基于單片機的自動存儲柜設計

韓欽 吳紅梅

摘 要：本文介紹了基于單片機的自動存儲柜設計方法，通過單片機、GSM模塊、矩陣按鍵模塊、電子鎖等實現人為輸入手機號，單片機控制GSM模塊向手機發送存包密碼。

關鍵詞：單片機;存儲柜;GSM模塊;隨機密碼

中圖分類號：TP13 文獻標識碼：A

傳統的存包系統功能單一、操作麻煩，并且人工看管或者使用微型打印機打印密碼條，這樣造成了一定的人力、物力的浪費，存在著一定的缺點。自動存儲柜是利用密碼鎖解鎖，當用戶存包時，按下存包鍵，并向單片機系統輸入用戶的手機號，自動存儲柜將會打開，同時單片機就能夠生成六位隨機密碼并通過系統中的GSM模塊向客戶的手機發送密碼短信，密碼不會重復，以短信的形式存留在用戶手機中。用戶取包時，只需按下取包鍵，并輸入6位密碼，自動存儲柜將會打開。自動存儲柜還設有一鍵打印密碼條功能，主要是為了老人或者出門沒帶手機的顧客準備，能夠更方便的進行存包操作。

1 總體方案設計

自動存儲柜由兩部分組成，分別為電路部分和機械部分，STC89C52單片機作為CPU，用程序來制作六位隨機密碼，用4*4矩陣鍵盤作為輸入端。使用的顯示器是LCD1602液晶顯示屏，作為輸出端，并且用電子鎖來模擬存包柜，用繼電器來模擬微型打印機，通過GSM模塊向用戶發送六位隨機密碼短信。

系統主要實現以下的功能。

（1）運用矩陣按鍵來輸入手機號碼和存包密碼。

（2）編制程序來生成六位隨機密碼，并且不會重復。

（3）隨機密碼在單片機中的保存及刪除。

（4）電子鎖模擬柜子的打開與關閉。

（5）繼電器模擬打印機。

（6）利用GSM模塊將隨機密碼發送短信給用戶。

（7）考慮到超市老人們不會使用GSM發送短信或者未帶手機的情況，在系統中添加了一項功能：當老人們不方便使用短信密碼功能時候，按打印鍵使用打印機打印出帶有密碼的小紙條，老人就能在不懂操作的時候簡單明了的獲得密碼。

本設計的最大創新點是使用6位隨機密碼和運用GSM模塊將密碼以短信的方式發送到用戶手機上，相對于現在普遍使用的打印密碼紙條或鑰匙鎖，節約了成本，省去了人工看管等費用，具有智能性，同時也符合綠色觀念。

2 硬件電路設計

（1）主控制器電路設計。單片機的主控制器選擇STC89C52，在節電方面和運行速度方面相比其它型號更為突出，是一款高性能的CPU，內部含有8k可編程存儲器，4K字節EEPROM存儲空間，[1]可直接使用串口下載。在自動存儲柜系統中。主控制器不僅要滿足本系統的一些要求，而且要滿足節約成本與高性價比的要求，而控制器STC89C52完全符合。

（2）顯示器。LCD1602是一種工業字符型液晶，能夠同時顯示32個字符，[2]主要優點有成本消耗上非常節約，以及性能非常好，能滿足基本的字母表達需求以及數字表達;對比度能夠自行調節;具有復位電路等，能夠滿足自動存儲柜的各種要求。主要作用顯示顯示顧客輸入的手機號以及顧客取包時輸入的密碼。

（3）GSM模塊。GSM模塊是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統、GSM射頻處理、基帶處理的并提供標準接口的功能模塊。[3]GSM模塊有40個引腳，正常運行時需要與單片機相配合，當我們的單片機發送指令給GSM模塊時，GSM模塊就可以命令GSM卡向手機號碼發送密碼的短信。

（4）矩陣按鍵電路。智能存儲柜系統由于需要用戶輸入手機號、密碼、打印紙條以及確認等操作，所以采用4*4的矩陣按鍵，分別包括0-9 10個數字按鍵，以及ABCDEF六個功能按鍵，這16個按鍵足以滿足我們智能存儲柜系統的需求。按鍵0-9是用于輸入手機號和密碼，按鍵A的功能是打印密碼條;按鍵B的功能是刪除，手機號或密碼輸入錯誤時，可將其刪除，重新輸入;按鍵C的功能是密碼輸入（取包），想取包離開時，可以按下C鍵，接下來就可以輸入密碼;按鍵D的功能是密碼確認鍵，輸入密碼之后，按下D鍵，若密碼正確則可打開柜子，否則顯示屏顯示“輸入密碼錯誤”。按鍵E和F的功能分別是手機號輸入（存包）和手機號保存，按下E鍵，顯示屏將會顯示“請輸入手機號”，輸入11位手機號之后，按下F鍵，系統將隨機產生6位隨機密碼，通過GSM模塊將6位隨機密碼發送到用戶輸入的手機號上。

（5）蜂鳴器報警電路。在智能存儲柜系統中，因為用戶有可能會開錯柜子或者惡意打開他人的柜子，因此需要設定一個輸入密碼錯誤三次，立即用蜂鳴器報警10S，用于對顧客的警示或提醒作用。

3 軟件設計

（1）軟件設計構想。系統正常運行時，顯示屏顯示“welcome”，若有人按下存包鍵，此時單片機內部按照事先編號生成6位隨機密碼的程序運行，并生成6位隨機碼，顯示屏顯示“請輸入手機號”。用戶輸入玩手機號之后按下F鍵，系統將通過GSM模塊將已生成的6位密碼保存并發送到用戶手機，同時單片機控制繼電器打開柜子，幾秒后繼電器閉合，存儲柜將被關閉。當用戶取包時，按下C（取包）鍵，顯示屏顯示“請輸入密碼”，用戶輸入正確的6位密碼，按下密碼確認鍵之后，系統將會控制繼電器打開對應的存儲柜，取包過程結束。當用戶連續三次輸入密碼錯誤時，蜂鳴器將會發出報警聲，用作提醒或警示作用。

（2）程序各模塊設計。智能存儲柜系統由多個模塊，分別是GSM模塊、6位隨機碼生成模塊，繼電器模塊、顯示屏模塊、矩陣按鍵模塊、密碼錯誤報警模塊和打印機模塊。

本設計采用C語言對各個模塊進行編程，C語言與匯編語言相比在可讀性和可維護性等方面均具有明顯的優勢，C語言具有國際化、標準化、全面化的優點。

4 結論

以單片機為核心的智能存儲柜，利用GSM、LCD1602液晶顯示屏、矩陣按鍵等實現對存儲柜的控制。本設計具有如下優點，顧客可以利用手機獲得密碼，不再需要打印紙條獲得密碼，這樣做既保護環境，又防止了密碼丟失的可能性;當顧客沒有帶手機時，可以使用打印密碼條的方式獲得密碼;本系統無需人工看管;另外本系統連續輸錯三次密碼后，將會報警，用于提醒顧客。

參考文獻：

[1]鄒海軍，楊穎杰，等.基于數字PID和89C52單片機的恒溫控制器設計與實現[J].實驗室科學，2011（02）.

[2]張宇峰，黃科巖，等.簡易基于單片機的空氣粉塵和溫濕度檢測系統設計[J].中國戰略新興產業，2018（04）.

[3]李杭彩.基于GSM模塊的交互式多媒體課堂系統[J].計算機技術與發展，2011（09）.

作者簡介：韓欽（1997-），女，漢族，山東菏澤人，本科在讀，電氣工程及其自動化專業。

通訊作者：吳紅梅（1977-），女，漢族，副教授，主要研究方向：分布式電源并網穩定研究。