基于單片機智能印章機的設(shè)計與研制

謝文旭 董浩 安相成

摘要：中國公章作為個人身份和公司身份，自古就成為一個憑證而受到人們普遍的使用。本章作者設(shè)計了一個以單片微式電腦為控制核心的智能印章機的設(shè)計方案，該智能印章機系統(tǒng)可以做到，在公章的使用前可控制、在使用過程中可控制、使用后可追溯，從而整體有效控制用印的安全。在印章使用的全過程中，實現(xiàn)了環(huán)環(huán)相扣、實時監(jiān)測的安全閉環(huán)。從而最大限度地避免了各類危險。

關(guān)鍵詞：智能印章機;單片機;電路設(shè)計

在當今社會中，存在著大量的文件需要蓋章，有的時候印章需要外帶，有的時候分公司異地需要用印等等。本文設(shè)計的智能印章機系統(tǒng)通過使用手機APP、物聯(lián)網(wǎng)卡以及一些電子器件來控制智能印章的使用，從而掌握每一次印章使用的情況，讓審批人決定，“智能鎖”是否被打開印章的。需要蓋章用印時，用印者需要提交用印申請，經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)審批通過后才可連接使用，從而控制了因用章業(yè)務(wù)而產(chǎn)生的風險。

一、智能印章系統(tǒng)

本設(shè)計的智能印章機集印章的“智能鎖”、GPRS定位等功能于一體，相比于傳統(tǒng)印章，本設(shè)計的智能印章機具有管理方便、防偽、有效控制私自使用公章、提高工作效率等顯著優(yōu)勢?？蓪崿F(xiàn)遠程申請、遠程審批、印章全程監(jiān)控，用印全程記錄、蓋章記錄可溯可查，有效杜絕“濫用”等情況的發(fā)生。該設(shè)計通過合理的電路結(jié)構(gòu)，使具有選擇性好、靈敏度高及線性好等特點，對于印章不合理的濫用能起到很好的防范作用。

二、基于單片機的智能印章機的設(shè)計方案

（一）系統(tǒng)總體設(shè)計框圖

智能印章機蓋章的工作原理，是利用放置在主機底座上的光電感應(yīng)器檢查是否有紙張來啟動單片機對電機的控制系統(tǒng)，并利用一系列的電子傳動結(jié)構(gòu)引導(dǎo)印章運動進行打印動作。打印數(shù)量、動作延時等可使用自動控制平臺來加以調(diào)整。同時，印章機上所蓋的文檔內(nèi)容、打印次數(shù)等數(shù)據(jù)也會被數(shù)據(jù)存儲電路所記錄下來，經(jīng)過設(shè)計的總體系統(tǒng)框圖如圖一所顯示。

（二）穩(wěn)壓供電電路的設(shè)計

控制電路和傳感器電路需要同時供電。穩(wěn)壓供電電路選用的是LM7805三端集成穩(wěn)壓器和濾波電容組成的電源電路，為整個控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓，如圖2所示。

（三）電機驅(qū)動電路的設(shè)計

電機驅(qū)動電路選用的驅(qū)動芯片L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓大電流電機驅(qū)動芯片，電機采用24 V的直流電機，它的主要特點是工作電壓高，輸出電流大，瞬間峰值可達3A。驅(qū)動電路采用標準邏輯電平信號來控制，輸入端INPUT一和INPUT2，以及輸出端OUTPUT一和OUTPUT，它們都與電極的可加或減狀態(tài)連接。因為所使用的電動機都是線圈型的，所以當從工作狀態(tài)突然切換到靜止狀態(tài)或者從順時針狀態(tài)突然切換到逆時針狀態(tài)會產(chǎn)生較大的反向電流，于是在電路中加二極體，當產(chǎn)生反向電流時能加以泄流保護。驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)如圖三所述。

（四）傳感器開關(guān)電路

在印章機系統(tǒng)中，光感應(yīng)器對運動的控制系統(tǒng)提供著關(guān)鍵作用，專門設(shè)計的光感應(yīng)器電路組成如圖四所述，由光敏NPN三極管與單片機P1_11插針所構(gòu)成，當紙張擋住了發(fā)送端光時，接收端的光敏三極管把光信息轉(zhuǎn)化成電信號傳給單片機P1_11插針，如圖4、圖五所述。

電動機位移的控制系統(tǒng)中使用的是紅外對射槽式限位開關(guān)GK102型，在整個系統(tǒng)中有個限位開關(guān)，以調(diào)節(jié)電動機的上極限位移和下極限位移，并保持正常的工作行程。

（五）軟件設(shè)計

該系統(tǒng)的程序設(shè)計中主要采用C語言編程，設(shè)計的主程序流程圖如圖6所述。

在智能印章機開啟后，由單片機讀出在存儲芯片24C08里的由用戶設(shè)定的數(shù)值，當有紙張插入后，通過光電感應(yīng)器把接收的信號傳送到單片機上，利用對驅(qū)動芯片L二百九十八N的抑制來實現(xiàn)發(fā)電機下行蓋章動作，并同步掃描下限位置的光伏信號，在印章達到下限位置時電動機停止運轉(zhuǎn)，同時根據(jù)用戶所設(shè)置的延時時間與紙張充分接觸，在進行打印后再回到上限位位置。至此完成了一個蓋章周期。

三、結(jié)語

通過物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)技術(shù)給傳統(tǒng)印章加上了“智能鎖”，變成了一枚智能印章。由領(lǐng)導(dǎo)對需蓋章文件審批后，確認是否可以打開智能印章機的“智能鎖”，進行蓋章操作，將用印的安全性牢牢地掌控在負責人手中。在用印的過程中可以實現(xiàn)，使用前可管理、使用中可監(jiān)測、使用后可追溯，以此協(xié)助企業(yè)更有效地控制因用印業(yè)務(wù)而產(chǎn)生的經(jīng)營風險。公司也可通過智能印章機系統(tǒng)實現(xiàn)集團總部與分公司、地方項目之間的實時聯(lián)動，放心地將印章下放到基層單位，極大提高工作效率，降低公司運營成本，規(guī)避了印章管理不善帶來的風險。

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作者簡介：謝文旭、董浩、安相成，臨沂大學物理與電子工程學院電子信息工程專業(yè)2019級學生。

指導(dǎo)教師簡介：王濤（1966-），男，山東郯城人，副教授，中國圖學學會會員（會員號：E185014639M），教育部高等學校工程圖學課程教學指導(dǎo)分委員會華東地區(qū)工作委員會委員。主要從事工程圖學、數(shù)字電子技術(shù)的教學及研究工作。