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STM32单片机和IC卡应用下智能储物柜系统的设计研究
发布时间:2019-11-11

  摘    要: 共享时代到来,科技的发展让人们对公共储物柜的便捷、美观性提出了更高要求。本文所介绍的储物柜主要针对有着固定人员机构的特殊需求所设计开发的,并且比对现有的各种类型储物柜,对存在问题进行分析解决,旨在给使用者带来更佳的服务体验。针对储物柜智能、便捷的特点,本文采用模块化思想设计了一款以STM32单片机、RFID系统、八路继电器为核心的储物柜控制系统。通过实际测验,验证了系统的智能性、便捷性、安全性,且灵敏度较高。本系统在高校的科研机构、保密公司等场合中有着广泛的应用前景。

  关键词: 储物柜; RFID系统; IC射频卡; STM32;

  1、 引言

  人们生活中随处可见的储物柜的确带来了极大的便利。储物柜的使用虽然带来了很多便利,但也需要将它们安排在一个合适的应用场合,找到适用对象,充分发挥其所具有的优势。

  本系统针对一些人员固定的场所,例如高校科研机构、保密公司等,不允许人员携带手机等一些私人物品进入;或者一些外出人员在进入办公室时,不免带入一些尘土,给保洁员带来很大的工作量;或者携带了工作中不需要的物品,但又找不到一个合适的地方安放等问题。要想解决这些问题,则需要一个安全性高、使用方便的私人空间来存放这些物品。这类储物柜应具有以下特点:(1)使用人员相对固定;(2)储物柜的分配可以是专人专柜形式,方便存放位置的记忆;(3)由于可以存放个人贵重物品,储物柜的安全性要高、私密性要好;(4)储物柜的设计要注重实用性,充分发挥最大利用价值,提高服务质量。因此,针对这类特殊场合的需求,本文提出了香港棋牌游戏捕鱼,即为每一个工作人员提供一个专有储物柜,用来放置工作期间禁止带入或无需携带的私人用品。

  2、 研究背景

香港棋牌游戏捕鱼   随着科技的进步,储物方式不断翻新,安全性不断提升,储物柜种类多样化以适应不同场所的使用需求,也都有各自的优缺点。

  最初是人工寄存,该种储物的方式效率低,耗费时间和精力,存取过程中易出现差错,费人力资源,逐渐被机械式储物柜所取代。虽然比人工寄存多了自主性,但是操作繁琐,柜体相互独立不便管理,安全性较差。后来出现了电子式储物柜,它们便利了我们的生活,但也存在一些问题。输入密码型储物柜在使用过程中存在密码易被遗忘等问题,且操作较为繁琐。扫码式储物柜在取物时操作便捷,但若条码纸丢失,物品丢失的风险会大大提高。射频卡识别型储物柜操作简单,且卡片可以重复利用,具有一定的经济效益。但是现有的储物柜大多仅有储物功能,柜体间相互独立,管理不便。生物识别型储物柜主要有人脸、指纹和虹膜识别等,安全性较高,生物识别系统成本高昂、维护麻烦,且识别率易被干扰。

  考虑到安全性、便捷性和经济性等问题,综合考虑以上各种寄存方式不难看出,密码纸使用一次即失效,更适用于人流量较大、流动性强的场所,对于有着固定人员的场所优势会变成劣势,而射频卡可以被重复利用可以弥补这一不足。且射频卡内的信息不易被复制,安全性较高,成本较低,这对于一个机构或者公司来说是一个非常好的选择,因为它既可以减少资金投入,又能为工作人员提供一个安全舒适的储物环境,以及对出入人员进行身份核实。
 

STM32单片机和IC卡应用下智能储物柜系统的设计研究
 

  3、 本系统的原理及整体设计方案

  3.1、 系统原理

  储物柜的基本外形不变,将柜锁进行改造。将员工信息预先录入到设备当中,当员工需要开柜存取物品时,进行刷卡操作,读卡器读入信息与预先录入信息进行对比,识别成功后驱动继电器工作,电磁锁打开。由于单片机处理信息速度非常快,该智能控制过程时间极短,效率高。该系统预留通信接口,在有需要的前提下可连接上位机,不仅可供管理员方便地管理柜体,还可以同时完成员工的打卡任务,将卡内个人信息读出后上传至上位机进行统计汇总,实现一卡多用。

  RFID技术简介:射频卡(RFID)技术主要由三部分组成,分别为:电子标签、读写器及数据处理与传输系统。其中非接触式IC卡可实现无线传输数据的功能。读写器读出该信息,传到单片机进行处理。图1为RFID系统原理图。

  图1 RFID系统组成框图
图1 RFID系统组成框图

  图2 系统整体设计框图
图2 系统整体设计框图

  图3 继电器驱动电路图
图3 继电器驱动电路图
图4 储存模
图4 储存模

  图5 供电模块电路图
图5 供电模块电路图

  3.2、 整体设计方案

香港棋牌游戏捕鱼   本系统的设计分别由软件、硬件设计两部分构成。主要由STM32F103C8T6芯片为主控芯片,以及IC卡识别模块、AT24C02信息储存模块、继电器模块和上位机通讯模块五部分构成。图2为系统整体设计框图。

  4、 实践过程

  4.1、 硬件设计

  (1)射频卡模块。首先系统预存员工信息,并将该信息写入非接触式IC卡中,当用户开锁时,将卡片靠近读卡器,读卡器将读入信息传至单片机中经处理后,与预先储存的信息进行比对,比对成功即可使继电器驱动电路工作,柜锁打开,即可开柜取物。(2)通信模块。本系统预留了RS232及485通信接口,单片机可通过该模块发送信号与上位机进行通讯,来拓展储物柜的签到打卡功能。(3)继电器模块。该模块主要通过继电器线圈产生磁力使得开关触点的吸合与断开来控制柜门的开合。继电器驱动电路通过三极管驱动柜锁工作,并接入限流电阻来对电路进行保护。继电器驱动电路图如下图3所示。(4)储存模块。储存模块主要用来储存IC卡拥有者基本身份信息,当机构人员发生变动时,可以新增或者删除卡内原有信息。所存信息用于与刷卡者身份信息进行比对。该部分电路使用的芯片为AT24C02。图4为存储模块电路图。(5)供电电路。该稳压模块可将输入5.5V电平转为3.3V电平输出,为开锁系统供电。所用的TPS5430芯片可以精确调节电压,其内含有慢启动电路,可限制浪涌电流。供电模块电路图如图5所示。

  4.2、 软件设计

  软件设计依照于总体设计方案以及基于硬件设备条件,在keil5编译环境中使用C语言进行编写。软件开发主要分为两部分,即卡内信息预处理和使用过程中存取物品及签到打卡的程序设计。系统程序流程图如图6所示。

  若是简单的储物需求,只需将持卡者信息写入到一张空闲IC卡中,并在储存器中备份身份信息;或将离退人员的身份信息删除,即使他们失去使用储物柜的权利。单片机通过对输入信号的处理来控制是否打开储物柜。若是有签到打卡的需要,可通过预留的串行通信接口连接到上位机,再由系统将信息汇总处理。系统管理员负责IC卡及储物柜的分配与信息变动处理,以及意外事故的处理。

  5、 结束语

  射频卡刷卡开锁便捷,其中IC卡可以对内部信息进行读和写操作,重复利用率极高,还可以通过对射频卡内预存信息的识别核对,来确定刷卡者的身份信息。而且射频卡内信息不易被复制,安全性较高,外形设计具有多样化,携带性能易于优化。将已有工作作为一个平台,还有更多的可以加入其中的新思路。

  图6 系统程序流程图
图6 系统程序流程图

  参考文献

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