基于STM32f103設計智能儲物柜（社區用）設計方案策劃書編制：張聰時間：/10/許昌智源科技有限公司目錄一、產品需求分析 2二、重要配件 3三、控制方案 31、控制功效： 3（1）IC卡/密碼顧客模式 3（2）快遞存儲模式 4（3）管理員模式 4（4）設備含有功效 42、控制板開發流程 43、硬件電路部分 71） STM32f103主控芯片電路（STM32f103ZET6電路圖） 82）IC卡讀卡電路模塊（RPD522S） 103）鍵盤模塊（4*4矩陣鍵盤） 114）LCD/OLED液晶顯示電路 115）紅外反射式檢測模塊（RPR220反射式紅外光電傳感器模塊） 166）通信接口電路 177）電源穩壓電路 188）電磁鎖控制輸出電路 189）布線簡要規范 194、軟件部分 19四、機柜設備配備布局圖 23一、產品需求分析本產品是為了滿足社區業主臨時存取物品的需求，以及快遞員寄存包裹的需求，業主能夠無限次存儲，存取方便快捷，快遞員能夠在柜子空箱的狀況下存入快遞包裹，對于信報能夠直接從信報條孔投遞。使用場合社區備注功效IC卡開鎖；語音提示；數字鍵盤輸入；LCD顯示；箱內紅外自檢；后備電源（確保斷電后工作6小時以上）。控制方式單片機控制板，上位機管理軟件遠程監控，IC卡刷卡。二、重要配件配件名稱獲取方式成本估算（個）品牌備注儲物柜箱體外協加工1400元電控鎖外購25元*32STM32主控器自主開發500元金屬數字鍵盤外購90元IC卡寫卡器外購80元IC卡讀卡器外購80元IC卡外購1.5*32蓄電池外購50元累計：2200元三、控制方案1、控制功效：（1）IC卡/密碼顧客模式液晶屏待機顯示日期時間，顧客點擊“業主喚醒”鍵，通過輸入箱號后持IC卡在IC卡讀卡感應區，單片機接受到IC卡的序列號信息，與單片機存儲區存儲信息比對，核算驗證對的則打開對應箱門，非法IC卡則單片機終端發出報警指令并通過液晶屏顯示和語音芯片發出報警；顧客點擊“業主喚醒”鍵，通過選擇箱號確認后點擊“密碼打開”按鍵并輸入密碼的形式驗證信息一致啟動箱門，密碼錯誤則顯示報警并提示重新輸入，密碼錯誤>=三次，系統報警并返回主界面；終端系統操作統計上傳上位機數據庫。（IC卡密碼存儲區是如何設立的？IC卡讀卡器接受到的是什么信號？傳給stm主控板的是通過串口還是？）（2）快遞存儲模式快遞員點擊“訪客喚醒”鍵，選擇箱號，箱號存在并進行內部自檢（選用紅外檢測條），空箱狀態則直接點擊“打開”按鍵打開箱門并進行語音提示關閉箱門；快遞員也能夠在箱內有物品的狀況下通過從業主處獲取密碼打開箱門存物，業主取物后可選擇修改密碼；終端系統操作統計上傳上位機數據庫。（上位機通訊該如何做比較便捷高效？）（3）管理員模式管理能夠通過管理軟件登陸界面登陸，遠程監控柜子的使用狀況，顧客卡遺失能夠在管理員處辦理掛失和補卡。（4）設備含有功效a、卡遺失，可通過鍵盤輸入密碼輸入驗證啟動柜門；b、箱內紅外自檢；c、空箱按存鍵能夠直接啟動箱門；d、業主能夠在柜子控制板自行修改密碼。2、控制板開發流程自主開發智能儲物柜控制板分為兩部分：硬件電路和軟件編程，先進行硬件電路設計，在此基礎上進行軟件編程，然后調實驗證。具體流程以下：（1）根據控制需求擬定主控芯片及外圍電子元器件的選型；（2）在仿真軟件上進行電路設計，然后進行模擬仿真，同時進行分模塊編寫程序；（3）用萬能板搭建硬件電路，下載程序進行模擬驗證，同時進行PCB電路板設計；（4）PCB板打樣，焊接硬件電路，下載程序調實驗證；（5）控制板定型后，批量生產電路板外協焊接加工，程序自己下載。系統架構及構成終端控制流程圖得電啟動得電啟動業主喚醒鍵箱號存在空箱提示刷卡/密碼IC卡信息密碼對的輸入箱號打開箱門提示關門密碼對的修改密碼輸入箱號箱號存在提示刷卡/原密碼密碼對的新密碼輸入重新輸入密碼一致提示修改成功上傳上位機初始化待機報警錯誤<=3YYYYYYYYYYYNNNNNNNNNNN輸入密碼密碼打開訪客喚醒輸入箱號箱號存在打開箱門提示關門打開YNNYYYN3、硬件電路部分控制板硬件電路分為電源轉換、ARM7-STM32f103、繼電器、IC卡讀寫卡器、鍵盤接口、液晶顯示屏接口、紅外內部檢測模塊、上位機通訊接口等幾個模塊。硬件構造電路系統框圖以下圖所示。STMSTM32f103ARM7存儲器LCD顯示報警器鍵盤讀卡器電磁鎖上位機傳感器STM32f103主控芯片電路（STM32f103ZET6電路圖）STM32封裝圖STM32f103ZET6內核是32位的Cortex-M3CPU，最高72MHZ工作頻率。ROM512K，RAM64K，共144引腳，112個多功效雙向I/O口可用，全部的IO口能夠映射到16個外部中斷。含有并行LCD接口，兼容8080/6800模式。含有11個定時器：多達4個16位定時器，每個定時器有多達4個用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計數的通道；2個16位6通道高級控制訂時器，多達6路PWM輸出，帶死區控制；2個看門狗定時器(獨立的和窗口型的)；系統時間定時器：24位自減型計數；2個16位基本定時器用于驅動DAC。多達13個通信接口：多達2個I2C接口(支持SMBus/PMBus)，能夠實現后期觸摸屏的應用升級；多達5個USART接口(支持ISO7816，LIN，IrDA接口和調制解調控制)；多達3個SPI接口(18M位/秒)，2個可復用為I2S接口；CAN接口(2.0B默認)；USB2.0全速接口；SDIO接口2）IC卡讀卡電路模塊（RPD522S）RPD522S系列IC卡讀寫模塊采用NXP公司高集成度讀卡芯片MFRC522開發而成，含有體積小、可靠性高等特點。產品完全兼容ISO14443A原則合同，可支持對MifareS50、Mifare1S70、MifareUltraLight等卡片的讀寫操作。模塊內部集成了ISO14443A合同，開發人員只需通過通信接口發送簡樸的命令便能夠完畢對IC卡的讀寫操作，而無需理解復雜的IC卡通信合同。模塊采用UART/TTL電平，能夠直接跟絕大部分ARM直接通信。產品照片:技術參數:產品型號RPD522S工作頻率13.56MHz標準ISO14443A支持標簽Mifareones50、s70、MifareUltraLight等讀寫距離讀寫原則M1卡片式標簽距離可達8cm，無盲區設計通信接口Uart、SPI、I2C可選工作電壓3.3V工作電流待機電流：5mA；工作電流：80mA工作溫度-10℃～70℃尺寸28x15x2.5(mm)操作系統MicrosoftWindows/XP/Vista/Win7應用領域一卡通，RFID消費機，RFID充值機，公交運輸，資產管理，物品追蹤，防盜與防偽，門禁考勤，,會議簽到，立體倉庫，智能停車場，電子票證3）鍵盤模塊（4*4矩陣鍵盤）0~9鍵，“確認”鍵，“刪除”鍵，“業主喚醒”鍵，“訪客喚醒”鍵，“修改密碼”鍵，“取消”鍵共16個按鍵。4）LCD/OLED液晶顯示電路LCD液晶顯示模塊規格有多個：①LCD1602A液晶屏產品描述產品型號：

HTM1602ALCD

類型：字符點陣

外形尺寸：

80.0*36.0mm視域尺寸：

64.5*15.8mm控制器：

S6A0069可顯示白底黑字、白底藍字、黑底白字、黑底黃字、黑底藍字、藍底白字、藍底黑字、綠底黑字、黃底黑字、橙底黑字、可顯示兩行，每行十二個字符。運用I2C并行口擴展芯片PCF8574，簡化了LCD1602液晶顯示的引腳數目，顧客只需操作模塊的I2C接口（SDA\SCL）即可實現對模塊的顯示控制，同時還能夠控制模塊的背光通斷。②（HJ12864ZW帶中文字庫液晶顯示屏）35元/片LCM尺寸（長×寬×厚）

93.0×70.0×13.5

可視區域（長×寬）

72.0×40.0

點間距（長×寬）

0.52×0.52

點尺寸（長×寬

0.48×0.48

邏輯工作電壓（Vdd

+5.0V

或+3.3V（出廠時設定+5.0V）

LCD

驅動電壓（Vdd-V0）

+3.0

~

+5.0V

工作電流（背光除外）

3.0mA(max)

HJ12864ZW是一種圖形點陣液晶顯示屏，它重要由行驅動器與列驅動器構成，可顯示128（列）×64（行）點陣。可完畢圖形顯示，也可顯示8×4個（16×16點陣）中文中文。與外部CPU接口可采用串行或并行方式控制。七條控制指令，與CPU接口采用8位數據總線并口輸入輸出方式。內置RAM為512字節(4096位)。液晶顯示模組(LCM)的LCD顏色有黃綠色、藍色、灰色，可供客戶進行選擇。液晶顯示模塊背光顏色有黃綠色、橙色、白色、紅色、翠綠色、藍色，可供客戶進行選擇。使用與儲存溫度有：常溫(工作溫度0～+50℃，儲存溫度-10～+60℃）；寬溫(工作溫度-20～+70℃，儲存溫度-30～+80℃）；超寬溫(工作溫度-30～+模塊電壓有5.0V與3.3V可供客戶進行選擇，需出廠前設立。③2.4寸37PIN原則接口高清高亮顯示模組（13.8元/片）介紹：本產品MCU接口，任何單片機均可驅動。驅動IC：ILI9325/HX8347A/ILI9320/ILI9341可選玻璃：CMO分辨率：240*320（QVGA)觸摸屏:無④7inchResistiveTouchLCD（198元/片）重要參數類型TFT接口LCD：24-bit并行，觸摸面板：4線電阻屏背光LED可視區域(mm)154.08（W）×85.92（H）點距(mm)0.0642（W）×0.1790（H）尺寸比例8：5分辨率800X480（Pixel）功耗TBD背光電流TBD工作溫度（℃）TBD⑤OLED0.96寸（38元/片）原則IIC通信，本店提供SPI,IIC通信OLED。IIC只需4個引腳（2個I/O口），SPI只需6個引腳（4個I/O）。顯示效果要比LCD細膩清晰。產品特點：?無需背光、顯示單元能自發光?分辨率：128*64?可視角度：160°?支持眾多控制芯片：全方面兼容Arduino、51系列、MSP430系列、STM32/2、CSR芯片等?超低功耗：全屏點亮時0.08W，正常全屏顯示中文0.06W?寬電壓：支持3V～5V直流?工作溫度：-30℃~?模塊體積(長寬厚)：27.3MM*27.3MM*4.1MM?IO口占用少：采用SPI通信方式?驅動芯片：SSD1306?無字庫：取模軟件取字。5）紅外反射式檢測模塊（RPR220反射式紅外光電傳感器模塊）反射式紅外光電傳感器模塊（PN:QSV-E-00038）是一種運用反射式紅外光電傳感器制成的在傳感器的有效檢測距離范疇內對被測物體的存在性進行檢測的電路裝置。其實物圖如圖一和圖二所示。圖一、反射式紅外光電傳感器模塊實物圖（頂層）圖二、反射式紅外光電傳感器模塊實物圖（底層）模塊由紅外光發射接受器、電壓變化檢測電路、檢測敏捷度調節電位器、檢測狀態批示LED燈等四個重要部分構成，其工作原理簡圖如圖三所示。圖三、反射式紅外光電傳感器模塊工作原理簡圖模塊的工作電壓可接DC3.3V或DC5.5V，檢測成果的輸出信號為電壓開關量，檢測到物體輸出“正邏輯0”，未檢測到物體輸出“正邏輯1”。模塊的最大有效檢測距離重要由反射式紅外光電傳感器特性決定，同時受被測物體的紅外反射特性影響很大，亦能通過檢測敏捷度調節電位器進行調節。對普通物體的檢測應用，有效檢測距離經常能達成0.1CM~20CM。普通而言，含有光滑表面并且反光特性良好的物體易于檢測，有效檢測距離相對比較大；透明的物體、含有粗糙表面或反光特性差的物體，檢測難度加大，有效檢測距離相對比較小。理論上光電傳感器只要位于被測區域反射表面可受到光源照射同時又能被接受管接受到的范疇就能進行檢測，然而這是一種抱負的成果。由于光的反射受到多個因素的影響，如反射表面的形狀、顏色、光潔度，日光、日光燈照射等不擬定因素。如果直接用發射和接受管進行測量將由于干擾產生錯誤信號，采用對反射光強進行測量的辦法能夠提高系統的可靠性和精確性。紅外反射光強法的測量原理是將發射信號經調制后送紅外管發射，光敏管接受調制的紅外信號，原理如圖1.所示。 vout發射反4發射射接受電路接受電路面x/mmx10 圖1紅外發射接受原理圖2光強度對應曲線反射光強度的輸出信號電壓Vout是反射面與傳感器之間距離x的函數，設反射面物質為同種物質時，x與Vout的響應曲線是非線性的，如圖2所示。設定輸出電壓達成某一閾值時作為目的，不同的目的距離閾值電壓是不同的。6）通信接口電路可選擇的通訊接口方式有：2.4G無線接口，GSM/GPRS接口，USB串口，串口以太網接口，紅外接受等。因此系統終端和上位機的通訊方式分為TCP/IP和485聯線兩種通訊方式。①485聯網控制，就是能夠和電腦進行通訊類型，直接使用軟件進行管理，涉及卡和事件控制。因此有管理方便、控制集中、能夠查看統計、對統計進行分析解決以用于其它目的。特點安裝維護難道加大，但培訓簡樸，安全性高，性能穩定。適合人多、流動性大、門多的工程。②TCP/IP網絡控制，也叫以太網聯網控制系統，也是能夠通過網絡管理的系統，但是通過網絡線把電腦和控制器進行聯網。除含有485聯網的全部優點以外，還含有速度更快，安裝更簡樸，聯網數量更大，能夠跨地區或者跨城聯網。但存在設備價格高，需要有電腦網絡知識。適合安裝在大項目、人數量多、對速度有規定、跨地區的工程中。7）電源穩壓電路提供系統運作電源和電鎖的執行構造的電源供應。8）電磁鎖控制輸出電路柜門鎖１柜門鎖２（備選）柜門鎖３（備選）9）布線簡要規范讀卡器到控制器的線建議采用8芯屏蔽雙絞線(單芯截面積不不大于0.3平方毫米)，距離不要超出80米，數據線建議采用其中一對雙絞。電鎖到控制器線，建議采用兩芯電源線(單芯截面積不不大于0.5平方毫米)。485控制器到控制器，以及控制器到電腦布置2芯