基于单片机的校园智能格子铺系统的设计

张文婷，夏娜，杨佳慧，彭霞

（安徽新华学院电子通信工程学院，安徽合肥，230000）

0 引言

物联网是第三次工业革命的产物，是信息时代的最终趋势。它以实现万物互联为己任，使人与人、人与物、物与物之间能够便捷快速的相互通信。随着人们的物质生活水平不断提高，信息时代的不断发展，物联网、云计算等新一代科学技术逐步的成熟，这就为实现无人化的二手物品交易提供了技术支持。本文通过对摄像头模块、WIFI 模块、3×4 矩阵键盘电路与LCD 液晶显示器电路的研究，设计出一款通过手机APP 控制的校园智能格子铺系统，具有实现无人看守、便利化租柜、自动监管物品等功能。本设计既能解决人力物力等资源浪费问题，又能帮助同学们有效的组织二手物品交易。

1 系统功能设计

本系统旨在帮助学生群体在校园内组织二手物品交易市场，有出售需求的可以租用格子铺来展示其想出售的物品，有购买需求的可通过格子铺购买。系统功能设计框图如图1 所示。

图1 系统功能设计框图

学生有闲置或者想购买闲置大多通过学生自发建立的二手交易群、线上交易软件以及班级社团组织的“跳蚤市场”，但这些途径大多受众不广，甚至形同虚设。同时使用二手交易软件的人员鱼目混杂，无法保障学生的权益。而校园智能格子铺系统主要为解决二手商品无固定交易场所和二手商品无质量保障等问题。线下格子铺用来存储和展示卖家想要出售的物品，买家可以通过到校园内安放格子铺的地方观看实物并用手机微信扫描格子铺上二维码获得二手商品信息和卖家具体联系方式，可避免网上图片与实物不符、收到货后调包等问题，极大地保障了买卖双方的权益。

2 系统硬件设计

系统主要以STC89C51 为微控制单元，外围电路装备摄像头模块、WIFI 模块、3×4 矩阵键盘与LCD 液晶显示器，配合用Android Studio 开发的手机APP 实现在校园内进行便利化租柜。手机与交易柜主要通过WIFI 模块进行通信，实现远程操控。系统硬件设计框图如图2 所示。

图2 系统硬件设计框图

（1）主控制模块设计

本次设计采用STC89C51 单片机作为整个系统的微控制单元，51 单片机作为嵌入式单片机，可以提高系统的工作效率，能够实现网络化集中管理与控制。

（2）3×4 矩阵键盘模块设计

本系统使用单片机p0.0～p0.6 来实现它与键盘的通信，且键盘由0～9 十个数字以及确认键十一个按键组成实现密码锁的密码输入。矩阵键盘模块如图3 所示。

图3 矩阵键盘模块

（3）LCD 液晶显示电路设计

本设计选择的LCD1602 液晶显示器，具有功耗低、体积小、质量轻、超薄和可编程驱动等其他显示方式无法比拟的特点，液晶作为一种显示器件，以其特有的优势正广泛应用于仪器、仪表、电子设备等低功耗产品中。在本设计中使用液晶显示屏来显示所输入的密码。LCD 液晶显示电路设计如图4 所示。

图4 LCD 显示模块

（4）WIFI 模块设计

本系统主要采用WIFI 模块实现无线通信。WIFI 模块的RXD 和TXD 与STC89C51 单片机的串口1 的TXD 和RXD相连，WIFI 模块收到STC89C51 单片机连接网络数据命令后，将会自动配节网络，若网络连接成功或者失败后，都会反馈数据给STC89C51 单片机。

图5 WIFI 模块

（5）摄像头模块设计

本系统采用OV7670 摄像头模块，其体积小、工作电压低、灵敏度较高、具有标准的SCCB 接口并且兼容I2C 接口，在本系统中，采用此监控设备来确保买卖双方的合法权益。摄像头模块设计如图6 所示。

图6 摄像头模块

（6）密码锁电路的设计

当按下S1 时，三极管D1 饱和导通，6V 电源通过D1向C1 充电，以此类推。本设计中通过密码锁来控制柜门，大大提高了系统的安全性。密码锁电路如图7 所示。

图7 密码锁电路设计

（7）电源模块设计

VCC 和GND为单片机的主电源引脚，电脑端输出232 电平，单片机是TTL 电平，需要USB 转换模块对其转换，本系统选择5V 直流电源作为总电源，为整个系统供电。

3 手机APP的功能设计

手机APP 主要是面向卖家设计的，卖家操作流程图如图8 所示。

图8 系统流程图

4 结束语

本文所设计的校园智能格子铺系统符合市场的需求具有极强的实用性，所采用的软硬件设备具有高可靠性，具备长期稳定工作的能力。同时本系统是基于物联网高新技术研发设计的，其技术性、创新性和开放性毋庸置疑。

生活水平的日益提高，产能过剩将会成为人们需要面对的一个重要问题。校园智能格子铺系统可以减少过剩资源的浪费，将资源重整重新出售给有需要的人，也响应了国家节能环保的号召。