13
四、实物的制作 14
（一）前期准备 14
（二）电路的焊接 14
（三）实物的调试 15
（四）调试结果 15
总 结 18
致 谢 18
参考文献 19
附录一：RFID自动储物柜原理图 20
附录二：RFID自动储物柜程序代码 21
附录三：元器件清单 42
附录四：RFID自动储物柜实物图 43
引 言
选题背景和意义
最近几年以来，随着人们生活条件的改善和对社会服务质量要求的提高，一些公司、健身馆、学校等在公共场合放置了自动储物柜来 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
保证各人的财产安全。于是，很多各种各样的储物柜也陆陆续续的产生了。它具有高安全度、高简单性、较为便捷、抗干扰性强等特点，适用于不同市场的各类人群。自动储物柜可避免开放式存包产生的不必要的纠纷，同时也能够节省人力资源。根据学生就读学校，工作人员在企业工作，和健身房成员具有固定性，利用RFID无线射频识别技术作为一种通信手段，选择ID卡开箱的方式。利用不同地方环境的不同特点，研制出不同类别的产品，具有制作成本低，操作简便性强，更加专业的特点。
RFID技术在国内外的研究案例
RFID技术就是无线射频识别技术，是一种新的非接触性识别技术。从1998以来，国外很多的图书馆将RFID技术用在图书馆的管理之中。其中，新加坡国家图书馆就是先使用RFID技术的图书馆。2004年姜耀锋在《RFID条形码的更新换代技术》中介绍了RFID技术和条形码技术比较而言，具有存储更多信息的功能，并且其语言相对于条形码技术而言，也比较有优势。同年张厚生和王启云在国内期刊正式发布了文章《图书馆服务的无线技术—RFID的应用》，标志着国内开始对RFID技术进行研究。2006年厦门集美大学诚毅学院图书馆首次在国内图书馆中应用RFID技术，成为全国首家应用了RFID技术的图书馆。近5年来，全国已经有超过50家图书馆使用RFID技术，事实证明，RFID技术给图书馆带来了前所未有的改革。
一、RFID自动储物柜系统的整体设计方案
（一）RFID自动储物柜系统硬件设计方案
自动储物柜的硬件系统主要由MCUST89C58单片机，读卡器，继电器，存储器，电源以及其他周边设备组成。硬件原理图见附录一。
STC89C58RD+单片机芯片：是整个系统的中心组成，它负责处理系统信息的输入/输出以及它们的存储和控制等。它用以说明阅读器读入的信息的可靠程度如何，并根据信息访问的规则，来确定信息的有效性，如信息是有效的那么主控器就发出开始动作的信号到执行单元。
RC522读卡器：与非接触IC卡进行数据交换的控制部分。RC522读卡器上带有一个可以进行无线电发射的天线，当非接触式IC卡靠近的时候可以提供能量给非接触IC卡，并同时得取非接触IC返回的数据。在RC522读卡器剖析数据是否有效以后，将结果传输到单片机。
继电器：主要就是自动控制设备，正常时是开的状态，动作时闭合。
+5VUSB电源：提供整个储物柜系统的供电，是系统中不可或缺的组成部分。
周边设备：储物柜体系的其他帮助设备，周边设备包含液晶显示输出设备、键盘输入设备、蜂鸣器语音提醒等。
上述就是对系统的各部分的简单的说明，在现实应用中，每个硬件功能模块是紧密集成为一个整体共同合作的。图2-1为储物柜系统的硬件构成的结构框图：
（二）RFID自动储物柜系统软件设计方案
本系统利用通过C语言进行编译来实现数据的读写从而实现单片机的控制功能是C51单片机的众多优点之一。将数据存入到外部存储设备，液晶显示都通过软件程序来控制。RFID自动储物柜设计的程序代码见附录二。
二、硬件设计
RFID自动储物柜的具体操作如下：
ID卡置于RC522刷卡模块上时，正确识别后液晶上显示ID卡的卡号，如果卡号为注册过的卡，显示认证成功英文，且继电器会做出相应动作；
注册卡流程为，放置卡于刷卡模块上，待识别出卡号后，按下注册按键，蜂鸣器发出声音，同时液晶显示“regesiter ok”，然后卡注册成功。已经注册成功的卡去履行刷卡动作时继电器动作；
注销卡流程，刷卡模块识别出卡号后，按下注销键，蜂鸣器发出声音，液晶提示注销卡成功，注销过后的卡再次刷卡时仅能识别出卡号，液晶显示认证失败，继电器不动作。
在没有ID刷卡的状态下，按取消键，进入输入密码界面，输入6位密码，按确认键，密码正确，显示认证成功，继电器动作；
在没有ID刷卡的状态下，按确认键，进入设置密码界面，设置6位密码，再次按确认键，系统会将设置的密码存入存储器，作为新密码；
在输入密码界面或者设置密码界面，在一定的间隔时间内，如果没有按键输入，显示屏会自动返回待机界面。
在输入密码或设置密码界面，输入状态下，按取消键，代表清空输入或者删除输入。
（一）电源设计
电源分为很多种，例如：开关电源、充电电池、直流电源等。此中，开关电源的长处是电源可以直接从主电源提供，容易使用，但是缺点是这种电源很容易就能产生纹波效应，没有足够高的直流电压精度。由于无线设备要求电源稳定性特别高，因此本设计方案选用了带有自锁开关的+5V电源，同时电源的USB供电一端插入电脑，一端接板子的电源口，然后按下电源自锁开关，板子正常通电。正常通电后LCD显示字符，电源部分电路见图3-1，图中电路1号引脚接地，2号引脚接+5V电源和自锁开关。
图3-1：电源部分原理图
图3-2 STC89C51单片机内部结构框图
单片机最小应用系统首要组成为电源、复位电路、晶振电路，原理图如图3-3：
图3-3 单片机最小应用系统
图3-10 LCD模块与MCU（微控制器）连接示意图
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