基于單片機的高校快遞柜控制系統設計

郭 蕓 俊

(太原工業學院 計算機工程系， 太原 030008)

基于單片機的高校快遞柜控制系統設計

郭 蕓 俊

(太原工業學院 計算機工程系， 太原 030008)

采用STC89C51芯片作為控制核心，3×4矩陣鍵盤和LCD12864液晶顯示器等作為擴展器件，設計高校快遞柜控制系統，用以解決校園快遞“最后100 m”的問題。該系統主要實現了派件和取件兩種操作，并提供24 h全天服務。派件時，快遞員選擇空柜放件，輸入收件人的手機號，系統通過GSM模塊自動發送短信；取件時，收件人輸入驗證碼就可方便地提取快件。該系統的設計及實現對校園快遞的發展有一定的推動作用。

快遞柜； 控制系統； GSM模塊

0 引 言

互聯網的迅速發展，使網上購物走入千家萬戶，成為人們購物的主要方式之一[1-2]。而各高校大學生早已成為網購群體的中堅力量[3-5]。在節假日尤其是淘寶“雙十一”、“雙十二”活動中掀起的網購大風，使快遞包裹鋪天蓋地，導致眾多物流公司頻發“爆倉”現象，這也使得校園快遞業務呈爆發式增長[6-7]。校園快遞一般以短信形式通知學生領件，但快遞員上班時間一般和學生上課時間相沖突，且很多高校通過手機袋等形式限制學生上課玩手機，導致學生錯過領件信息[8]。此外，高校一般實行封閉管理，嚴格控制外來人員及車輛進出，所以在高校內未設代理點的公司一般在學校附近“擺攤”分發快遞，快遞員對學生身份的核實或沒有或較為簡單，導致各種冒領、丟件現象時有發生。即使在校內設有代理點的快遞公司，也因取件在相同的時間內，導致需排長隊進行，所有這些都對校園環境及交通秩序造成了一定影響[9]。

綜上所述，制約快遞之快最主要原因是快遞堵在了“最后100 m”，這成為現階段急需解決的問題之一[10]。本文結合實際應用，研究并設計了快遞柜控制系統，將快遞件暫存在快遞柜中，并將相關信息發送給收件人，為收件人提供24 h全天候取件服務， 不受時間限制，使其可在自己合適的時間內取件，極大地方便了消費者，并對消費者的隱私也有了一定的保障[11-12]。

1 控制系統總體設計

本系統控制核心為STC89C51單片機，采用3×4矩陣鍵盤實現6位密碼及11位手機號輸入及執行存取件操作，采用LCD12864液晶顯示器以顯示相關信息[13]，采用電控鎖和LED來控制快遞柜的開關和提示，當系統檢測到有非法操作時，由揚聲器報警，并鎖定操作，在快遞員輸入收件人11位電話號碼后，由GSM模塊自動向取件人發送隨機產生的6位驗證碼，系統配置外部存儲卡，對相關必要信息進行存儲及核對。系統總體結構圖如圖1所示。

圖1 系統總體結構圖

2 控制系統硬件設計

本系統的硬件設計主要包括單片機、顯示電路、GSM模塊接口電路、存儲卡接口電路、按鍵接口電路及電控鎖接口電路等[14]。

2.1 按鍵接口電路設計

本系統采用3×4矩陣行掃描鍵盤，使用單片機P1.0～P1.6實現按鍵連接，提供了0～9十個數字鍵，以及“存”和“取”兩個功能鍵，共12個鍵來完成必要信息的輸入。

2.2 電控鎖模塊設計

系統采用電控鎖控制快遞柜門的開關，只有在確認相關信息匹配正確時，柜門才會彈開[15]。由于單片機使用的是5 V電壓，而電控鎖工作電壓為12 V DC，開鎖瞬時電流為1～3 A，故需驅動電路。本設計選用NE555集成芯片以驅動電控鎖中的電磁繼電器，從而控制電控鎖的開和閉，電路連接圖如圖2所示。

3 控制系統軟件設計

系統運行時，主程序先對液晶顯示器LCD12864及系統中各種全局變量進行初始化，然后開始不斷掃描鍵盤是否有信號輸入，并根據不同的信號輸入執行不同的程序模塊及顯示不同的界面。本系統顯示界面有主歡迎界面、存物界面、手機號碼輸入界面、短信發送界面、取物界面、驗證碼輸入界面、密碼錯誤及報警界面等，系統總體流程圖如圖3所示。

圖2 電控鎖接口電路圖

圖3 系統總體流程圖

系統主要功能有快遞員存件和收件人取件兩個過程。當快遞員按下“存”鍵時，系統顯示存物界面，單片機在接收到命令后，掃描系統是否有空柜，如有則按序打開其中一個空柜，快遞員將快件存入后手動關閉柜門，然后輸入取件人的11位手機號碼，系統設有返回鍵和確定鍵，方便用戶重輸密碼和輸入完成時的操作，號碼輸入完成且確認無誤后按“存”鍵確定，然后系統將隨機生成的6位驗證碼通過GSM模塊短信通知收件人[16]，單片機收到短信發送成功的信號后，將相關信息存儲至外部存儲卡中，稍后，返回到主界面。

當收件人按下“取”鍵時，系統進入取物界面，提示用戶輸入6位驗證碼，系統設有返回鍵和確定鍵，方便用戶重輸密碼和輸入完成時的操作，系統接收到驗證碼后，進行核對，若正確則打開相應箱柜，取件完成后關上儲物柜門，稍后，系統將返回主界面；若驗證碼輸入錯誤，則給出錯誤提示，并返回輸入界面重新操作，如連續3次輸入錯誤，系統將識別為非法操作，發出報警，并于短期內鍵盤不得輸入。成功取件后系統將在存儲卡中寫入對應物件已被取走的信息，并對快遞柜進行置空操作。

4 系統調試及仿真

采用Keil和Proteus對系統進行測試及仿真。首先啟動系統，LCD上顯示歡迎主界面，儲物柜門為全閉狀態，此時只有按鍵盤上“存”鍵和“取”鍵系統才會響應，系統存物過程仿真效果如圖4～7所示。

圖4 存界面仿真圖

圖5 箱柜打開提示仿真圖

圖6 手機號碼輸入仿真界面

圖7 短信發送仿真圖

5 結 語

本文設計的基于單片機的快遞柜控制系統，解決了校園快遞“最后100 m”問題，一定程度上改善了人工投遞效率低下等問題。該系統使用方便快捷、維護簡單，在現實生活中有一定的實用價值，便于大范圍普及推廣，為快遞柜控制系統的發展提供了有益的探索。

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DesignofCampusExpressCabinetControlSystemBasedonSingleChipMicrocomputer

GUOYunjun

(Deparment of Computer Engineering, Taiyuan Institute of Technology， Taiyuan 030008， China)

In the paper, a campus express cabinet control system is designed to solve the problem of “the last 100 meters” of campus express. It adopts STC89C51 as the control core, 3×4 matrix keyboard and LCD12864 as expended devices. The system contains two operational processes of dispatching and sending, and provides 24 hours service. In dispatching, the courier first puts packages into empty cabinets, then inputs telephone number of the customer, and finally the system sends messages to the customers through GSM module; In delivering, customers can conveniently pick up their packages from the cabinet by simply inputting the verification code they

. Design and implementation of the system plays a certain role in promoting the development of campus express.

express cabinet; control system; GSM module

TP 311.5

A

1006-7167(2017)11-0091-03

2017-03-15

郭蕓俊(1971-)，男，山西祁縣人，碩士，實驗師，研究方向為嵌入式系統及應用軟件開發。

Tel.：13934220026; E-mail：ty154@foxmail.com