自动存包柜的设计与仿真

自动机柜的设计与仿真摘要本课题是基于单片机的自动包装柜设计。 自动储物柜是新一代的储物柜，具有功能实用、操作简单、管理方便、安全可靠等特点，更好的服务为不同市场的广大民众提供，用户可以根据简单明确的操作说明自行取出储物柜。 本系统由MCS-51单片机构成核心控制系统，整个系统由主控制部、键盘显示控制部、执行部3个部分构成，通过随机密码的生成和核对完成自动数据包读取过程。 在本设计中，各部件的安装简单，操作简单，基本上可以实现取出封装的功能。关键词：自动柜单片机随机密码desingandsimulationofautomaticlockersABSTRACTthistopicismicrocontroller-basedautomaticlockers.automaticlockersisanewgenerationoflockers，with a practical，simple operation easy mm 安全与可持续发展， ablettoberservethebroadmassesofthedifferentmarkets usersarebasedonaclearandconnesinstructionstocompletethedepositbagstotakethepe sof MCS-51微控制器控制系统， theenterientitysystemfromthemainsection thekeybakeydisplaycontrolpationoftheimplementationofsomeonofthethree-part composition thek randwareprosssservicedingandchecompletionallyationautomaticallizationsagethepa oinstallinstallandeasytoeoperate，canbasiclysaskey words :自动锁定器； 微型控制器； random password目录1引言11.1自动包装箱的种类11.2自动仓库控制系统的基本原理和技术要求21.3整个系统的设计目标功能32系统方案概述和硬件设计32.1自动包装箱系统框图32.2主机电路核心器件的选择32.3 8031系统扩展83输入输出电路123.1键盘设计123.2显示系统设计133.3输出系统功能扩展144系统程序设计与仿真154.1主程序模块设计154.2键输入子程序模块164.3系统模拟18结束词21参考文献22附录23感谢32自动机柜的设计与仿真1引言近年来，随着生活水平的提高，人们对社会消费品质量的要求不断增加，对技术服务也提出了很高的要求。 在超市、综合商店、个人商店等流量大的地方，大多需要储藏顾客的随身物品。 为了提供更好的客户服务，有些商场、电影院，特别是超市等公共场所通常都有电脑控制的自动存储柜，当客户进入商场购物时，可以存放携带的重物品和多馀的现金，非常方便。 顾客可以根据简单明了的操作说明完成自己访问物品的工作，自助访问可以避免开放访问引起的不必要的纠纷，节约人力资源，达到人员削减的目的。自动打包系统的设计要求很高的可靠性。 包括系统结构、硬件电路、执行软件的可靠性。 安全性是设计自动柜时应考虑的另一个重要因素。 所谓安全性，是指系统能够保证人和财产的安全，电子储物柜需要紧急事态保护等措施。 友好的人机界面对系统也很重要。 可视化人机界面操作方便，用户可直观了解货架的各种信息，以图形进行各种操作，明确显示电子货架的各种信息。 电脑控制柜无专职管理员，安全可靠，深受客户信赖1。1.1自动包装箱的种类自动储物柜又称为电子储物柜，电子储物柜。 主要有以下类型(1)设置条形码式电子储物柜：放行李时，首先按“保存”键，储物柜上会自动打印密码记录，使用者抽出密码纸张，对应的储物柜门会自动打开，保存后，要关闭储物柜门取出物品时，请将条形码纸张(2)指纹式电子存储柜：保存将使用者的指纹作为注册证明书的物品时，首先点击“保存”按钮，在指纹收集窗口收集指纹，机器将该指纹与使用者使用的收银台的箱号结合，在自动记录信息的同时，自动打开箱子，使用者保存物品。 用户自己关箱门取东西时，首先点击“取”按钮，用指纹取窗取指纹，在收银台将指纹数据与以前记录的对照，正确时打开箱子，用户取东西。(3)非接触IC卡的电子存储器：当存在用户持有的IC卡(即无线电卡)作为注册证书的物品时，首先按下“保存”按钮打印卡(即，使存储器读取卡号)，则存储器识别是否是该地方的IC卡， 否则就必须拒绝行李，如果设备将该卡号和分配给使用者使用的储物柜的储物柜号码结合，在自动记录信息的同时，自动打开该储物柜，使用者保管行李，保存后自己关闭储物柜接收行李时， 先按“取”按钮，然后打印卡片，将收银台读取的卡片号码与以前记录的卡片号码进行对照，打开箱子让用户取物(同时机器会自动记录当时的时间、卡片号码进行调查)。(4)网络型非接触IC卡电子柜：网络型非接触IC卡电子柜的基本功能与非接触IC卡电子柜一致，追加网络通信模块、上级管理软件等，实现注册状态网络监视、阶段费用、报告打印等功能21.2自动仓库控制系统的基本原理和技术要求本系统采用MCS-51单片机作为控制器，具有较高的自动化度，当顾客需要包时，可在自己进包前按下“ON/C”键，单片机接收脉冲信号，从系统I/O端口接收相应的顾客需要取包时，按下“=”键，系统变成收包状态后，输入密码，输入完毕后按下“”键确定，系统比较密码后，对应的二极管熄灭，顾客可以取包。根据“自动库存包”的要求，创建以下设计计划第一部分： CPU核心控制部分包括单片机8031、复位电路、时钟电路等，并且是整个系统的核心。第二部分：键盘显示控制部分。 管理8个数字代码管理和2个键，8个数字代码管理显示2位的箱号和8位的密码，14个键分别是10个数字键和4个功能键。 这些键盘允许用户完成所有操作。第三部分：执行部。 8031并行端口扩展8255A芯片，8255A控制8个灯的状态(闪烁)，模拟取出储物柜包的过程。软件部分主要采用我们设置的一个箱号相关算法，生成8位随机密码，密码生成核对过程对应库存采集过程。本系统具有以下特点： (1)经济实用，操作简单，易于安装。(2)能够生成8位随机密码，密码一次有效的容错性和解锁功能3次，系统安全可靠。(3)利用软件生成随机密码而不是硬件，使硬件更加简洁、可靠、稳定。1.3系统整体的设计目标功能(1)矩阵键盘输入指令完成取出软件包的任务(2)在存储软件包时，系统能够生成随机密码(3)在单片机中随机数的保存和删除(4)液晶数字代码管的选择和一次性2系统方案概述及硬件设计2.1自动装箱系统框图自动储物柜由电子电路和机械两部分组成，本设计的储物柜主要实现了电子电路方面的功能，可以单片机模拟密码随机发生、密码确认和显示以及发光二极管模拟储物柜开关状态等功能。 系统框图如图2-1所示图2-1自动包装箱的系统框图从硬件上看，其中一些结构是发光二极管，通过闪烁模拟柜子的开闭状态的电源，向电路供给5V的工作电压的单片机，还有显示电路整体的核心部分盘号和密码的LED数字编码管键盘部分， 键盘有14个键，其中10个分别是09的数字键，其馀4个分别是包装键(随机生成密码)、包装键(确认密码)、决定键、取消键。2.2主机电路核心器件的选择单片机是在一个硅晶片上集成微处理器、存储器和各种输入输出接口而成，由于这样的芯片具有一台计算机的属性，所以被称为单片机，是单片机单片机的优点是体积小、重量轻、抗干扰性强、环境要求低、价格便宜、可靠、灵活、开发方便3。MCS-51单片机是美国英特尔公司于1980年推出的产品，结构比MCS-48单片机先进，功能更强，历来增加更多电路单元和指令，指令数达到111条，MCS-51单片机迄今为止，MCS-51系列或其兼容单片机仍然是应用的主流产品，我们也以其代表性机型进行系统设计。 MCS-51系列单片机主要包括8031、8051、8751等通用产品。在8031内部包括8位CPU、128字节RAM、21个特殊功能寄存器、4个8位并行I/O端口、1个全双工串行端口、2个16位计时器/计数器，需要外部EPROM芯片。8051是除了8031之外，在片内还集成了4K ROM，作为程序存储器，使用程序为4K字节以下的小系统。在8751中，除了8031之外，还追加了4K字节的EPROM，程序构成了小于4KB的系统。 用户可将程序硬化在EPROM内，并可重复修改程序。 但是，价格比较高。 扩展到8031以外的4kb的eprom相当于8751，其最大的优点就是价格便宜。经过计算和考虑，我们选择了8031作为我们主机电路的核心设备，因为这里设计的自动化容器是一个相对简单的控制系统，能够在8031完全满足我们设计的要求，实现容器的各种功能。8031单片机是英特尔公司生产的MCS-51系列单片机之一，除芯片内无ROM外，其特性与MCS-51单片机基本相同。8031的主要性能是：(1)与MCS-51位控制器产品系列的兼容性。 (2)工作电压范围宽，VCC可为2.7V6V。 (3)全静态动作，可从0Hz到16Hz。 (4)1288位内部RAM。 (5)32条可编程I/O线。 (6)16个16位计时器/计数器。 (7)中断机构具有5个中断源和2个优先级4。2.2.1 8031内部结构8031内部包括CPU、时钟电路、数据存储器、串行端口、并行端口(P0P3)、时序计数器和中断系统8个部件，所有这些部件均通过单条总线连接并集成在一个半导体芯片中以实现单片微计算机5 内部结构如图2-2所示图2-2 8031的内部结构(1)CPU中央处理单元中央处理器是8031的核心，确定了单片机的主要功能特性。 中央处理装置主要由运算部和控制部构成。 生成控制信号，从存储器或输入端口向CPU传送数据，将CPU的数据写入存储器，或向输出端口传送的功能。 还可以对数据进行逻辑和算术运算。(2)时钟电路8031内部具有最大12MHz频率的时钟电路，使单片机产生时钟序列，但是需要外接晶体管以通过振荡器和微调电容来调整频率。(3)存储器内部存储器可分为程序存储器和数据存储器，但在8031中没有片上程序存储器。(4)定时/计数器8031有两个16位计时器计数器，每个计时器和计数器都可以设置为计时器方法和计数器方法，但只有其中一个功能可以通过计时器或计数结果来控制计算机。(5)并行I/O端口MCS-51具有4个8位并行I/O端口，P0、P1、P2和P3，用于执行数据的并行输出。(6)串行端口它具有全双工串行端口，用于实现计算机之间或单片机与其它外围设备之间的通信。 该串行端口功能强，既可以作为全双工异步通信的收发器，也可以作为同步移位器使用。(7)中断控制系统8031有五个中断源，外部中断两个，计时器中断两个，串行中断一个，所有中断都分成高和低两个输出电平6。2.2.2 8031针的介绍采用40针双联DIP封装，针脚如图2-3所示图2-3 8031针脚图针功能说明：Vcc 40端子在主电源端子上连接5V电压Vss 20针接地XTAL1 19至19引脚连接到外部晶体引脚。 在单片机的内部，反相放大器的输入端子形成芯片内振荡器。 在采用外部振荡器的情况下，对于HMOS单片机，该引脚在必须接地的CHMOS单片机中将该引脚作为驱动端。XTAL2(18脚)与外部晶体的另外一端接触。 在单片机内部，与上述振荡器反相放大器的输出端连接. 采用外部振荡器时，对于HMOS单片机，该引脚连接外部振荡器的信号，即将外部振荡器的信号直接连接到内部时钟发生器的输入端的XHMOS时，该端子必须浮动。RST/VPD 9脚在振荡器工作时，在该脚出现两个机械周期的高电平，复位单