超市存物箱模拟装置设计-本科毕业论文终.doc

超市存物箱模拟装置设计-本科毕业论文终.doc

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○A基础理论

●B应用研究

○C调查报告

○D其他

本科生毕业设计（论文）

超市存物箱模拟装置设计

二级学院：

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专业 ：

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年级 ：

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学号 ：

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作者姓名 ：

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指导教师 ：

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完成日期：

2017年5月15日

超市存物箱模拟装置设计

专业名称：

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作者姓名：

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指导教师：

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论文答辩小组

组长：

成员：

论文成绩：

目录

1绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2电子密码锁的发展趋势 1

1.3设计目标 1

1.4芯片方案选择 1

2系统硬件设计 2

2.1整体方案设计 2

2.1.1系统概述及框图 2

2.2最小系统模块 2

2.2.1STC89C52简介 2

2.2.2最小系统电路 3

2.3液晶显示电路 4

2.3.11602液晶简介 4

2.3.2液晶显示模块电路 4

2.4按键输入模块 5

2.5存储芯片模块电路 6

2.5.1存储芯片的介绍 6

2.5.2AT24C02模块电路图 6

2.6蜂鸣器模块电路图 7

2.7继电器模块电路 7

2.8HX711、压力传感器模块电路图 8

3软件设计 9

3.1程序流程图设计 9

3.1.1总体程序流程图设计 9

3.1.2液晶程序设计 12

3.1.3矩阵键盘的扫描流程设计 13

4电路、程序调试及硬件组装 15

4.1软件仿真 15

4.2电路板设计 18

4.3元器件的选择与测量 19

5总结及研究展望 20

5.1总结 20

5.2研究展望 20

参考文献 21

致谢 22

附录 23

附录A元件清单 23

附录B原理图 24

附录CPCB图 24

附录D实物图 25

附录E程序 25

超市存物箱模拟装置设计

作者***指导老师***

（*********，******）

摘要:

此次设计以STC89C52单片机为核心，配以相应硬件电路，完成密码的设置、存储、识别、驱动继电器执行完成电磁锁的开关、通过压力传感器完成满箱提示等功能，主要硬件包括STC89C52、蜂鸣器、矩阵键盘、1602液晶、电磁锁、A/D转换模块、压力传感器、AT24C02。

单片机接收键入的密码，并与保存在EEPROM中的六位密码进行比较，六位密码有100万组不同的组合可以随便改变，保密性极高，如果密码无误，则驱动电磁执行器电磁锁开锁；如果密码输入不正确，则单片机通过通信线路向蜂鸣器发出报警信号。

关键词:

密码锁；液晶；矩阵键盘；电磁锁；AT24C02;继电器；压力传感器

DesignofLockerSimulatorInSupermarket

author****Advisor****

（SchoolofInformationEngineering,LingnanNormalUniversity,ZhanJiang,524048China）

Abstract:

WithSTC89C52microcontrollerasthecore,thehardwarecircuitsofthedesignincludingalarmbuzzer,matrixkeyboard,LCD1602,electromagneticlock,ADCmodule,pressuretransducerandAT24C02.Thisdesignachievesthefunctionsofpasswordsetting,identificationandstorage,andtheoperationsofrelydriverandelectromagneticlockaswellasthetrumkfulpromptofitspressuretransducer.Thesingle-chipmicrocomputerwillreceivethepasswordandcompareitwiththesix-bitpasswordstoredinEEPROM.Thereareonemilliondifferentcombinationsofthesix-bitpasswordthatcanbechangedatrandom,whichprovidesasoundconfidentiality.Ifthepasswordwerecorrect,thesingle-chipmicrocomputerwoulddrivetheopenofelectromagneticlock;otherwise,SCMwouldsendoutthesignalofalarmingthroughcommunicationlineandthebuzzerwouldraisethealarm.

Keywords：

Passwordlock;Liquidcrystaldisplay;Matrixkeyboard;Electromagneticlock;AT24C02;Relaydriver;pressuretransducer

1绪论

1.1研究背景及意义

随着科技的发展,信息化节奏不断加快，以前的老式机械锁已经不能满足需求而以程序控制的电子密码锁，具有记忆、辨识、报警等特别的使用功能。

基于单片机的电子密码锁的研究在保护财产和人身安全方面具有深远意义。

1.2电子密码锁的发展趋势

从目前的技术水平和市场认可程度看，使用最为广泛的是键盘式电子密码锁，相比于键盘式电子密码锁，由数字、字符、图形图像、人体生物特征和时间等要素构造的密码锁更加安全可靠，组合使用这些信息能够使防盗锁获得高度的保密性，这样就增加了更高的安全保险性，以后将会朝着这方向深入发展[7]。

1.3设计目标

（1）用户存物、用户取物、管理员取物

（2）管理员修改密码、存物时用户密码通过LCD显示

（3）存物箱状态指示、自动开关箱、有效按键声音提示、密码输入提示

（4）密码正确提示、密码错误提示

（5）满箱提示

1.4芯片方案选择

此次设计采用单片机STC89C52作为系统控制器。

单片机具有可靠性强、性价比搞、电压低、功耗低、算术运算功能强、软件编程灵活自由度大，可用软件编程实现各种逻辑功能，本身带有定时器、计数器，可以用来定时和计数，并且其功耗低，体积小，计数成熟和成本低等优点。

2系统硬件设计

2.1整体方案设计

2.1.1系统概述及框图

整个系统以STC89C52单片机为核心器件，配合电阻电容晶振等器件，构成单片机的最小系统。

其它模块围绕着单片机最小系统展开。

其中包括，显示设备使用1602液晶，进行锁状态和输入密码的显示；密码输入设备采用4*4的矩阵键盘，16个按键的数量足够满足此次设计的要求；密码存储使用EEPROM芯片，此次设计使用的EEPROM芯片型号是AT24C02，通过IIC接口和单片机进行数据传输；发音设备采用有源蜂鸣器，可以发出按键音和报警音；电磁锁采用继电器来驱动；满箱提示使用压力传感器外部输入和A/D放大转换芯片转换至单片机来完成。

最后是供电采用常用的USB5V进行供电、电磁锁供电采用5V供电，系统总框架图如图1所示

AD数模转换模块

矩阵键盘模块

单片机

最小系统

1602液晶模块

电源

蜂鸣器模块

压力传感器模块

继电器模块

电磁锁模块

密码存储模块

图1系统框图

2.2最小系统模块

2.2.1STC89C52简介

（1）概述

STC89C52是一个电压低，性能高的单片机，片内含8kbytes的可屡次擦写的Flash只读程序存储器（ROM）和256bytes的随机存取数据存储器（RAM）。

STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线。

引脚如图2所示[13]。

图2STC89C52引脚图

2.2.2最小系统电路

STC89C52的最小系统如图3所示，整个最小系统由三个部分组成，晶振电路部分、复位电路部分、电源电路等三个部分组成。

最后一个是电源部分，采用5V的USB直接供电，可采用充电宝、电脑USB口、移动电源等设备进行供电。

此外，除了单片机最小系统的3个部分之外，这里还多了一些外部电路。

由于STC89C52的P0口是漏极开路输出，因此在P0口接了一个10K的排阻R1，使得P0口可以作为普通的I/O口使用，此次设计用P0口来做液晶的数据口。

图3单片机最小系统

2.3液晶显示电路

2.3.11602液晶简介

液晶显示器是一种显示器件，具有小体积、轻重量、低功耗等特点。

本系统显示采用了工业字符型液晶模块1602，可显示2行16个字符，能方便显示英文字母大小写、阿拉伯数字、常用符号等，通过自定义还可显示简单的汉字。

可以显示2行标准字符，每行共有16个字符。

尺寸、引脚说明如图4、表1所示[8]。

图4液晶尺寸说明

表1液晶引脚说明

符号

引脚说明

符号

引脚说明

VSS

电源地

D2

数据

VDD

电源正极

D3

数据

VL

液晶显示偏压

D4

数据

RS

数据/命令选择

D5

数据

R/W

读/写选择

D6

数据

E

使能信号

D7

数据

D0

数据

BLA

背光源正极

D1

数据

BLK

背光源负极

2.3.2液晶显示模块电路

液晶模块的电路的连接图如图5所示，第1脚和第2脚分别接到电路的GND和VCC，这2个脚是液晶工作的电源输入脚。

第3脚通过一个10K的电位器连接到地端，可通过调节该电位器来调节液晶的对比度。

第4脚是液晶的寄存器选择管脚，接到单片机的P2.7脚上。

第5脚是液晶的读写信号管脚，接到单片机的P2.6脚上。

第6脚是液晶的使能管脚，接到单片机的P2.5脚上。

第7脚到第14脚是液晶的8位双向数据线，接到了单片机的P0口上。

第15脚和第16脚是液晶的背光电源脚，接VCC和GND。

当使用不带背光的模块时，这两个引脚悬空不接。

图5液晶模块连接图

2.4按键输入模块

由于此次设计输入参数较多、功能较复杂，因此采用4*4的矩阵键盘，如图6所示。

只需占用8个单片机的IO口，就可以实现对16个按键的检测。

在16个按键中，除了0-9这10个数字键之外，还有删除、取消、确定、手动关锁、修改密码、管理员密码等6个功能按键。

按键识别采用两步扫描判别法：

首先判别按键所在的行，由P1口向键盘输出列扫描，然后读入行线状态来判断，然后判别按键所在的列，由P1口向键盘输出行扫描，然后读入列线状态来判断，最后将行和列的状态相或得到一个值，再把该值取反得到该位置的键值[10]。