基于指纹识别的快递签收系统设计与制作(附件)【字数：4967】
日 期 2020.4.6 为改善传统签收快递效率低、冒领快递、管理困难等问题，设计了一种基于指纹识别的智能快递柜。本设计选用STM32系列的32位微控制器STM32F103C8T6作为主控制器、AS608作为指纹识别模块。通过硬件电路的设计以及软件程序的编写，利用人类本身自带的指纹作为识别方法辅以短信验证码实现快递的智能存取。实验结果表明，该设计满足要求，简化了签收流程，提升用户体验。
目录
声明 2
一、引言 5
（一）我国智能快递柜发展和现状 5
（二）本文研究内容 5
二、总体结构设计 5
三、元器件选择 7
（一）stm32f103c8t6单片机概述 7
（二）指纹模块设计 8
（三）LCD模块设计 8
（四）传感器模块设计 9
（五）GMS模块设计 10
（六）继电器模块设计 10
四.软件设计 10
（一）用户模式设计 11
（二）快递管理设计 13
（三）系统工作描述 14
五、实物制作 14
结束语 16
参考文献 17
致谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 实物图 21
附录四 元件清单 22
附录五 程序 23
一、引言
（一）我国智能快递柜的发展和现状
如今网络购物已成为我国目前最流行的购物途径之一。淘宝、京东等电商平台的蓬勃发展，使得以顺丰为代表的物流行业的竞争也日益激烈。如今，中国的快递业务已连续四年排名世界第一。随着快递行业的快速发展，物流终端的消化能力变得越来越不足。等待时间长和交货时间冲突等问题严重限制了整个物流业的效率。快递业务的大量增长催生了智能快递柜终端。
2010年，中国邮政安装了首台智能包裹递送终端，拉开了国内智能快递柜的序幕。2012年，大量企业进入快递柜市场。2015年6月，以顺丰速运为代表 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，中通、申通、韵达和普洛斯5家快递公司联合共投资5亿元成立丰巢科技，短时间内网点遍布全国各大城市。
自第一台快递柜问世以来已经过去将近10年。当前，智能快递柜市场分别为以京东、苏宁等为代表的电子商务终端智能快递柜；以丰巢、中国邮政为代表的快递行业智能快递柜；以云柜为代表，第三方如上海富友等公司安装的智能快递柜，三家瓜分。越来越多地出现在住宅小区，办公楼等场所。
（二）本文研究内容
虽然快递业迅速扩张发展，但是很多快递签收点实际操作性差。如今的短信验证或取件码取件方式需要人工核实取件人身份，效率低造成用户体验差，并且因为管理疏忽使得出现快递被冒领的现象也不足为奇。而用户使用快递柜提取货物同样采用短信验证码、二维码等方式，这些与手机、号码密切相关。如果手机遗忘、没电、号码停机换号或者信息被非法获取都会对用户带来安全隐患和使用不便。
本文从智能手机的指纹解锁得到灵感，针对这些情况提出了一种新的取件方式，设计了一种基于指纹识别的智能快递柜，让用户从手机终端解脱。采用指纹识别的方式，用户可以直接通过指纹解锁快递柜完成取件。考虑到工作和生活繁忙时找他人代领的情况，所以保留短信验证码功能。
通过识别指纹辅以取件码，代替现有的签件方式，能快速证明取件人的身份信息，实现高效取件，优化用户体验。
二、总体结构设计
硬件部分作为控制的核心，它的作用不仅仅是对采集到的指纹信息进行接收和处理，还负责连接和监控，即连接各部分通信并且监控各部分是否正常工作。
框架图如图1所示：
/
图1 系统结构图
硬件主要包括STM32主控制器和指纹识别模块、LCD显示、传感器模块、通信模块、以及继电器等附加外设构成控制系统设计，完成用户指纹录入、数据通信等功能。其结构原理图如图2：
/
图2 各部件原理图
三、元器件选择
（一）stm32f103c8t6单片机
1. 基本介绍
stm32f103c8t6是32位基于ARM核心的微控制器 ，内置高达512K字节的高速存储器和64K字节的快闪SRAM，具有广泛的增强的I/O端口和耦合到两个APB总线的外设。该芯片还具有可编程FLASH存储器，具有最大的集成复位电路、稳压器等，因此在许多工业级嵌入式控制系统所使用，为控制系统提供了高灵活性和高可靠性。具有能耗低、性能好、成本低、性价比高的优点。其最小系统原理图如图3所示：
/
图3 STM32F103C8T6最小系统图
时钟电路
本设计的单片机执行的每个指令是在脉冲下驱使完成，时钟发出的脉冲是由石英晶体与振荡器产生的。晶体振荡器是晶体压电元件。它结合了微控制器的内部电路，以提供微控制器所需的最基本的时钟信号。微控制器的几乎所有执行命令都取决于时钟频率。晶体振荡器提供的时钟频率越高，微控制器将运行得越快。
采用图中的电路框架和参数值，进行连接后，振荡器电路将能够产生精准的时钟信号送入中央处理器，另外需要将两片20pF电容进行连接。C8T6单片机其晶振电路如图4：
/
图4 STM32晶振电路图
（二）指纹模块设计
AS608是本设计的指纹算法芯片，拥有32位处理器内核，内置高速静态随机存储器。得益于独特的安全设计，芯片内部代码和数据的安全大大获得保证，具有识别率高、速度快、干湿手指适应性好、指纹录取容量大、且能按需分组管理权限诸多优点。采用UART接口与设备通信。
目录
声明 2
一、引言 5
（一）我国智能快递柜发展和现状 5
（二）本文研究内容 5
二、总体结构设计 5
三、元器件选择 7
（一）stm32f103c8t6单片机概述 7
（二）指纹模块设计 8
（三）LCD模块设计 8
（四）传感器模块设计 9
（五）GMS模块设计 10
（六）继电器模块设计 10
四.软件设计 10
（一）用户模式设计 11
（二）快递管理设计 13
（三）系统工作描述 14
五、实物制作 14
结束语 16
参考文献 17
致谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 实物图 21
附录四 元件清单 22
附录五 程序 23
一、引言
（一）我国智能快递柜的发展和现状
如今网络购物已成为我国目前最流行的购物途径之一。淘宝、京东等电商平台的蓬勃发展，使得以顺丰为代表的物流行业的竞争也日益激烈。如今，中国的快递业务已连续四年排名世界第一。随着快递行业的快速发展，物流终端的消化能力变得越来越不足。等待时间长和交货时间冲突等问题严重限制了整个物流业的效率。快递业务的大量增长催生了智能快递柜终端。
2010年，中国邮政安装了首台智能包裹递送终端，拉开了国内智能快递柜的序幕。2012年，大量企业进入快递柜市场。2015年6月，以顺丰速运为代表 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，中通、申通、韵达和普洛斯5家快递公司联合共投资5亿元成立丰巢科技，短时间内网点遍布全国各大城市。
自第一台快递柜问世以来已经过去将近10年。当前，智能快递柜市场分别为以京东、苏宁等为代表的电子商务终端智能快递柜；以丰巢、中国邮政为代表的快递行业智能快递柜；以云柜为代表，第三方如上海富友等公司安装的智能快递柜，三家瓜分。越来越多地出现在住宅小区，办公楼等场所。
（二）本文研究内容
虽然快递业迅速扩张发展，但是很多快递签收点实际操作性差。如今的短信验证或取件码取件方式需要人工核实取件人身份，效率低造成用户体验差，并且因为管理疏忽使得出现快递被冒领的现象也不足为奇。而用户使用快递柜提取货物同样采用短信验证码、二维码等方式，这些与手机、号码密切相关。如果手机遗忘、没电、号码停机换号或者信息被非法获取都会对用户带来安全隐患和使用不便。
本文从智能手机的指纹解锁得到灵感，针对这些情况提出了一种新的取件方式，设计了一种基于指纹识别的智能快递柜，让用户从手机终端解脱。采用指纹识别的方式，用户可以直接通过指纹解锁快递柜完成取件。考虑到工作和生活繁忙时找他人代领的情况，所以保留短信验证码功能。
通过识别指纹辅以取件码，代替现有的签件方式，能快速证明取件人的身份信息，实现高效取件，优化用户体验。
二、总体结构设计
硬件部分作为控制的核心，它的作用不仅仅是对采集到的指纹信息进行接收和处理，还负责连接和监控，即连接各部分通信并且监控各部分是否正常工作。
框架图如图1所示：
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图1 系统结构图
硬件主要包括STM32主控制器和指纹识别模块、LCD显示、传感器模块、通信模块、以及继电器等附加外设构成控制系统设计，完成用户指纹录入、数据通信等功能。其结构原理图如图2：
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图2 各部件原理图
三、元器件选择
（一）stm32f103c8t6单片机
1. 基本介绍
stm32f103c8t6是32位基于ARM核心的微控制器 ，内置高达512K字节的高速存储器和64K字节的快闪SRAM，具有广泛的增强的I/O端口和耦合到两个APB总线的外设。该芯片还具有可编程FLASH存储器，具有最大的集成复位电路、稳压器等，因此在许多工业级嵌入式控制系统所使用，为控制系统提供了高灵活性和高可靠性。具有能耗低、性能好、成本低、性价比高的优点。其最小系统原理图如图3所示：
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图3 STM32F103C8T6最小系统图
时钟电路
本设计的单片机执行的每个指令是在脉冲下驱使完成，时钟发出的脉冲是由石英晶体与振荡器产生的。晶体振荡器是晶体压电元件。它结合了微控制器的内部电路，以提供微控制器所需的最基本的时钟信号。微控制器的几乎所有执行命令都取决于时钟频率。晶体振荡器提供的时钟频率越高，微控制器将运行得越快。
采用图中的电路框架和参数值，进行连接后，振荡器电路将能够产生精准的时钟信号送入中央处理器，另外需要将两片20pF电容进行连接。C8T6单片机其晶振电路如图4：
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图4 STM32晶振电路图
（二）指纹模块设计
AS608是本设计的指纹算法芯片，拥有32位处理器内核，内置高速静态随机存储器。得益于独特的安全设计，芯片内部代码和数据的安全大大获得保证，具有识别率高、速度快、干湿手指适应性好、指纹录取容量大、且能按需分组管理权限诸多优点。采用UART接口与设备通信。
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