基于单片机的超市储物柜设计_基于单片机的新型智能储物柜设计

本系统由键盘、电机驱动与控制、液晶显示、上位机实时监控等几部分构成。系统上电时。LCD显示提示语“请选择操作方式”，此时等待您键入“存”或“取”，若为“存”则柜门自动打开等待用户放入要存的物品；此时LCD显示“请设置密码”，等待用户键入密码；按“确定”键后柜门自动关闭，LCD显示“您的柜号为N，可以离开”。若是取包则键入“取”，LCD则提示“输入柜号”，此时键入柜号并确定；随后LCD提示“请输入密码”，若密码正确、可取物离开。

一、系统结构

系统结构框图如下图所示。

1．电源

采用双电源供电，电机驱动电源与单片机电路电源完全隔离，利用光电耦合器传输信号。可以将电机干扰彻底消除，提高了系统稳定性。电路如下图所示。

2．电机驱动电路

本作品需要精确控制转角且电机必须有一定的自锁能力，所以选用步进电机。

(1)电机驱动电路如下图所示。1脚为TL494输出信号，2脚为单片机发出的控制信号。用光耦作为隔离元件以消除干扰。Q2、Q3为互补管，为MOSFET快速通断提供条件。

(2)TL494是电压驱动型脉宽调制控制芯片，1脚为采样端；2脚为基准端；3脚是相位校正和增益控制；4脚为间歇期调理，其上加0～33V电压时可使截止时间从2％变化到100％；5、6脚分别用于外接振荡电阻和振荡电容，本电路振荡频率为10k；7脚为接地端；8、9脚和11、10脚分别为TL494内部两个末级输出三极管集电极和发射极；12脚为电源供电端；13脚为输出控制端，该脚接地时为并联单端输出方式，接14脚时为推挽输出方式；14脚为5V基准电压输出端，最大输出电流10mA：15、16脚是误差放大器2的反相和同相输入端。电路如下图所示。

(3)电机驱动电路见下图，Q5～Q8为MOS—FET管，D2～D5为续流二极管，L1为步进电机的单相绕组，R0为采样电阻。

二、系统介绍

本系统以盛群单片机为核心。配置上位PC机以实现监视和历史存档等管理。构成智能化的现代存储设备。当单片机完成一次存取动作后向上位机传送信息，上位机接到信息后，对其进行分析，并进行适当动作。主要包括：显示更新、历史存档、报警等。除此之外还有历史查询、数据统计等功能。

LCD显示器带有汉字显示功能，实现存取过程人机交互使操作使用方便。

本系统硬件电路主要是步进电机恒流斩波驱动器。调试的过程中遇到了不少问题，首先是布线问题，其走线要尽可能短而粗，H桥上桥的MOSFET要进行隔离驱动，TL494电路要严格按照技术资料上边的要求设计，否则闭环效果不好，选择光耦等元件时要注意其响应速度。软件调试时的困难：

(1)PC机键盘的等待输入与程序实时循环扫描的矛盾。解决方法是利用BIOS调用来解决；

(2)向上位机发信息，由于24系列单片机内无集成收发器，所以利用软件模拟的方法产生收发协议及时序，存在于上位机频率的一致性问题。经反复测试最终解决；

(3)按下键盘LCD显示乱码，经查找发现是键盘抖动问题，加上一定消抖程序。LCD显示正常。

本系统上电即可测试，根据LCD显示的提示语言完成存取等一系列的操作，简单方面，易于使用。

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