分类号： TP368.1 单位代码： 107 密 级： 一般 学 号：1070209014015
本科毕业论文（设计）
题 目：超市储物柜电子系统的设计 专 业： 电子信息工程 姓 名： 赵拓 指导教师： 张栋 职 称： 讲师 答辩日期： 二○一三年五月二十七日
超市储物柜电子系统的设计
摘 要：本文介绍了超市储物柜的自动存储控制以及语音报警提示和数字显示等功能。经过本课题的研究，我们提供了一种超市储物柜的方便实用的解决方案，具有保密性好、编码量多、随机打开储物柜成功率几乎为零。本文采用了一种ARM微控制器（LM3S811主控芯片）与12864LCD显示模块构成，通过串行方式连接的显示系统，利用C语言编程，通过软件控制，具体分析了设计调试时的问题解决办法，使得系统得以实现。对于外部按键电路得到的数据，通过主控芯片进行读取、处理、传送，使得数据得以显示。实验表明，此设计的接口、结构等设计合理，功能基本可以实现，本设计可供以后的键盘扫描类、显示类、语言提示类等设计参考使用。
关键词：LM3S811微处理器；TH12864液晶显示；4*4键盘；储物柜
Design of Supermarket Access Tank Electronic System
Abstract：This article introduces the functions of supermarket locker automatic storage control and voice alarm and digital display. In this study, we provide a supermarket locker and convenient solution, with good security, code volume, random open lockers success rate is almost zero. This paper uses a ARM microcontroller (LM3S811 main control chip) and 12864LCD display module, serial connection of the display system, using C language programming, controlled by software, a detailed analysis of the design and debug the problem solution, which makes the system can realize the. For external key circuit obtained data, read, processing, transmission by the main control chip, the data to be displayed. Experiments show that, the design interface, design and reasonable structure, the basic functions can be achieved, the design of keyboard scanning, for later display class, language tips such as design reference.
Key words：LM3S811 microprocessors; TH12864; a 4*4 keyboard; Automatic Access Tanks
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1 引言
1.1超市储物柜电子系统的设计研究的背景及意义
自动储物柜在现实生活中应用广泛，为超市，图书馆，展览馆，酒楼，车站，码头，以及娱乐场所提供短期寄存服务，也可以作为工厂、机关、医院、及特种行业员工的更衣柜，这些足以证明储物柜在现代社会中具有重大的工程意义。超市自动储物柜作为储物柜的其中一种，它克服了传统的人工寄存所带来的费人力[1]，速度慢，易冒领，不安全等诸多弊端。因此为了能够更好的实现超市储物柜的各种功能，具有重要的研究价值。
超市储物柜的发展经历了以下几个方面：起初的超市储物柜都是钥匙柜。钥匙柜是将大量的钥匙进行集中管理而设计的，取、还钥匙必须通过管理人员的发放，从而查询到取、还钥匙的各种相关信息并详细记录储物柜的使用情况，解决了因管理不当引发的各种问题和时间。随着电子元件的进一步发展，在电子密码锁的基础上也出现了很多种类的超市储物柜，且功能日益强大，使用更加方便，安全保密性更强，由以前固定的单密码输入发展到随机密码的输入再到现在的加感应元件密码的扫描，从而实现了真真正正的电子加密。由于人们对保密性要求的提高，还有一些人针对传统超市储物柜不能满足企业、商业秘密等严格保密的问题，提出了远程管理自动储物管理系统[2]，利用数据库技术将密码、IC卡和生物识别系统（指纹识别、人脸识别、掌形识别、签名识别、声音识别等
等）综合应用到远程储物柜系统中，利用互联网技术进行保护，即使在很远距离也可以
实现对超市储物柜的监控。作为未来识别技术中的潜力产品，生物识别技术可以说有着非常好的使用前景。那么，对于现在超市储物柜设备的选择，我们又该如何把握呢？
然而，这三种方式都不太适合现代超市储物柜的发展现状。第一种超市储物柜虽造价不高，也容易学习，但是使用起来极其不方便，很容易造成硬件资源以及人员的浪费；第二种在储物柜存满物品时，不会自动显示不能存东西，使用极不方便，且安全性也大打折扣，管理人员并不知道设计的储物柜占用多少资源也没有对其进行可行性分析，总会遇到硬件资源消耗大，作品调剂时间长，无法方便地按自己的设计意图反复修改自己作品的难题；第三种技术虽然克服了传统自动储物柜系统的许多缺陷，增强了储物柜的安全性，但是这种技术要求过高，投资过大，且不易掌握，不便于技术的推广。只能适用于保密要求高且供个人使用的箱、柜房间等。超市储物柜是为了满足公共场合大众存储物品而设计的。因此本文试图设计一种既实惠又方便的超市储物柜的电子系统，给人们的生活带来方便。
1.2 本文的研究内容
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本设计来源于对生活的观察，自动储物柜可以节省人力和营业面积，并方便了顾客。本文以TH12864液晶显示作为显示模块，led模拟门驱动电路。基本功能如下： a. 当没有“存”键或是“取”键按下时，一直显示欢迎界面。 b. 当按下“存”键时，门打开，并显示随机密码。
c. 当按下“取”键时，显示“请输入密码”，当用户输入密码时判断密码是否正确。 d. 设计一个万能密码以防止用户忘记密码，门打不开的情况。 为了使本设计研究更有价值，可有以下的扩展功能：
e. 当用户按下“存”时，在30s内用户如果没有关储物柜的门，会自动报警。 f. 当用户输入密码3次不正确时，自动报警。
2 总体框图
超市储物柜的控制系统由中央控制和门控制电路构成，中央控制由微机构成，门控制电路采用lm3s811单片机作为主控芯片，每个单片机可控制多个储物柜。以及4*4键盘扫描用户输入的密码。利用TH12864液晶显示储物柜当前的状态。门控驱动电路显示门的开关状态。下图1为本设计的总体框图：
图1 总体框图
4*4键盘 Lcd TH12864 主控芯片 Lm3s811 门控驱动电路 2.1 主控芯片LM3S811
2.1.1 LM3S811芯片介绍
8位的51单片机长期占据着微控制器（MCU）的主流市场，但随着技术与需求的发展，32位微控制器应用增长率也在不断攀升。目前，基于ARM内核的32位微处理器在市场上处于领导地位。ARM处理器不但便宜而且性能较传统的51单片机高得多，集成度也大大提高，为单芯片解决方案提供了非常方便的平台，在很多场合都可以用一个芯片就能包
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容所需的全部资源，同时ARM处理器具有功耗低、程序代码少、自动化程度高、响应速度快、体积小、可根据需要灵活定制等特点，适合于要求实时和多任务处理的场合。因此本设计采用ARM处理器。
本设计所用的ARM处理器LM3S811有48个引脚[3]，其大部分引脚具有复用功能，如LM3S811的用作JTAG的五个管脚，同时也可以作为GPIO使用，这是LM3S811的一个缺点，但同时也是它的一个优点，由于JTAG被用来下载（烧写）程序使用，再用作GPIO可能会使得芯片锁死，这是它的缺点；但同时，它有防锁死的措施，如果使用者细心加上防锁死程序，或者在不需要使用太多GPIO的情况下，可以尽量不用这五个管脚PB7和PC0~PC3，如果需要，那么在加上防锁死程序后，就有五个GPIO管脚可以使用，这是它的一大优点。
在LM3S811中，有很多功能模块：JTAG、UART（串口）、PWM（脉冲宽度调制）、Timer（定时器）、ADC（模数转换）等，其中一些功能模块，如串口，可以用在的调试过程中，模拟的虚拟串口，通过串口调试器的调试，在电脑上可以看到输入输出的结果，同时对照硬件的工作情况，可以更直观的得到运行结果。Timer可以被配置成一个32位的定时器，也可以被分为两个16位的定时/计数器。
LM3S811芯片特点[4]：
? 工作频率：0~50MHz ? 32可编程I/O口
? 3个定时模块，提供6个16位定时器 ? 具有8个中断优先级和26个中断 ? 64k单周期flash，8K单周期访问SRAM ? 内置看门狗
? 向量中断控制器，可配置优先级和向量地址 ? 低功耗设计：具备睡眠模式和深度睡眠模式
? 3个 PWM信号发生模块，提供3个16位的计数器、6个比较器, 3个PWM
信号发生器、以及一个死区发生器
? 支持4通道模数转换器，500000 次/秒的采样率 ? 内置温度传感器 ? 内置模拟比较器 ? 2个异步收发器模块
? 支持Freescale SPI、MICROWIRE、和德州仪器三中格式同步串行接口 ? 拥有3个 PWM发生器模块
LM3S811的内部系统方框图及其芯片管脚[5]图如下图2所示：
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