基于單片機的行李箱設(shè)計

大連理工大學(xué)城市學(xué)院 孟 瑩 唐 斌 謝印慶

該行李箱以STC15F2K60S2單片機最小系統(tǒng)為中央處理器，由LCD1602顯示模塊、HX711模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、藍牙HC-06傳輸模塊等構(gòu)成，將單片機收到的數(shù)據(jù)通過藍牙和短信的方式發(fā)送到用戶手機上，來告訴當(dāng)前行李箱的狀態(tài)。

隨著中國的交通飛速發(fā)展，人們出差、旅行、訪友的機會越來越多，所以我們對于行李箱的要求越來越高，同時在未來物品智能化的大勢所趨下，智能化是行李箱所不可或缺的條件之一，相比于市面上已有的行李箱，我們設(shè)計的行李箱擁有防盜、稱重和導(dǎo)航的功能，使得用戶能夠非常方便的來獲取行李箱的信息，而且性價比高、操作容易、便攜快捷，適用于各種交通工具，極大的方便了出行過程中會碰到的種種問題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

行李箱由核心主控板STC15F2K60S2、稱重模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換HX711芯片、GPS全球定位模塊、藍牙HC-06通訊模塊、GSM通訊模塊、LCD1602顯示模塊以及智能手機構(gòu)成。STC15F2K60S2核心主控板是系統(tǒng)的核心部件，來自所有傳感器的數(shù)據(jù)信息均由它來接收、處理后，再把處理后的數(shù)據(jù)信息分發(fā)至各個子功能模塊，由通訊模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送至手機上。稱重模塊稱出重量后會將數(shù)據(jù)會發(fā)送至主控板，等待其下一步處理。定位模塊用以獲取行李箱當(dāng)前位置信息并將信息數(shù)據(jù)通過通訊模塊發(fā)送至主控板，主控板將對數(shù)據(jù)進行下一步處理。藍牙通訊距離較短且低功耗，因此它被用在使用頻繁的兩個功能上，當(dāng)模塊被頻繁調(diào)用時可達到減少功耗的目的。通訊模塊傳輸距離遠(yuǎn)且穩(wěn)定，因此被用于行李箱定位的功能上，可保證傳回精準(zhǔn)無誤的位置信息，方便尋找找回。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 STC15F2K60S2單片機

STC15F2K60S2單片機是STC廠家新生產(chǎn)的具有單個時鐘和單機器周期的STC15F2K60S2系列單片機，具有傳輸速率超高、安全性能方面超級可靠、用電以及功率超低等特點，是抗干擾能力超強的新一代15系列單片機。

2.2 藍牙芯片HC-06

HC-06是主從一體化的藍牙串口模塊，與HC-05相比，指令較少，使用較簡單。HC-06的主從機模式：主機，用來搜索從設(shè)備，不能被其他設(shè)備搜索；從機，用來被搜索的設(shè)備，不能主動搜索其他設(shè)備。主從連上以后就相當(dāng)于一根串口線使用，這時不分主從，也就是透傳模式。

2.3 壓力傳感器模塊

稱重傳感器是用來將重量信號或壓力信號轉(zhuǎn)換成電量信號的轉(zhuǎn)換裝置，壓力稱重傳感器指的是：當(dāng)受到外力壓強時，能感受到所規(guī)定的被測量數(shù)值并按照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的比例轉(zhuǎn)換成能識別的信號的器件或裝置。

圖2 軟件程序流程圖

2.4 NEO-7N-0-002GPS模塊

NEO-7N-0-002GPS模塊使用GPS專用定位衛(wèi)星為用戶在全球范圍內(nèi)提供精準(zhǔn)實時定位，并為用戶提供當(dāng)前位置并進行導(dǎo)航。模塊自帶放大電路跟SMA接口，可以連接市面上各種類型的有源天線，可以通過TTL串口進行各種獲取衛(wèi)星參數(shù)設(shè)置，并能夠長時間保存在EEPROM中，使得下次定位方便。

2.5 SIM900AGSM模塊

SIM900AGSM模塊在GSM同種類型模塊里功耗是最低的，使得續(xù)航能力得到了極大的提升。它有GSM900和GSM1800兩種頻段，能夠?qū)崿F(xiàn)語音，短信，GPRS數(shù)據(jù)等功能的傳輸。

2.6 USB供電口模塊

相比于傳統(tǒng)排線供電，usb插座的usb接口可以實現(xiàn)電流的合理分配，在充電速度、安全防護等方面都有很大的提升，并且還配有過載保護器，當(dāng)電路中電流過內(nèi)大時，自動切斷電源，保護用電設(shè)備。

2.7 LCD1602顯示模塊

它呈現(xiàn)給人的特點就是顯示質(zhì)量特別的精準(zhǔn)，每一位接口都是數(shù)字位的，正因為如此，無論是跟單片機系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)還是發(fā)送接收指令都是非常簡單且穩(wěn)定；相對于同類型的顯示屏來說，體積小并且重量輕，同時耗電量小使得電池帶的單片機系統(tǒng)續(xù)航大大增強。

2.8 HX711芯片

HX711這款芯片是高精度的24位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，它能為電子秤提供超高準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。與同樣類型的其它模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片相比，HX711模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片上集成了可靠的穩(wěn)壓電源、內(nèi)部時鐘振蕩器等的外圍電路，達到了集成一體化、模數(shù)轉(zhuǎn)換響應(yīng)速度快、抗外界干擾性能強等優(yōu)點。

3 軟件程序設(shè)計

基本整體流程如圖2所示：首先，對智能行李箱上電后，LCD1602顯示屏進入初始化狀態(tài)，準(zhǔn)備顯示數(shù)據(jù)；藍牙進入初始化狀態(tài)，準(zhǔn)備與手機相連接；稱重傳感器進入初始化校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；GPS進入初始化，準(zhǔn)備連接衛(wèi)星定位；GSM初始化，連接運營商，準(zhǔn)備查收短信。

稱重模塊：上電后程序?qū)ΨQ重傳感器進行初始化，初始化完畢后稱重傳感器會通過一定的形變來檢測當(dāng)前是否有物體在稱重傳感器上，如果有那么將會接受數(shù)據(jù)，單片機通過編程后將數(shù)據(jù)實時顯示在屏幕上。

藍牙傳輸重量級防盜程序：上電后藍牙進行初始化后進行判斷是否連接手機，若連接上將向連接的用戶手機一直持續(xù)發(fā)送稱重數(shù)據(jù)。這里程序設(shè)置的是隔一段時間發(fā)一次稱重數(shù)據(jù)，這樣就不會使人眼花繚亂，藍牙發(fā)送的數(shù)據(jù)也是實時更新的，當(dāng)藍牙斷開后，數(shù)據(jù)就停止發(fā)送，并且這時候手機會提醒用戶行李箱可能已經(jīng)丟失。

結(jié)束語：本次的設(shè)計是基于STC15F2K60S2的智能行李箱，相信在未來的生活中，這將是一個非常實用的產(chǎn)品，同時也還有很大的發(fā)展空間。通過對各種系統(tǒng)硬件的應(yīng)用，增多了行李箱的功能，大大的提升了用戶通過安檢以及托運的效率，也能實時高效的將當(dāng)前行李箱的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶，有效的降低了出行時的一系列流程，同時可以在很大程度上減少行李失竊的情況發(fā)生，方便了人們的生活，對未來電子產(chǎn)品的發(fā)展具有一定的實際意義。