部隊手機智能管理平臺研制

周澤湘，區(qū)志江，馮培龍，周世虎，高攀

（1.廣東松山職業(yè)技術(shù)學院電氣工程系，廣東韶關(guān)，512126；2.某部隊）

1 平臺工作原理

本系統(tǒng)采用AVR單片機作MCU，通過激光掃描槍對貼于官兵手機背面的二維碼進行掃描，自動識別官兵及手機信息完成身份認證，并對不合法用戶做出報警。使用矩陣光電檢測開關(guān)對所有入庫手機點對點實時動態(tài)監(jiān)測，并實時保存手機出入庫記錄。通過矩陣鍵盤完成手機出入庫作息時間、官兵請假/銷假，手機出入庫記錄查詢等功能設(shè)定。使用矩陣雙色LED指示手機出入庫狀態(tài)（藍色正常、紅色報警）。使用數(shù)碼管及液晶屏共同完成官兵信息、記錄查詢、時鐘顯示、報警顯示等。

2 平臺硬件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

平臺結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示。本系統(tǒng)的硬件包括：AVR單片機、二維碼掃描電路、矩陣鍵盤人機對話電路、光電傳感器矩陣檢測電路、RTC實時時鐘電路、手機出入庫記錄保存電路、LCD液晶/數(shù)碼管顯示電路、蜂鳴器報警電路，LED矩陣警示電路等。

2.1.1 主控器的選型

本平臺選擇ATmega32作為主控器[1]。其特點如下：32K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash（具有同時讀寫的能力，即RWW）,512字節(jié)EEPROM,1K字節(jié)SRAM，32個通用I/O口線，32個通用工作寄存器，三個具有比較模式的定時器/計數(shù)器（T/C）,片內(nèi)/外中斷，可編程增益串行USART，具有多鐘省電休眠模式，且可寬電壓運行（2.7-5.5V），抗干擾能力強。基于以上優(yōu)點可滿足本平臺的主控要求。

圖1 平臺硬件系統(tǒng)方框圖

2.1.2 RTC實時時鐘電路設(shè)計

本平臺實時時鐘電路設(shè)計選擇DS1302[2]是美國Dallas公司生產(chǎn)的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘芯片。該芯片采用3線SPI串行接口方式，可提供年、月、日、星期、時、分、秒等時間信息，并可根據(jù)月份和閏年的情況自動調(diào)整月份結(jié)束的時間，用戶可以根據(jù)需要采用24小時或12小時格式。DS1302內(nèi)部帶有31字節(jié)RAM，用于臨時存放數(shù)據(jù)，具有可以編程涓細電流充電能力，從而使外圍硬件電路設(shè)計得到大大簡化。DS1302時鐘電路圖如圖2所示。通過編程實現(xiàn)手機出入時由ATmega32向DS1302時鐘讀取“時間”信息，并將其在顯示電路中顯示；在存儲電路中保存時間信息。

圖2 實時時鐘電路

2.1.3 存儲系統(tǒng)的設(shè)計

本平臺存儲容量需求：平臺保存72工位一星期所有手機的出入庫記錄。通過容量精準計算，選擇AT24C256為手機出入庫信息記錄芯片。它是ATMEL公司256kbit串行電可擦的可編程只讀存儲器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、存儲容量大等特點，可以在2線總線上并接4片該IC，特別適用于具有高容量數(shù)據(jù)儲存要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。ATC24C256存儲電路圖如圖3所示。通過硬件電路與單片機的對接，通過編程，實現(xiàn)了ATmega32向ATC24C256存儲手機出入庫信息與查詢雙向通信功能。

圖3 TC24C256存儲電路圖

2.1.4 顯示電路設(shè)計

本平臺設(shè)計采用了6位數(shù)碼管與中文液晶顯示屏共同顯示平臺相關(guān)信息，12864LCD[3]液晶顯示屏，其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個16*16點漢字和128個16*8點ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字。為減少液晶顯示屏對ATmega32I/O口的消耗，液晶顯示屏數(shù)據(jù)通信采用串行通信方式。液晶顯示電路圖如圖4所示。

圖4 12864LCD液晶顯示電路

2.1.5 二維修碼掃描接口電路設(shè)計

本平臺具有二維碼識別手機主人身份信息功能。ATmega32單片機自身帶有串行USART通信I/O端口。這里合理利用，在硬件設(shè)計上只需加RS-232串口電平轉(zhuǎn)換芯片，既可與商用二維碼掃描槍完成硬件對接。通過軟件編程，平臺通過二維碼掃描槍對官兵及手機的信息進行正確的識別。在軟件的控制下結(jié)合時鐘電路，存儲電路，顯示電路完成手機出入庫信息記錄、查詢、顯示。二維修碼掃描接口電路如圖5所示。

圖5 二維修碼掃描接口電路

2.1.6 光電傳感器矩陣檢測電路

本平臺選擇ATmega32作為主控器，它只32個通用I/O口，無法滿足本平臺外接72個光電傳感器I/O接口之需。本平臺選用74HC595與CD4051芯片設(shè)計傳感器硬件接口擴展電路，通過軟件編程實現(xiàn)ATmega32對74HC595與CD4051有效

控制，可靠解決了72個光電傳感器擴接的術(shù)難題。矩陣檢測硬件接口電路如圖7所示。通過編程實現(xiàn)了該硬件電路與單片機的對接，實現(xiàn)了手機庫狀態(tài)檢測、出入記錄保存功能。

2.1.7 LED矩陣雙色報警指示電路

本平臺共需要72個雙色LED燈用于警示，僅雙色LED燈就需要消耗ATmega32單片機144個I/O引腳，且同時要實現(xiàn)高阻態(tài)功能（關(guān)閉雙色LED燈），顯然ATmega32單片機無法直接滿足本平臺外接72個雙色LED燈組成的報警指示電路接口之需。本系統(tǒng)選用74HC595與74F533芯片設(shè)計雙色LED燈單片機接口硬件電路，通過軟件編程實現(xiàn)ATmega32對74HC595與74F533有效控制，可靠解決了72個雙色LED燈高阻三態(tài)顯示的術(shù)難題。LED矩陣雙色報警指示電路硬件電路如圖7所示。通過編程實現(xiàn)了該硬件電路與單片機的對接，實現(xiàn)了三態(tài)雙色報警功能。

圖6 一組光電傳感器矩陣檢測電路（可擴展8路I/O接口）

3 結(jié)束語

本文針對部隊急需手機軍事化智能管理平臺之需。研制了基于AVR部隊手機軍事化智能管理平臺。研制的產(chǎn)品已在某部隊得到了實際運用。目前平臺系統(tǒng)穩(wěn)定運行可靠。解決的技術(shù)難題有：AVR單片機I/O端口巨數(shù)量的擴展問題；市售掃描槍與AVR單片機接口問題；手機身份信息二維碼識別技術(shù)應用。本文技術(shù)可擴展運用到物品智能管理與盤點等其它物品需要智能管理的應用領(lǐng)域。

圖7 一組LED矩陣雙色報警指示電路（可擴展8路I/O接口）