基于STM32小区用智能储物柜控制方案

基于STM32f103设计智能储物柜（社区用）设计方案策划书编制：张聪时间：/10/许昌智源科技有限公司目录一、产品需求分析 2二、重要配件 3三、控制方案 31、控制功效： 3（1）IC卡/密码顾客模式 3（2）快递存储模式 4（3）管理员模式 4（4）设备含有功效 42、控制板开发流程 43、硬件电路部分 71） STM32f103主控芯片电路（STM32f103ZET6电路图） 82）IC卡读卡电路模块（RPD522S） 103）键盘模块（4*4矩阵键盘） 114）LCD/OLED液晶显示电路 115）红外反射式检测模块（RPR220反射式红外光电传感器模块） 166）通信接口电路 177）电源稳压电路 188）电磁锁控制输出电路 189）布线简要规范 194、软件部分 19四、机柜设备配备布局图 23一、产品需求分析本产品是为了满足社区业主临时存取物品的需求，以及快递员寄存包裹的需求，业主能够无限次存储，存取方便快捷，快递员能够在柜子空箱的状况下存入快递包裹，对于信报能够直接从信报条孔投递。使用场合社区备注功效IC卡开锁；语音提示；数字键盘输入；LCD显示；箱内红外自检；后备电源（确保断电后工作6小时以上）。控制方式单片机控制板，上位机管理软件远程监控，IC卡刷卡。二、重要配件配件名称获取方式成本估算（个）品牌备注储物柜箱体外协加工1400元电控锁外购25元*32STM32主控器自主开发500元金属数字键盘外购90元IC卡写卡器外购80元IC卡读卡器外购80元IC卡外购1.5*32蓄电池外购50元累计：2200元三、控制方案1、控制功效：（1）IC卡/密码顾客模式液晶屏待机显示日期时间，顾客点击“业主唤醒”键，通过输入箱号后持IC卡在IC卡读卡感应区，单片机接受到IC卡的序列号信息，与单片机存储区存储信息比对，核算验证对的则打开对应箱门，非法IC卡则单片机终端发出报警指令并通过液晶屏显示和语音芯片发出报警；顾客点击“业主唤醒”键，通过选择箱号确认后点击“密码打开”按键并输入密码的形式验证信息一致启动箱门，密码错误则显示报警并提示重新输入，密码错误>=三次，系统报警并返回主界面；终端系统操作统计上传上位机数据库。（IC卡密码存储区是如何设立的？IC卡读卡器接受到的是什么信号？传给stm主控板的是通过串口还是？）（2）快递存储模式快递员点击“访客唤醒”键，选择箱号，箱号存在并进行内部自检（选用红外检测条），空箱状态则直接点击“打开”按键打开箱门并进行语音提示关闭箱门；快递员也能够在箱内有物品的状况下通过从业主处获取密码打开箱门存物，业主取物后可选择修改密码；终端系统操作统计上传上位机数据库。（上位机通讯该如何做比较便捷高效？）（3）管理员模式管理能够通过管理软件登陆界面登陆，远程监控柜子的使用状况，顾客卡遗失能够在管理员处办理挂失和补卡。（4）设备含有功效a、卡遗失，可通过键盘输入密码输入验证启动柜门；b、箱内红外自检；c、空箱按存键能够直接启动箱门；d、业主能够在柜子控制板自行修改密码。2、控制板开发流程自主开发智能储物柜控制板分为两部分：硬件电路和软件编程，先进行硬件电路设计，在此基础上进行软件编程，然后调实验证。具体流程以下：（1）根据控制需求拟定主控芯片及外围电子元器件的选型；（2）在仿真软件上进行电路设计，然后进行模拟仿真，同时进行分模块编写程序；（3）用万能板搭建硬件电路，下载程序进行模拟验证，同时进行PCB电路板设计；（4）PCB板打样，焊接硬件电路，下载程序调实验证；（5）控制板定型后，批量生产电路板外协焊接加工，程序自己下载。系统架构及构成终端控制流程图得电启动得电启动业主唤醒键箱号存在空箱提示刷卡/密码IC卡信息密码对的输入箱号打开箱门提示关门密码对的修改密码输入箱号箱号存在提示刷卡/原密码密码对的新密码输入重新输入密码一致提示修改成功上传上位机初始化待机报警错误<=3YYYYYYYYYYYNNNNNNNNNNN输入密码密码打开访客唤醒输入箱号箱号存在打开箱门提示关门打开YNNYYYN3、硬件电路部分控制板硬件电路分为电源转换、ARM7-STM32f103、继电器、IC卡读写卡器、键盘接口、液晶显示屏接口、红外内部检测模块、上位机通讯接口等几个模块。硬件构造电路系统框图以下图所示。STMSTM32f103ARM7存储器LCD显示报警器键盘读卡器电磁锁上位机传感器STM32f103主控芯片电路（STM32f103ZET6电路图）STM32封装图STM32f103ZET6内核是32位的Cortex-M3CPU，最高72MHZ工作频率。ROM512K，RAM64K，共144引脚，112个多功效双向I/O口可用，全部的IO口能够映射到16个外部中断。含有并行LCD接口，兼容8080/6800模式。含有11个定时器：多达4个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道；2个16位6通道高级控制订时器，多达6路PWM输出，带死区控制；2个看门狗定时器(独立的和窗口型的)；系统时间定时器：24位自减型计数；2个16位基本定时器用于驱动DAC。多达13个通信接口：多达2个I2C接口(支持SMBus/PMBus)，能够实现后期触摸屏的应用升级；多达5个USART接口(支持ISO7816，LIN，IrDA接口和调制解调控制)；多达3个SPI接口(18M位/秒)，2个可复用为I2S接口；CAN接口(2.0B默认)；USB2.0全速接口；SDIO接口2）IC卡读卡电路模块（RPD522S）RPD522S系列IC卡读写模块采用NXP公司高集成度读卡芯片MFRC522开发而成，含有体积小、可靠性高等特点。产品完全兼容ISO14443A原则合同，可支持对MifareS50、Mifare1S70、MifareUltraLight等卡片的读写操作。模块内部集成了ISO14443A合同，开发人员只需通过通信接口发送简朴的命令便能够完毕对IC卡的读写操作，而无需理解复杂的IC卡通信合同。模块采用UART/TTL电平，能够直接跟绝大部分ARM直接通信。产品照片:技术参数:产品型号RPD522S工作频率13.56MHz标准ISO14443A支持标签Mifareones50、s70、MifareUltraLight等读写距离读写原则M1卡片式标签距离可达8cm，无盲区设计通信接口Uart、SPI、I2C可选工作电压3.3V工作电流待机电流：5mA；工作电流：80mA工作温度-10℃～70℃尺寸28x15x2.5(mm)操作系统MicrosoftWindows/XP/Vista/Win7应用领域一卡通，RFID消费机，RFID充值机，公交运输，资产管理，物品追踪，防盗与防伪，门禁考勤，,会议签到，立体仓库，智能停车场，电子票证3）键盘模块（4*4矩阵键盘）0~9键，“确认”键，“删除”键，“业主唤醒”键，“访客唤醒”键，“修改密码”键，“取消”键共16个按键。4）LCD/OLED液晶显示电路LCD液晶显示模块规格有多个：①LCD1602A液晶屏产品描述产品型号：

HTM1602ALCD

类型：字符点阵

外形尺寸：

80.0*36.0mm视域尺寸：

64.5*15.8mm控制器：

S6A0069可显示白底黑字、白底蓝字、黑底白字、黑底黄字、黑底蓝字、蓝底白字、蓝底黑字、绿底黑字、黄底黑字、橙底黑字、可显示两行，每行十二个字符。运用I2C并行口扩展芯片PCF8574，简化了LCD1602液晶显示的引脚数目，顾客只需操作模块的I2C接口（SDA\SCL）即可实现对模块的显示控制，同时还能够控制模块的背光通断。②（HJ12864ZW带中文字库液晶显示屏）35元/片LCM尺寸（长×宽×厚）

93.0×70.0×13.5

可视区域（长×宽）

72.0×40.0

点间距（长×宽）

0.52×0.52

点尺寸（长×宽

0.48×0.48

逻辑工作电压（Vdd

+5.0V

或+3.3V（出厂时设定+5.0V）

LCD

驱动电压（Vdd-V0）

+3.0

~

+5.0V

工作电流（背光除外）

3.0mA(max)

HJ12864ZW是一种图形点阵液晶显示屏，它重要由行驱动器与列驱动器构成，可显示128（列）×64（行）点阵。可完毕图形显示，也可显示8×4个（16×16点阵）中文中文。与外部CPU接口可采用串行或并行方式控制。七条控制指令，与CPU接口采用8位数据总线并口输入输出方式。内置RAM为512字节(4096位)。液晶显示模组(LCM)的LCD颜色有黄绿色、蓝色、灰色，可供客户进行选择。液晶显示模块背光颜色有黄绿色、橙色、白色、红色、翠绿色、蓝色，可供客户进行选择。使用与储存温度有：常温(工作温度0～+50℃，储存温度-10～+60℃）；宽温(工作温度-20～+70℃，储存温度-30～+80℃）；超宽温(工作温度-30～+模块电压有5.0V与3.3V可供客户进行选择，需出厂前设立。③2.4寸37PIN原则接口高清高亮显示模组（13.8元/片）介绍：本产品MCU接口，任何单片机均可驱动。驱动IC：ILI9325/HX8347A/ILI9320/ILI9341可选玻璃：CMO分辨率：240*320（QVGA)触摸屏:无④7inchResistiveTouchLCD（198元/片）重要参数类型TFT接口LCD：24-bit并行，触摸面板：4线电阻屏背光LED可视区域(mm)154.08（W）×85.92（H）点距(mm)0.0642（W）×0.1790（H）尺寸比例8：5分辨率800X480（Pixel）功耗TBD背光电流TBD工作温度（℃）TBD⑤OLED0.96寸（38元/片）原则IIC通信，本店提供SPI,IIC通信OLED。IIC只需4个引脚（2个I/O口），SPI只需6个引脚（4个I/O）。显示效果要比LCD细腻清晰。产品特点：•无需背光、显示单元能自发光•分辨率：128*64•可视角度：160°•支持众多控制芯片：全方面兼容Arduino、51系列、MSP430系列、STM32/2、CSR芯片等•超低功耗：全屏点亮时0.08W，正常全屏显示中文0.06W•宽电压：支持3V～5V直流•工作温度：-30℃~•模块体积(长宽厚)：27.3MM*27.3MM*4.1MM•IO口占用少：采用SPI通信方式•驱动芯片：SSD1306•无字库：取模软件取字。5）红外反射式检测模块（RPR220反射式红外光电传感器模块）反射式红外光电传感器模块（PN:QSV-E-00038）是一种运用反射式红外光电传感器制成的在传感器的有效检测距离范畴内对被测物体的存在性进行检测的电路装置。其实物图如图一和图二所示。图一、反射式红外光电传感器模块实物图（顶层）图二、反射式红外光电传感器模块实物图（底层）模块由红外光发射接受器、电压变化检测电路、检测敏捷度调节电位器、检测状态批示LED灯等四个重要部分构成，其工作原理简图如图三所示。图三、反射式红外光电传感器模块工作原理简图模块的工作电压可接DC3.3V或DC5.5V，检测成果的输出信号为电压开关量，检测到物体输出“正逻辑0”，未检测到物体输出“正逻辑1”。模块的最大有效检测距离重要由反射式红外光电传感器特性决定，同时受被测物体的红外反射特性影响很大，亦能通过检测敏捷度调节电位器进行调节。对普通物体的检测应用，有效检测距离经常能达成0.1CM~20CM。普通而言，含有光滑表面并且反光特性良好的物体易于检测，有效检测距离相对比较大；透明的物体、含有粗糙表面或反光特性差的物体，检测难度加大，有效检测距离相对比较小。理论上光电传感器只要位于被测区域反射表面可受到光源照射同时又能被接受管接受到的范畴就能进行检测，然而这是一种抱负的成果。由于光的反射受到多个因素的影响，如反射表面的形状、颜色、光洁度，日光、日光灯照射等不拟定因素。如果直接用发射和接受管进行测量将由于干扰产生错误信号，采用对反射光强进行测量的办法能够提高系统的可靠性和精确性。红外反射光强法的测量原理是将发射信号经调制后送红外管发射，光敏管接受调制的红外信号，原理如图1.所示。 vout发射反4发射射接受电路接受电路面x/mmx10 图1红外发射接受原理图2光强度对应曲线反射光强度的输出信号电压Vout是反射面与传感器之间距离x的函数，设反射面物质为同种物质时，x与Vout的响应曲线是非线性的，如图2所示。设定输出电压达成某一阈值时作为目的，不同的目的距离阈值电压是不同的。6）通信接口电路可选择的通讯接口方式有：2.4G无线接口，GSM/GPRS接口，USB串口，串口以太网接口，红外接受等。因此系统终端和上位机的通讯方式分为TCP/IP和485联线两种通讯方式。①485联网控制，就是能够和电脑进行通讯类型，直接使用软件进行管理，涉及卡和事件控制。因此有管理方便、控制集中、能够查看统计、对统计进行分析解决以用于其它目的。特点安装维护难道加大，但培训简朴，安全性高，性能稳定。适合人多、流动性大、门多的工程。②TCP/IP网络控制，也叫以太网联网控制系统，也是能够通过网络管理的系统，但是通过网络线把电脑和控制器进行联网。除含有485联网的全部优点以外，还含有速度更快，安装更简朴，联网数量更大，能够跨地区或者跨城联网。但存在设备价格高，需要有电脑网络知识。适合安装在大项目、人数量多、对速度有规定、跨地区的工程中。7）电源稳压电路提供系统运作电源和电锁的执行构造的电源供应。8）电磁锁控制输出电路柜门锁１柜门锁２（备选）柜门锁３（备选）9）布线简要规范读卡器到控制器的线建议采用8芯屏蔽双绞线(单芯截面积不不大于0.3平方毫米)，距离不要超出80米，数据线建议采用其中一对双绞。电锁到控制器线，建议采用两芯电源线(单芯截面积不不大于0.5平方毫米)。485控制器到控制器，以及控制器到电脑布置2芯