基于單片機的快遞柜設(shè)計與制作畢業(yè)設(shè)計

---1緒論1.1研究背景及意義一般情況下，普通的快遞服務(wù)是通過快遞員的配送方式完成的，就是快遞員將快遞攬收后給用戶進行配送，與簽收人要進行面對面派送以及簽收，等待用戶確定沒有損壞簽收完成后才算訂單完成。這一種普通的快遞方式雖然保證了快遞物件的相對安全，但是想對來說效率比較低下，并且快遞員得用大量的時間去配送物件，取件人也需要在固定的時間段取物件，這樣就耗費了更大的人力和時間。而現(xiàn)在許多小區(qū)以及高校出現(xiàn)越來越多的快遞柜，快遞柜的出現(xiàn)讓快遞服務(wù)行業(yè)變得越來越高效，它不再是面對面的服務(wù)方式，自助快遞柜就相當(dāng)于快遞員和取件人的中介，讓快遞員配送和收貨人取件的時間和人力成本減少了很多，讓更多上班族和學(xué)生取件更加的便捷，能夠按照自己的時間自由取快遞，也不用讓快遞員一直等待收貨人取件?，F(xiàn)在自助快遞柜在我們的生活中見的也越來越多了，基本已經(jīng)普及到我們生活中了，也明顯提高了人們的生活水平。自助式快遞柜是一種以51微處理器為主要控制芯片，以SIM800A為主要的通信模塊的24小時無人自助服務(wù)設(shè)施。自助快遞柜采用STC89C51微處理器作為最小控制，GSM可將SIM卡插在卡座上，完成對快遞員存件獲取密碼以及用戶取件的無人快遞柜REF_Ref19111\r\h[1]。首先快遞員通過給通信模塊發(fā)送短信獲得取件密碼，柜門打開后將包裹放在快遞柜中，快遞員再將密碼發(fā)送給用戶，用戶取件時給SIM800A模塊發(fā)送信息。用戶會根據(jù)自己的手機接收到的信息，然后發(fā)送相應(yīng)的密碼，然后通過單片機控制，打開柜子，取出相應(yīng)的物品。最終實現(xiàn)收貨的作用。1.2研究現(xiàn)狀現(xiàn)在，快遞這個行業(yè)已經(jīng)發(fā)展到了一定的規(guī)格，但是就現(xiàn)在來說快遞服務(wù)效率一直比較低下，普通的快遞方式就給人們帶來了很多不方便。而現(xiàn)在來看快遞公司的出現(xiàn)越來越多，所以快遞行業(yè)的競爭也是非常強烈的。所以，服務(wù)質(zhì)量和配送效率的高低也成了各個公司競爭的指標(biāo)。就上面所遇到的問題來看，與快遞行業(yè)相關(guān)的科研人員對快遞服務(wù)質(zhì)量進一步展開了一系列的研究與探索。中國海洋大學(xué)的李電生、賈金玲主要對快遞行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了調(diào)查與分析，私人企業(yè)為更好的適應(yīng)市場的需求，它們以各種的物流服務(wù)對象(主要包括貿(mào)易、海洋、金融、工商)采用高效率的服務(wù)在競爭中快速的發(fā)展，與此同時，本身就是低成本的擴張，大部分快遞私企都存在規(guī)模小、技術(shù)不高、素質(zhì)差的問題。在他們的報告中提出了政策的支持、市場法律、法規(guī)的監(jiān)管、政府信用擔(dān)保措施來促進民營快遞企業(yè)的健康快速的發(fā)展。對于快遞發(fā)展的研究，是在分析市場的需求，提出建設(shè)性的意見，郭淑芳碩士討論了快遞產(chǎn)業(yè)的競爭水平，要從市場、生產(chǎn)要素、服務(wù)、公司的策略、組織以及同一行業(yè)的競爭、國家對此的支持以及機會等幾個方面來全面的對快遞行業(yè)進行評價REF_Ref19274\r\h[2]。外國快遞企業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗對中國的快遞行業(yè)有著非常重要的發(fā)展意義，所有的快遞公司在中國市場采取的一系列先進的措施包括戰(zhàn)略聯(lián)盟、占領(lǐng)發(fā)達沿海地區(qū)、建立服務(wù)體系、推出新品、提高服務(wù)效率、重視人才培養(yǎng)，我國的快遞人員從中獲得了許多寶貴的經(jīng)驗。隨著社會的快速發(fā)展，城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)一體化的加快，網(wǎng)上的貿(mào)易活動愈加頻繁，這就會對快遞行業(yè)提出更高的要求，如果物流公司想要習(xí)慣這種市場方式，那就需要改變現(xiàn)在的物流模式，本論文針對快遞終端設(shè)計出快遞柜，來突破傳統(tǒng)的派件模式。1.3研究內(nèi)容與方法這個設(shè)計主要通過STC89C51單片機作為主要控制模塊，12864液晶顯示屏完成顯示物流內(nèi)容模塊,繼電器來模擬快遞箱門的開關(guān)，GSM模塊用來發(fā)送短信。將硬件系統(tǒng)上電后，利用壓力傳感器實現(xiàn)改變壓力的不同實現(xiàn)金額的變化，快遞員利用SIM800A與取件人手機號進行發(fā)送密碼，利用手機號發(fā)送的驗證碼打開快遞柜進行取件，在沒有空閑快遞柜的情況下顯示屏?xí)@示快遞柜已滿狀態(tài)。本設(shè)計具體需要實現(xiàn)的功能主要分為稱重、金額計算、短信接收與解析、存件和取件幾個模塊：通過插入SIM卡的方式達到主板的聯(lián)網(wǎng)與通信。實現(xiàn)隨機快遞的自動稱重，并智能結(jié)算金額。借助12864點陣液晶顯示屏直觀顯示重量、金額和取件密碼等信息。系統(tǒng)自動識別存取件信息并判斷有無空閑快遞柜，以解決快遞柜的實時資源占用問題。通過手機短信的方式定向給固定號碼發(fā)送收件人和收件地址信息，完成存件操作并由系統(tǒng)隨機輸出取件密碼。實現(xiàn)取件人可通過手機短信發(fā)送取件密碼的方式進行取件的預(yù)設(shè)功能。

2總體設(shè)計2.1基本工作原理本設(shè)計主要是基于SIM800A通信模塊，實現(xiàn)快遞柜存取過程中的短信接收及驗證，快遞員存件時通過發(fā)送短信打開柜門并預(yù)制取件密碼，用戶取件過程中依據(jù)此密碼并以發(fā)送短信的方式打開柜門完成取件操作。在該快遞柜系統(tǒng)中，以點陣式液晶顯示屏作為整個系統(tǒng)的顯示模塊，可以顯示寄件人、地址、取件密碼等信息，STC89C51作為本設(shè)計的主要控制芯片，控制模擬柜門打開等操作。該系統(tǒng)包括了軟件和硬軟件兩大部分。其中有51單片機，壓力傳感器模塊，12864顯示模塊，SIM800A模塊，繼電器模塊。通過對個模塊的選擇與比較，選出合適的硬件模塊。并且在軟件設(shè)計方面，在KEIL上編寫C語言的軟件和刻錄的軟件。在了解了單片機工作的基本理論之后，還需以C語言的強大的編譯技術(shù)為基礎(chǔ)，再通過KEIL編程實現(xiàn)C語言REF_Ref4215\r\h[3]。完成此項設(shè)計所要求的函數(shù)。2.2系統(tǒng)總體框架這個設(shè)計首先描述了快遞柜的用途以及必要性，以51單片機主要芯片為基礎(chǔ)，對快遞柜的發(fā)展趨勢進行了分析，SIM800A提供了基于無線模塊和通信模塊，根據(jù)快遞柜設(shè)計了整體系統(tǒng)的運行流程，并對其內(nèi)部的軟件和硬件進行更進一步的設(shè)計，實現(xiàn)了能夠計費以及自助取件的快遞柜。本次設(shè)計主要有軟硬件和軟件的設(shè)計，硬件部分主要由51單片機作為主要控制模塊，通過壓力傳感器對壓力的輸入，顯示屏?xí)@示對應(yīng)的壓力以及價格，通過快遞員以及用戶對通信模塊進行短信的輸入后，相對應(yīng)的顯示屏?xí)@示對應(yīng)的信息。在KEIL軟件中，將C語言編程并刻錄。系統(tǒng)框架圖如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)總體框圖2.3模塊選擇 (1)單片機是融合了微控制器(CPU)、隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、串并行處理I/O端口、計時器/計數(shù)、系統(tǒng)鐘表和系統(tǒng)總線的微型機系統(tǒng)。它普遍使用于工控自動化、智能化儀表設(shè)備、消費電子產(chǎn)品、通訊工業(yè)生產(chǎn)、武器等行業(yè)。自然，依據(jù)特性的不一樣，單片機可以分為很多類型，例如Atmel，STC，凌陽，C8051，ARM等。本系統(tǒng)采用的是具有快速、高穩(wěn)定性、高防靜電、高抗干擾性等特點的51單片機。該系統(tǒng)使用4K的程序存儲器，STC89C51價格便宜并且性價比較高REF_Ref4447\r\h[4]。(2)LCD的基本原理是基于電流激起LCD的分子結(jié)構(gòu)，形成點、線、面，并相互結(jié)合，形成一個界面。具備表明清楚、作用簡易靠譜、耗能低、低成本等優(yōu)勢。目前市面上的液晶顯示屏有很多種多樣，包含：1602、1601、12864等。本系統(tǒng)設(shè)計方案采用12864液晶顯示屏手寫字體、led背光、5V工作電壓推動和ST7920控制板。(3)SIM800A模塊主要運用于完成短信提醒提貨人取貨的智能服務(wù)作用。本系統(tǒng)的制定為GSM模塊，本系統(tǒng)采用SIM800A無線網(wǎng)絡(luò)GSM/GPRS模塊。該模塊運作平穩(wěn)，抗干擾能力強，外圍電路處理速度高，體型小，功能齊全。它可以帶來強勁的視頻語音、短消息和GPRS傳輸數(shù)據(jù)服務(wù)項目，尤其合適本系統(tǒng)的功能分析。（4）壓力傳感器是通過串聯(lián)一個電阻來達到分壓的效果，這樣就能讀取到adc值。壓力傳感器種類有很多，比如：應(yīng)變片壓阻型、壓電型、電容型等。本設(shè)計采用的是RX-D0508柔性薄膜壓力傳感器，具有超薄柔韌，性價比高，測試穩(wěn)定，反應(yīng)靈敏的特點。

3硬件設(shè)計3.1AT89C51單片機AT89C51單片機具有128KB的存儲能力，其中具有特殊功能的寄存器有21個，4KB的片內(nèi)程序存儲器FlashROM,64KB可編址的ROM,64KBRAM可編存儲器，4個8比特I/O接口，全雙工異步串行UART,2個16位計時/計數(shù)器。還有位操作功能的位處理能力，具有位尋址功能的五個中斷源，兩個有限中斷控制系統(tǒng)，以及一個用于片上振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路的8位微處理器REF_Ref4542\r\h[5]。AT89C51特性（1）與MSC-51兼容（2）4K字節(jié)可以編程為非易失性存儲器（閃爍存儲器）（3）全部非動態(tài)工作：0HZ-24HZ（4）128*8位內(nèi)部RAM（5）擦寫壽命：每擦循環(huán)1000寫（6）三級程序存儲器鎖定（7）數(shù)據(jù)保留時間：10年（8）5個中斷源（9）片內(nèi)振蕩器和時鐘電路（10）32可編程I/O線（11）低功耗的限制和掉電模式（12）16位定時器/計數(shù)器有兩個3.1.1主控模塊51單片機系統(tǒng)主要由主控芯片、時鐘電路和復(fù)位電路組成。在時鐘電路中，晶振頻率為12MHz，并聯(lián)22pf電容，單片機工作的關(guān)鍵是輸出的脈沖信號。該復(fù)位電路是一種由10uF電容并聯(lián)構(gòu)成的上電自動復(fù)位電路，當(dāng)復(fù)位電路在RST端是高電平的時候，就會由單片機對零點進行清零操作，數(shù)據(jù)輸入/輸出端口分別是管腳5和管腳7，通過計算機對C語言進行編程，然后通過該接口將程序?qū)懭氲絾纹瑱C中。單片機主控電路圖如圖3.1所示。主電源引腳VCC（38）：電源輸入，接5V電源GND（16）：接地線圖3.1單片機主控電路3.1.2復(fù)位電路在單片機系統(tǒng)中，當(dāng)電源開始時，系統(tǒng)會進行一次重置，按下后，系統(tǒng)會重新設(shè)置。放松后再次按壓，使系統(tǒng)恢復(fù)正常。因而，在操作系統(tǒng)中，重置可以由按鍵的開啟和關(guān)閉來控制。RST管腳在系統(tǒng)通電后會產(chǎn)生一個高電平，該高電平的持續(xù)時間取決于該電路的RC值。典型的51單片機在RST管腳高電平超過2個機械循環(huán)時會重置。因此，選擇合適的RC值可以確保復(fù)位的可靠性。穩(wěn)態(tài)：直流電容絕緣，+5V絕緣。重置鍵是彈開的狀態(tài)，因此在重置鍵下面的電路不會有電壓差，因此重置鍵和電容下面的電位就等于GND，也就是0V。我們采用單片機是高電平復(fù)位。在低電平下工作時，工作電壓在0V是正常工作。復(fù)位電路如圖3.2所示。RST(4)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。圖3.2復(fù)位電路3.1.3時鐘電路51單片機最小系統(tǒng)中的晶體振蕩器，也可采用6MHZ或11.0592MHZ，一般正常工作的情況下可以采用比較高頻率的晶體振蕩器，51單片機中的振蕩器會影響單片機的工作速度，當(dāng)頻率高時，單片機的處理速率也就越快。單片機芯片是一個數(shù)字電路芯片，數(shù)字芯片要正常工作，需要有一個基本的時鐘參考，才能按照時鐘脈沖的步調(diào)工作。時鐘電路主要是由外部時鐘晶體振蕩器(晶體振蕩器產(chǎn)生一定頻率的方波,和單片機通常12MHZ),這是作為控制信號的順序協(xié)調(diào)單片機的內(nèi)部功能組件。它的周期被稱為時鐘周期REF_Ref4659\r\h[6]。時鐘電路如圖3.3所示。XTAL1(15)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端（片內(nèi)反向放大器輸入）XTAL2(14)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端（片內(nèi)反向放大器輸出）圖3.3時鐘電路3.2.2繼電器的作用（1）提升控制范疇。例如，當(dāng)多觸點繼電器的控制數(shù)據(jù)信號做到隨意數(shù)值時，觸點組可以是不一樣的方式，可以與此同時轉(zhuǎn)換、斷掉和接入好幾個電源電路。（2）變大，比如，靈巧繼電器、正中間繼電器等?？梢杂糜绕渖僭S的控制來控制尤其大的電路。（3）信號綜合，比如，多個控制信號能夠依據(jù)一定的形式輸入為多繞組繼電器的時候，然后通過比較和綜合，就會達到一定的控制作用。（4）自動化、遙控操作、監(jiān)測系統(tǒng)，比如，自動配置上的繼電器和另外一些電器組合在一起時，就能夠構(gòu)成程序控制線路，然后就能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的運行。iq2端接單片機的P24（22）端口。圖3.4繼電器原理圖3.2繼電器繼電器是一種電氣設(shè)備控制設(shè)備。當(dāng)輸入量(鼓勵量)的轉(zhuǎn)變做到一定程度時，電氣設(shè)備控制的預(yù)置階躍轉(zhuǎn)變由電氣設(shè)備輸出電路控制。輸入回路(也稱控制系統(tǒng)軟件)和輸出回路(也稱受控系統(tǒng))中間存有相互影響。它一般可用以全自動控制電路中。實際上也是一個“控制開關(guān)”，只要用小電流量控制大電流就能正常的工作中。在我們的日常生活中，繼電器是一種常見的控制元器件，簡易來講便是一個電源開關(guān)。在一定情況下，它是封閉式的或?qū)ν忾_放的。繼電器的電源開關(guān)特點廣泛運用于很多控制系統(tǒng)軟件，尤其是離散變量控制系統(tǒng)軟件REF_Ref4757\r\h[7]。因此在許多電路中具有自動調(diào)節(jié)、安全性維護、變換電路的功效。繼電器一般都是一個電感器(即輸入一部分)，可以體現(xiàn)一定的輸入自變量(如電流量、工作電壓、輸出功率、特性阻抗、頻率、溫度、工作壓力、速率、光源等)。用以控制可控電路“開”和“關(guān)”的致動器(輸出一部分)；就繼電器的輸入和輸出部分來講，會有一個正中間一部分(即推動一部分)來藕合和防護輸出一部分的輸入、作用解決和推動一部分。繼電器也是一種全自動電子開關(guān)，具備防護作用，運用普遍，如遙控器、監(jiān)測、通訊、全自動控制、機電一體化和電力工程電子產(chǎn)品。它是最重要的控制原素之一。3.2.1繼電器工作原理熱元件的電流注入會產(chǎn)生發(fā)熱，從而引起不同的膨脹系數(shù)的電阻帶變形。當(dāng)變形達到一定距離時，使曲軸移動的時候，控制線路就會被切斷，然后，交流接觸器會切斷電源，主回路也會被切斷，這樣就可以實現(xiàn)對發(fā)動機的過電壓保護。在輸入（激勵調(diào)整量）的變化超出了所需的需求時，電力裝置的輸出環(huán)路中的測量值就會出現(xiàn)預(yù)定的階躍轉(zhuǎn)換，這時就可以更改運行狀態(tài)，進而防止意外的產(chǎn)生。繼電器電路如圖3.4所示。3.3SIM800A通信模塊3.3.1特性參數(shù)SIM800A是SIMCOM公司開發(fā)的GSM/GPRS組件，具有優(yōu)異的工業(yè)應(yīng)用性能。板載雙頻GSM/GPRS模塊，SIM800A適用雙頻：GSM900/1800MHZ。SIM800A的基礎(chǔ)版本可以實現(xiàn)語音播報、DTMF、短信（短消息、彩信）、GPRS等低功耗。這款模組的性價比很高，而且在雙頻領(lǐng)域占據(jù)了很大的地位。與此同時，在最普通的基礎(chǔ)上，我們將會推出兩個升級模塊，有TTS(本機文字語音廣播）及藍牙3.0特性。這使得SIM800A的性能得到了極大的提升REF_Ref4979\r\h[8]。SIM800Amini模塊的硬件設(shè)計部分，是根據(jù)SIM800A模塊的硬件部分進行設(shè)計的，在電源、保護、抗干擾等方面有了很大的提高。開關(guān)式功率模塊提供電源。而且，它的電源是高效的，可以通過USB來來直接提供電源。并且供電的效率非常高，且能夠用USB接口直接進行供電。同時，電源芯片的使能管腳能夠控制該模塊的電源，這個方法就現(xiàn)在來說是非常有效的。GSM系統(tǒng)的移動用戶卡運用的是目前最為流行的MICRO卡座，質(zhì)量相對來說更加好，并且還能夠更好的增加ESD靜電，起到保護電路的作用。SIM800Amini模塊可以支持兩種串口方式，有RS232串口和TTL串口,并且工作范圍廣泛，能夠在5v-18v之間正常工作,這樣開發(fā)板就能夠很快速聯(lián)系到想要的產(chǎn)品,為用戶提供方便的電話、短信、GPRS數(shù)據(jù)傳輸、TTS廣播、基站定位等服務(wù)。SIM800Amini板的基本特性如表3.1所示。表3.1SIM800Amini板的基本特性產(chǎn)品特性描述正常工作的頻段支持雙頻：GSM/通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS：900MHz/800MHz發(fā)射功率最大值在EGSM的頻段為900MHZ上要4級(2W）在DCS的頻段為1800MHZ上要1級(1W)通信使用接口RS-232串口、TTL串口（支持3.3V、5V系統(tǒng)）電源使用接口能夠在5V~18V內(nèi)使用（一般在5V1A電下使用源）SIM卡使用接口能夠用1.8V/3V的MICROSIM卡使用應(yīng)用視頻語音接口2.54的排針接口應(yīng)用天線接口SMA接口和IPX預(yù)埋接口，均選用高質(zhì)量天線工作溫度-30℃~+80℃信息業(yè)務(wù)MT、MO、Text和PDU模式SMS存儲設(shè)備:SIM卡GPRS下行傳輸速率：最大85.6kbps上行傳輸速率：最大42.8kbps支持TCP/IP協(xié)議，支持TCP/UDP通信，支持FTP/HTTP服務(wù)軟件特性彩信、電子郵件、DTMF檢測中文TTS支持UC52編碼，ASIIC碼和中國漢字GBK碼鍵入文字3.3.2模塊簡介SIM800Amini模塊是一款高效能的工業(yè)GSM/GPRS模塊，是由泥人團隊開發(fā)的而成，有多個接口，功能也有很多，工作時更加穩(wěn)定，具有很強的抗干擾能力，外圍電路的集成度也非常高，外觀精小。在語音系統(tǒng)/信息/GPRS數(shù)據(jù)服務(wù)的各方面都是非常適用的REF_Ref5107\r\h[9]，例如:家具智能化，智能集合數(shù)字系統(tǒng)，遠程進行監(jiān)控等。模塊圖如下圖3.5所示。圖3.5SIM800模塊圖模塊背面注釋詳細如圖3.6所示。圖3.6模塊背面注釋詳細模塊資源如下:GSM/GPRS模塊:SIM800A1個RS232接口；1個TIL串口接口；1個電源輸入接口；1路音頻輸出；1路音頻輸入；1個翻蓋式MICROSIM卡座；2個天線接口(SMA和IPX)；開關(guān)機接口一個；LED顯示燈有兩個(紅色為電源，綠色為網(wǎng)絡(luò)狀態(tài))清楚的引腳標(biāo)識功能；VCC:電源輸入為5~18V；GND:電源地；EN:控制引腳的是電源，高電平用于使能，低電平用于關(guān)斷；232R\232T:232串口；RXD\TXD:TTL串口(3.3V系統(tǒng))，與模塊通信用的:BRXD\BTXD:TTL串口(3.3V系統(tǒng))，用來升級模塊固件；EPNEPP:耳機喇叭輸出；MICPMICN:耳機麥克輸入；模塊尺寸圖如圖3.7所示。圖3.7模塊尺寸圖3.3.3接線方式SIM800A單板一般都是利用串口方式發(fā)送AT指令，用來對模塊進行控制，只需要電源和串口就可以運用這個模塊REF_Ref5332\r\h[10]。下面是對控制模塊接線方式的幾種類型有TXD-TXD和RXID-RXID的平行接法。第一種是電腦與USB接口轉(zhuǎn)為TTL模塊對SIM800A模塊進行調(diào)試，如圖3.8所示。圖3.8USB接口轉(zhuǎn)為TTL接線方式第二種是電腦通過用USB接口轉(zhuǎn)成232模塊對SIM80A模塊進行調(diào)試。這個產(chǎn)品是由泥人公司自行研制而成的，可在EUSB轉(zhuǎn)232模式下工作，如圖3.9所示。圖3.9EUSB轉(zhuǎn)232的連線方式第三種:控制器(MCU)單片機、嵌入式等，如圖3.10所示。圖3.10與控制器連接方式本設(shè)計采用的是第三種連線方式，與單片機以及電源相連接。SIM800模塊一端接地，一端接5V電源，另外兩端分別接單片機的TXD端（7）和XXD端（5），電路圖如圖3.11所示。圖3.11SIM800電路圖3.412864液晶顯示模塊顯示數(shù)據(jù)存儲器是LCD12864液晶顯示屏儲存點陣信息的計算機隨機存取存儲器，在要求顯示出任意一個形狀或者中文漢字的時候，對應(yīng)的點陣信息就會被寫入到對應(yīng)的儲存單元中，并且16*16點陣區(qū)域就能夠顯示一個中文，并且能夠在一個8*16的點陣區(qū)域顯示出一個非中文漢字字符，正常情況叫做半寬字體，也就是說一個中文漢字所占的顯示面積是一個非中文漢字字符的兩倍REF_Ref5433\r\h[11]。LCD12864液晶屏的信息必須尋找顯示點、存儲器中的地點和屏幕上主要的行、列相互關(guān)系。由于許多推動LCD組件的線路全是由一個行驅(qū)動器和2個列驅(qū)動器構(gòu)成的，因此上下單獨的64*64的LCD屏幕拼湊在一起產(chǎn)生一個12864的LCD屏幕，LCD屏幕的每一半都是會有一個512*8位的顯示數(shù)據(jù)信息RAM。LCD12864液晶顯示屏的屏幕的左半屏和右半屏的驅(qū)動電路通過芯片CS1來選定，而CS2則通過選擇顯示屏幕的內(nèi)存。有少數(shù)的廠家為了讓用戶使用起來更加方便，對設(shè)計進行了相應(yīng)簡單的設(shè)計，除此之外，表明控制模塊中增加了編解碼電源電路，128*64液晶屏只需用一個挑選數(shù)據(jù)信號。應(yīng)用行號和行數(shù)明確64*64液晶屏上標(biāo)識點的部位。512*8位RAM的儲存設(shè)備詳細地址由頁面詳細地址和列地址決定，每一個儲存設(shè)備儲存8個液晶屏顯示。12864液晶顯示模塊原理：基本所有的LCD液晶顯示模塊，目前我們都用12864的分辨度來表示以及顯示，這是128列+64排的組合。12864LCD顯示模塊，每一顯示點對應(yīng)一個二進制數(shù)字，1表示高電平，表示亮，0表示低電平，表示熄滅。顯示資料存儲器是一種隨機存取存儲器，用以儲存點陣信息。當(dāng)點陣顯示為一個字符或多個字符時，相應(yīng)的數(shù)據(jù)會被寫入相應(yīng)的內(nèi)存。它可以隨意設(shè)計任何點陣，也可以隨意畫出文字，但主要還是要看液晶屏幕上的點位和內(nèi)存地址的關(guān)系。液晶顯示模塊有很多種，此外，帶中國漢字的12864液晶顯示模塊可以顯示和圖型，內(nèi)部結(jié)構(gòu)有8192個中國漢字(16*16點陣式)，128字符(8*16點陣式)，64*256點陣表明RAM(GDRAM)。它可以立即與CPU插口連接，而且可以給予二種連接微處理器的插口。12864顯示屏電路如圖3.12所示。圖3.1212864顯示屏電路圖3.5RX-D0508柔性薄膜壓力傳感器一般情況下，壓力感應(yīng)器是高精密精確測量壓力檢測儀的電氣測試儀器設(shè)備。壓力感應(yīng)器是將壓力數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鳂?biāo)準(zhǔn)的電壓數(shù)據(jù)信號并導(dǎo)出的感應(yīng)器。壓力感測元件總共有的元件包含延展性感測元件和位移感測元件。彈性比較敏感元件的功能是將一定區(qū)域的精確測量壓力更改為位移或應(yīng)變力，隨后由位移比較敏感元件或應(yīng)變力變換，造成與壓力有一定聯(lián)系的電子信號REF_Ref5531\r\h[12]。自然，有時候延展性敏感元件和位移敏感元件的功用是組成的。該感應(yīng)器不但能精確認知造成的壓力信號，還能依照一定的辦法將形成的壓力信號轉(zhuǎn)化成可以用的輸出電信號。壓敏元器件和信號控制部件通常組成壓力感應(yīng)器元器件。3.5.1工作原理外部的壓力或壓力太低會在一定水平上更改感應(yīng)器的電阻值，隨后將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化成頻信號，最終送至微處理器。微處理器會開展計算，運算進行后會輸出一個電流量操縱信號，隨后將輸出信號送至電流量控制回路，轉(zhuǎn)化成4-20mA的仿真模擬電流量后輸出。與此同時，微處理器將進行表明和設(shè)定的互動實際操作。這類串行通訊接口適用數(shù)字通信系統(tǒng)行業(yè)，應(yīng)用專用插口。HART控制模塊(根據(jù)HART協(xié)議書進行仿真模擬和數(shù)據(jù)相位差統(tǒng)一通信的控制模塊)完成智能變送器的HART通訊。3.5.2功能描述在壓力作用下，傳感器的電阻隨著壓力的增加而降低，其壓阻特征是電阻和壓強的冪函數(shù)，電阻的倒數(shù)與壓強的關(guān)系接近于線性關(guān)系，只需萬用表即可測出傳感器的基本特性，也可以經(jīng)過軟件和硬件對數(shù)據(jù)進行分析處理和轉(zhuǎn)變。RX-D0508是一致小尺寸柔性壓力傳感器，其感應(yīng)直徑5mm，外力輪廓直徑8mm，厚度100um，超薄、靈感、尺寸小等特點REF_Ref5665\r\h[13]。壓力傳感器采用串聯(lián)電阻器實現(xiàn)電壓分壓，一端與5V供電，一端接地。一端接單片機的P13口（42），壓力傳感器電路如圖3.13所示。圖3.13壓力傳感器電路圖3.5.3性能參數(shù)RX-D0508柔性薄膜壓力傳感器具有超薄柔韌，性價比高；測試穩(wěn)定，反應(yīng)靈敏的特點。性能參數(shù)如表3.2所示。表3.2性能參數(shù)參數(shù)數(shù)值單位備注靜態(tài)電阻＞10兆歐與量程有關(guān)遲滯性＜5％物理屬性漂移＜6％物理屬性工作電壓3—5V視情況而定工作溫度-50—+50攝氏度高溫導(dǎo)致溫漂工作濕度0—90％濕度影響較小響應(yīng)時間＜10ms物理特性

4軟件設(shè)計4.1軟件介紹（1）AltiumDesignerAltiumDesigner軟件由Altium公司研究的。這是一個以電腦操作系統(tǒng)為主導(dǎo)的集成化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)軟件。該體系將電源電路總體設(shè)計、PCB工程圖紙編寫、電路設(shè)計、拓撲結(jié)構(gòu)邏輯性、信號完整性解析、設(shè)計輸出技術(shù)性等技術(shù)很好的融合，為設(shè)計工作人員帶來了新的設(shè)計方案和解決方法。設(shè)計者在制定的情況下便捷、方便，使用設(shè)計的人員也更易于應(yīng)用這些手機軟件，可以進一步提高電源電路的設(shè)計品質(zhì)和生產(chǎn)效率REF_Ref5802\r\h[14]。目前用于電路設(shè)計的軟件主要有AD、PADS和Cadence，由于學(xué)校學(xué)習(xí)一般使用AD，所以本項目也在AD環(huán)境下對系統(tǒng)進行設(shè)計。AD是一款集成了電路原理圖和PCB的整套設(shè)計，該軟件能夠使設(shè)計者在設(shè)計時減少很多后顧之憂，當(dāng)熟練使用后，設(shè)計電路的質(zhì)量和速度都將大幅提高。KeilC51KeilC51由英國KeilC51開發(fā)設(shè)計，是一個與51系列產(chǎn)品C語言兼容的開發(fā)設(shè)計系統(tǒng)軟件，與匯編對比，C語言在作用、構(gòu)造、易讀性、可擴展性等領(lǐng)域都十分優(yōu)異。Keil給予了功能齊全的仿真模擬程序調(diào)試，包含詳細的C語言編譯器、宏程序集、連接器、庫管理方法和集成化開發(fā)工具。Keil軟件需要在WIN98、NT、WIN2000、WINXP等電腦操作系統(tǒng)上實行，才可以正常的工作中。如果我們的程序語言是C語言，Keil是大家的最好的選擇。在軟件模擬調(diào)節(jié)專用工具中，也可以獲得更簡易、更迅速的模擬結(jié)論。并在2005時被ARM收購，因此目前的Keil還可以用于STM32程序的編寫。豐富的庫函數(shù)和強大的集成式開發(fā)環(huán)境得Keil軟件被廣大愛好者愛不釋手，在Windows的操作系統(tǒng)環(huán)境下，為會使用該軟件的用戶提供一個很好的界面REF_Ref5881\r\h[15]。目前廣泛使用的版本為Keils，該版本于2013年10月發(fā)布。功能更加強大該軟件對電腦的配置的要求也不是很高，在一定程度上看，降低了開發(fā)成本，所以多數(shù)情況下不會因電腦配置問題而導(dǎo)致無法運行該軟件。4.2主函數(shù)模塊通過對硬件的選型分析后，在軟件上對主程序進行設(shè)計，該設(shè)計主要解決了兩個問題：一是快遞員存儲物件，二是讓收件人把快遞取到。快遞員給通信模塊發(fā)送短信后，GSM模塊在接收到AT指令后，生成一個四位數(shù)的密碼，然后把指令轉(zhuǎn)換為信號，發(fā)送到單片機上，快遞員在保存完快遞后，要把密碼發(fā)給用戶。然后用戶取件時只需要將密碼發(fā)送給通信模塊，單片機接收到信號，然后GSM模塊產(chǎn)生信息，在用戶正確輸入相對應(yīng)的柜門密碼后，快遞箱門也會成功打開，用戶將成功取得快遞。系統(tǒng)啟動后，首先進入初始化，初始化包含傳感器的初始化和系統(tǒng)中各個部件模塊的初始化，本設(shè)計通過發(fā)送短信形式實現(xiàn)輸入數(shù)字、存件、取件的功能，快遞員給通信模塊發(fā)送存快遞短信后，顯示屏?xí)@示對應(yīng)的柜門密碼，快遞員將密碼發(fā)送給用戶，用戶將密碼發(fā)送給通信模塊，繼電器指示燈亮，模擬柜門打開?？偝绦蛄鞒虉D如圖4.1所示。圖4.1總流程圖4.3GSM通信模塊GSM模塊的功能在進行編寫時，需要參考一些GSM通訊協(xié)議，由單片機通過串口對處于休眠狀態(tài)的GSM模塊發(fā)出啟動命令，隨后啟動定時器，協(xié)調(diào)GSM模塊的串口速率和單片機的串口速率，并在AT指令給GSM模塊發(fā)送短信后，模塊會發(fā)送短信，然后就會生成一個4位數(shù)字的取貨密碼REF_Ref6073\r\h[16]。具體流程如圖4.2所示。圖4.2GSM流程圖4.4LCD12864顯示模塊LCD12864顯示模塊的程序設(shè)計分為兩個方面。一種是LCD顯示系統(tǒng)的初始化，另一種是載入的方式。在屏幕初始化程序中，包含了屏幕顯示，清屏，設(shè)置，流程圖如圖4.3所示。圖4.3顯示模塊流程圖

5實物測試5.1計費功能測試結(jié)果計費功能主要是利用壓力傳感器來實現(xiàn)的，壓力傳感器在感受到外力作用的情況下，傳感器會把壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，根?jù)壓力的不同來顯示價格的變化。下面用不同的壓力來顯示價格的不同，如圖5.1和5.2所示。圖5.1壓力與價格的變化圖5.2不同壓力與價格的變化5.2存件與取件測試結(jié)果該功能主要利用SIM800A模塊實現(xiàn)短信發(fā)送，快遞員將寄件人以及地址通過短信發(fā)送到通信模塊后預(yù)制一個密碼，如圖5.3所示。用戶將密碼發(fā)送到通信模塊打開柜門，如圖5.4所示。沒有空閑快遞柜時顯示屏?xí)@示已滿，如圖5.5所示。圖5.3存快遞顯示圖5.4取快遞顯示圖5.5顯示箱子已滿測試結(jié)果：壓力和價格的顯示是通過壓力傳感器與一個電阻串聯(lián)實現(xiàn)分壓的效果，通過對壓力傳感器施加外力的不同來顯示價格的不同。存取快遞的實現(xiàn)主要先是快遞員用手機給GSM模塊發(fā)送寄件人以及地址信息后，通過單片機主控獲取一個四位數(shù)的取件密碼，并在顯示屏上顯示，然后快遞員將取貨密碼通過短信方式發(fā)送到用戶手機上，用戶將取件密碼發(fā)送給GSM模塊，通過單片機主控，繼電器指示燈亮，模擬柜門打開，取件成功。

結(jié)論本文的設(shè)計系統(tǒng)主要是以51單片機作為主要的控制芯片，主要運用GSM短消息模塊的快遞柜，是一種帶有存件和取件的設(shè)備，操作相對簡單，性價比較高，能夠使快遞員在相應(yīng)小區(qū)內(nèi)配送快件的效率提升。本系統(tǒng)硬件采用的是51單片機，12864液晶顯示屏，SIM800A模塊，繼電器以及壓力傳感器。51單片機為主要控制單元，利用SIM800A模塊作為主要的無線通信模塊，完成快遞員存件獲取的密碼以及用戶取件發(fā)送的密碼。并且壓力傳感器模塊，以數(shù)據(jù)傳感器為信號，將所采集到的信號傳送到單片機中，再由單片機進行控制和處理，并將相關(guān)的信息傳輸?shù)絃CD12864顯示屏上。完成無人模式的存取件快遞柜。該方案具有硬件電路簡單、軟件較為成熟、硬件成本較低、制作相對簡單、性價比較高，并且比較容易大量生產(chǎn)等特點，具有非常好的的實用價值。

參考文獻孫紅,周帆,劉玉博.智能自助快遞柜的應(yīng)用及發(fā)展方向[J].科技傳播,2016(5):97,139.于廣天.校園快遞物流最后1km解決方案探討[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息,2016(9).324,326.嚴桂琴,劉雅婧.校園智能快遞柜服務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)化研究[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息,2016(18):322.楊士涓,周燕蓉,顧淑紅.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下高校校園快遞配送模式研究[J].物流科技,2017(2):89-92.李雪梅,利紅易,龔如州.高校快遞派送問題分析及解決方案研究-以桂林高校為例[J]．中國市場,2021(3):118-119,123.LinglingZhong,ZhongLingling,CaoJianan,LiChangkai.DesignofFungiFermentationC-ultivationSystemBasedonSingle-ChipMicrocomputer[J].JournalofPhysics:ConferenceSerie-s,2020,1678(1).康德,羅雄.歐陽代富.智能快遞取件系統(tǒng)[J].通訊世界,2016(6):225-226.鄧旭宇,謝永梅,范林榜.高校校園快遞發(fā)展現(xiàn)狀及對策研究[M].物流工程與管理.2015(11):202-204,227.李閏紅,胡玉月,盧亞盈.高?？爝f服務(wù)中問題及對策研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2016(8):36.38.孫有婷,王嘉祺,龍斌.淺談高校智能快遞的改進與推廣[J].現(xiàn)代商業(yè),2016(20)163-164.王鳳美.談最后1km的智能化解決方案[J].物流工程與管理,2016(6):67-68,123.付軍.智能快遞盒子的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014(31):25.李浩然,李朵然,王蕾.智能快遞柜的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子制作,2015(7):60-61.饒逸君,羅曉玲,姚軍.智能快遞收取系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[M].信息技術(shù)與信息化,2014(8):110.112.鄒恒濤.基于Smart210的智能快遞柜終端系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].合肥:安徽大學(xué),2016.46.蔣浩.基于MCU的智能快遞投送系統(tǒng)的開發(fā)[J].電子世界,2016(14):161-162.

致謝 鮮衣怒馬少年時，不負韶華行且知。全文將至，也意味著我大學(xué)四年的生涯即將結(jié)束。始于2018年金秋，終于2022盛夏，回首四年光陰，目光所及，皆是回憶。我即將帶著期望與祝福離開校園，開始新的征程。桃李不言，下自成蹊。首先我要感謝李慧芳老師在我完成論文過程中的幫助，從繁忙的教學(xué)研究中抽出時間為我提供悉心的指導(dǎo)和合理的建議。其次要感謝各位授課老師這四年中的幫助與照顧，才使我度過了這受益匪淺的四年，承蒙教誨，學(xué)生心存感激，祝各位老師今后工作順利，身體健康。樹高千尺不忘根深沃土。感謝我的家人二十余載對我無微不至的照顧與支持，給我無限的愛與溫暖，讓我站在他們的肩膀上，見識到更廣闊的世界。養(yǎng)育之恩，無以為報。只有不斷努力，成為他們的驕傲。祝愿家人們身體健康，平安喜樂。山水一程，三生有幸。感謝我的室友蘇欣雨和潘玉梅，喜樂同擔(dān)。感謝一直陪伴在我身邊初見乍驚歡，久處仍怦然，是你們讓我在這四年成為了更好的自己，愿我們此前程似錦，再相逢依舊如故。所愛隔山海，山海皆可平。還要感謝我的摯友張志謙，一直鼓勵我進步，教我人情世故。深情不及久伴，厚愛無需多言，愿我們以后的日子不負彼此，攜手余生。寥寥數(shù)語，難訴衷腸。最后我要感謝我的母校蘭州城市學(xué)院，感謝母校給予我四年美好時光，謝謝一路陪伴和悉心培養(yǎng)，愿有前程可奔赴，亦有青春可回首，以夢為馬，不負韶華，前程似錦，一路繁花。

附錄A原理圖

附錄BPCB圖

附錄C程序部分vu8Recmsg_getval(vu8*s,vu8*name,vu8*dat,vu16datmaxlen){vu16i,j,len=strlen((constchar*)s),k;for(i=0;i<len;i++){if(s[i]==name[0]){j=0;while(*(s+i+j)){if(*(s+i+j)!=name[j])break;j++;}if(j==strlen((constchar*)name))//找到字段{if((s[i+j]!='=')&&(s[i+j]!=':')&(s[i+j]!=','))//防止字段dat,dats沖突,所以字段值=或者:;else{i++;if((s[i+j]==34)&&(s[i+j+1]==34))//返回值為""認為沒數(shù)據(jù){dat[0]=0;return0;}elseif((s[i+j]==39)&&(s[i+j+1]==39))//返回值為''認為沒數(shù)據(jù){dat[0]=0;return0;}else{if((s[i+j]==34)||(s[i+j]==39))//數(shù)據(jù)可能以單引號或雙引號開頭i++;for(k=0;k<datmaxlen;k++)//要限制長度,不然超了會溢出{if((s[j+i+k]==',')||(s[j+i+k]=='')||(s[j+i+k]==34)||(s[j+i+k]==39)||(s[j+i+k]=='\r'))break;*dat++=s[j+i+k];}*dat++=0;return1;}}}}}return0;}vu8sys[4];vu8dat11[5];voiddelayms(intz){ intx,y; for(x=110*12;x>0;x--) for(y=z;y>0;y--);}voidTimer0_Init(void){ TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; TMOD|=0x01; EA=1; ET0=1; TR0=1;}sbitk1=P2^5;sbitk2=P2^6;sbitk3=P2^7;sbitjdq1=P1^4;sbitjdq2=P1^5;vu8mima[2][4]={0,0,0,0,0,0,0,0},dizhi[2][4],shoujianren[2][4];voidmain(void)//切換界面才進行保存{ vu16i,j,k=0,b=0;LCD_Init();//液晶初始化 Usart_Config(1);//串口1初始化 //定時器0初始化 Timer0_Init(); SysRead((u8*)&sys[0],4);//系統(tǒng)讀取參數(shù) InitADC(); while(1){ i=GetADCResult(2)/(1024.0/99.0); LCD_DisStr(0,0,"壓力:"); LCDW_Dat(i/10+48); LCDW_Dat(i%10+48); i*=2; LCD_DisStr(0,4,"價格:"); LCDW_Dat(i/100+48); LCDW_Dat(i/10%10+48); LCDW_Dat(i%10+48); if(Uart_RecOk1) { Uart_RecOk1=0; if(Recmsg_getval((constchar*)&Uart_Rx1[0],"mima",dat11,4)) { i=255; if((mima[0][0]==dat11[0])&&(mima[0][1]==dat11[1])&&(mima[0][2]==dat11[2])&&(mima[0][3]==dat11[3])) { jdq1=0; i=0; } if((mima[1][0]==dat11[0])&&(mima[1][1]==dat11[1])&&(mima[1][2]==dat11[2])&&(mima[01][3]==dat11[3])) { jdq2=0; i=1; } if(i<255) { LCD_DisStr(1,0,"寄件人:"); LCD_DisStr(1,4,&shoujianren[i][0]); LCD_DisStr(2,0,"地址:"); LCD_DisStr(2,4,&dizhi[i][0]); mima[i][0]=0; } else LCD_DisStr(2,0,"無對應(yīng)"); delayms(1000); jdq2=1; jdq1=1; LCD_DisStr(1,0,""); LCD_DisStr(2,0,""); for(i=0;i<30;i++) Uart_Rx1[i]=0; } elseif(strstr((constchar*)&Uart_Rx1[0],"k1")) { for(i=0;i<2;i++) { if(mima[i][0]==0) break; } if(i>=2) { LCD_DisStr(1,0,"箱子已滿"); } el