基于單片機的行李箱設計

大連理工大學城市學院 孟 瑩 唐 斌 謝印慶

該行李箱以STC15F2K60S2單片機最小系統為中央處理器，由LCD1602顯示模塊、HX711模數轉換芯片、藍牙HC-06傳輸模塊等構成，將單片機收到的數據通過藍牙和短信的方式發送到用戶手機上，來告訴當前行李箱的狀態。

隨著中國的交通飛速發展，人們出差、旅行、訪友的機會越來越多，所以我們對于行李箱的要求越來越高，同時在未來物品智能化的大勢所趨下，智能化是行李箱所不可或缺的條件之一，相比于市面上已有的行李箱，我們設計的行李箱擁有防盜、稱重和導航的功能，使得用戶能夠非常方便的來獲取行李箱的信息，而且性價比高、操作容易、便攜快捷，適用于各種交通工具，極大的方便了出行過程中會碰到的種種問題。

1 系統總體設計

行李箱由核心主控板STC15F2K60S2、稱重模塊、模數轉換HX711芯片、GPS全球定位模塊、藍牙HC-06通訊模塊、GSM通訊模塊、LCD1602顯示模塊以及智能手機構成。STC15F2K60S2核心主控板是系統的核心部件，來自所有傳感器的數據信息均由它來接收、處理后，再把處理后的數據信息分發至各個子功能模塊，由通訊模塊把數據發送至手機上。稱重模塊稱出重量后會將數據會發送至主控板，等待其下一步處理。定位模塊用以獲取行李箱當前位置信息并將信息數據通過通訊模塊發送至主控板，主控板將對數據進行下一步處理。藍牙通訊距離較短且低功耗，因此它被用在使用頻繁的兩個功能上，當模塊被頻繁調用時可達到減少功耗的目的。通訊模塊傳輸距離遠且穩定，因此被用于行李箱定位的功能上，可保證傳回精準無誤的位置信息，方便尋找找回。系統結構框圖如圖1所示。

圖1 系統結構框圖

2 系統硬件設計

2.1 STC15F2K60S2單片機

STC15F2K60S2單片機是STC廠家新生產的具有單個時鐘和單機器周期的STC15F2K60S2系列單片機，具有傳輸速率超高、安全性能方面超級可靠、用電以及功率超低等特點，是抗干擾能力超強的新一代15系列單片機。

2.2 藍牙芯片HC-06

HC-06是主從一體化的藍牙串口模塊，與HC-05相比，指令較少，使用較簡單。HC-06的主從機模式：主機，用來搜索從設備，不能被其他設備搜索；從機，用來被搜索的設備，不能主動搜索其他設備。主從連上以后就相當于一根串口線使用，這時不分主從，也就是透傳模式。

2.3 壓力傳感器模塊

稱重傳感器是用來將重量信號或壓力信號轉換成電量信號的轉換裝置，壓力稱重傳感器指的是：當受到外力壓強時，能感受到所規定的被測量數值并按照數據轉換的比例轉換成能識別的信號的器件或裝置。

圖2 軟件程序流程圖

2.4 NEO-7N-0-002GPS模塊

NEO-7N-0-002GPS模塊使用GPS專用定位衛星為用戶在全球范圍內提供精準實時定位，并為用戶提供當前位置并進行導航。模塊自帶放大電路跟SMA接口，可以連接市面上各種類型的有源天線，可以通過TTL串口進行各種獲取衛星參數設置，并能夠長時間保存在EEPROM中，使得下次定位方便。

2.5 SIM900AGSM模塊

SIM900AGSM模塊在GSM同種類型模塊里功耗是最低的，使得續航能力得到了極大的提升。它有GSM900和GSM1800兩種頻段，能夠實現語音，短信，GPRS數據等功能的傳輸。

2.6 USB供電口模塊

相比于傳統排線供電，usb插座的usb接口可以實現電流的合理分配，在充電速度、安全防護等方面都有很大的提升，并且還配有過載保護器，當電路中電流過內大時，自動切斷電源，保護用電設備。

2.7 LCD1602顯示模塊

它呈現給人的特點就是顯示質量特別的精準，每一位接口都是數字位的，正因為如此，無論是跟單片機系統傳輸數據還是發送接收指令都是非常簡單且穩定；相對于同類型的顯示屏來說，體積小并且重量輕，同時耗電量小使得電池帶的單片機系統續航大大增強。

2.8 HX711芯片

HX711這款芯片是高精度的24位模數轉換芯片，它能為電子秤提供超高準確的數據。與同樣類型的其它模數轉換芯片相比，HX711模數轉換芯片上集成了可靠的穩壓電源、內部時鐘振蕩器等的外圍電路，達到了集成一體化、模數轉換響應速度快、抗外界干擾性能強等優點。

3 軟件程序設計

基本整體流程如圖2所示：首先，對智能行李箱上電后，LCD1602顯示屏進入初始化狀態，準備顯示數據；藍牙進入初始化狀態，準備與手機相連接；稱重傳感器進入初始化校準數據；GPS進入初始化，準備連接衛星定位；GSM初始化，連接運營商，準備查收短信。

稱重模塊：上電后程序對稱重傳感器進行初始化，初始化完畢后稱重傳感器會通過一定的形變來檢測當前是否有物體在稱重傳感器上，如果有那么將會接受數據，單片機通過編程后將數據實時顯示在屏幕上。

藍牙傳輸重量級防盜程序：上電后藍牙進行初始化后進行判斷是否連接手機，若連接上將向連接的用戶手機一直持續發送稱重數據。這里程序設置的是隔一段時間發一次稱重數據，這樣就不會使人眼花繚亂，藍牙發送的數據也是實時更新的，當藍牙斷開后，數據就停止發送，并且這時候手機會提醒用戶行李箱可能已經丟失。

結束語：本次的設計是基于STC15F2K60S2的智能行李箱，相信在未來的生活中，這將是一個非常實用的產品，同時也還有很大的發展空間。通過對各種系統硬件的應用，增多了行李箱的功能，大大的提升了用戶通過安檢以及托運的效率，也能實時高效的將當前行李箱的狀態數據發送給用戶，有效的降低了出行時的一系列流程，同時可以在很大程度上減少行李失竊的情況發生，方便了人們的生活，對未來電子產品的發展具有一定的實際意義。