基于单片机智能印章机的设计与研制

谢文旭 董浩 安相成

摘要：中国公章作为个人身份和公司身份，自古就成为一个凭证而受到人们普遍的使用。本章作者设计了一个以单片微式电脑为控制核心的智能印章機的设计方案，该智能印章机系统可以做到，在公章的使用前可控制、在使用过程中可控制、使用后可追溯，从而整体有效控制用印的安全。在印章使用的全过程中，实现了环环相扣、实时监测的安全闭环。从而最大限度地避免了各类危险。

关键词：智能印章机;单片机;电路设计

在当今社会中，存在着大量的文件需要盖章，有的时候印章需要外带，有的时候分公司异地需要用印等等。本文设计的智能印章机系统通过使用手机APP、物联网卡以及一些电子器件来控制智能印章的使用，从而掌握每一次印章使用的情况，让审批人决定，“智能锁”是否被打开印章的。需要盖章用印时，用印者需要提交用印申请，经领导审批通过后才可连接使用，从而控制了因用章业务而产生的风险。

一、智能印章系统

本设计的智能印章机集印章的“智能锁”、GPRS定位等功能于一体，相比于传统印章，本设计的智能印章机具有管理方便、防伪、有效控制私自使用公章、提高工作效率等显著优势。可实现远程申请、远程审批、印章全程监控，用印全程记录、盖章记录可溯可查，有效杜绝“滥用”等情况的发生。该设计通过合理的电路结构，使具有选择性好、灵敏度高及线性好等特点，对于印章不合理的滥用能起到很好的防范作用。

二、基于单片机的智能印章机的设计方案

（一）系统总体设计框图

智能印章机盖章的工作原理，是利用放置在主机底座上的光电感应器检查是否有纸张来启动单片机对电机的控制系统，并利用一系列的电子传动结构引导印章运动进行打印动作。打印数量、动作延时等可使用自动控制平台来加以调整。同时，印章机上所盖的文档内容、打印次数等数据也会被数据存储电路所记录下来，经过设计的总体系统框图如图一所显示。

（二）稳压供电电路的设计

控制电路和传感器电路需要同时供电。稳压供电电路选用的是LM7805三端集成稳压器和滤波电容组成的电源电路，为整个控制系统提供稳定的电压，如图2所示。

（三）电机驱动电路的设计

电机驱动电路选用的驱动芯片L298N是ST公司生产的一种高电压大电流电机驱动芯片，电机采用24 V的直流电机，它的主要特点是工作电压高，输出电流大，瞬间峰值可达3A。驱动电路采用标准逻辑电平信号来控制，输入端INPUT一和INPUT2，以及输出端OUTPUT一和OUTPUT，它们都与电极的可加或减状态连接。因为所使用的电动机都是线圈型的，所以当从工作状态突然切换到静止状态或者从顺时针状态突然切换到逆时针状态会产生较大的反向电流，于是在电路中加二极体，当产生反向电流时能加以泄流保护。驱动电路结构如图三所述。

（四）传感器开关电路

在印章机系统中，光感应器对运动的控制系统提供着关键作用，专门设计的光感应器电路组成如图四所述，由光敏NPN三极管与单片机P1_11插针所构成，当纸张挡住了发送端光时，接收端的光敏三极管把光信息转化成电信号传给单片机P1_11插针，如图4、图五所述。

电动机位移的控制系统中使用的是红外对射槽式限位开关GK102型，在整个系统中有个限位开关，以调节电动机的上极限位移和下极限位移，并保持正常的工作行程。

（五）软件设计

该系统的程序设计中主要采用C语言编程，设计的主程序流程图如图6所述。

在智能印章机开启后，由单片机读出在存储芯片24C08里的由用户设定的数值，当有纸张插入后，通过光电感应器把接收的信号传送到单片机上，利用对驱动芯片L二百九十八N的抑制来实现发电机下行盖章动作，并同步扫描下限位置的光伏信号，在印章达到下限位置时电动机停止运转，同时根据用户所设置的延时时间与纸张充分接触，在进行打印后再回到上限位位置。至此完成了一个盖章周期。

三、结语

通过物联网、移动互联技术给传统印章加上了“智能锁”，变成了一枚智能印章。由领导对需盖章文件审批后，确认是否可以打开智能印章机的“智能锁”，进行盖章操作，将用印的安全性牢牢地掌控在负责人手中。在用印的过程中可以实现，使用前可管理、使用中可监测、使用后可追溯，以此协助企业更有效地控制因用印业务而产生的经营风险。公司也可通过智能印章机系统实现集团总部与分公司、地方项目之间的实时联动，放心地将印章下放到基层单位，极大提高工作效率，降低公司运营成本，规避了印章管理不善带来的风险。

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作者简介：谢文旭、董浩、安相成，临沂大学物理与电子工程学院电子信息工程专业2019级学生。

指导教师简介：王涛（1966-），男，山东郯城人，副教授，中国图学学会会员（会员号：E185014639M），教育部高等学校工程图学课程教学指导分委员会华东地区工作委员会委员。主要从事工程图学、数字电子技术的教学及研究工作。