基于嵌入式系統(tǒng)的智能快遞柜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫亮

摘 要：本文設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式系統(tǒng)的智能快遞柜控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)將嵌入式芯片作為核心，結(jié)合液晶觸摸屏、條形碼識(shí)別模塊、GPRS模塊、紅外檢測(cè)傳感器以及電磁鎖控制技術(shù)等外圍設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自助派件、快遞取件信息提醒、用戶(hù)身份驗(yàn)證、自助取件等功能，滿(mǎn)足了郵件方便、快速存取的要求。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng);液晶觸摸屏;GPRS模塊;上位機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）07-0017-02

Abstract： This paper designed an intelligent express cabinet control system based on embedded system. The system takes embedded chip as the core， combines LCD touch screen， bar code recognition module， GPRS module， infrared detection sensor and electromagnetic lock control technology and other peripheral equipment， and realizes the functions of self-service dispatch， information reminder of express pick-up， user identification， self-service pick-up and so on. It meets the requirement of convenient and fast mail access.

Keywords： embedded system;LCD touch screen;GPRS module;PC

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)上購(gòu)物已成為一種潮流，物流快遞業(yè)也逐漸蓬勃發(fā)展起來(lái)。傳統(tǒng)的快遞配送模式已明顯跟不上電商的發(fā)展步伐，快遞行業(yè)面臨的主要問(wèn)題有快遞員送貨速度慢、快遞簽收難、快遞管理費(fèi)時(shí)費(fèi)力等，使得快遞公司運(yùn)行效率低、安全問(wèn)題堪憂(yōu)、運(yùn)營(yíng)成本高。同時(shí)消費(fèi)者也對(duì)快遞行業(yè)提出了新的要求。人們關(guān)注快遞的費(fèi)用、運(yùn)輸速度和安全性等問(wèn)題，并期望有良好的服務(wù)態(tài)度。在這種大背景下，智能快遞柜應(yīng)運(yùn)而生。

智能快遞柜是一種可以聯(lián)網(wǎng)的儲(chǔ)物柜，可以識(shí)別、存儲(chǔ)、管理快件，能夠?qū)旒畔?、用?hù)信息以及快遞員信息等進(jìn)行整合分析處理?？爝f員只需將郵件存入指定地點(diǎn)的智能快遞柜，不用等待用戶(hù)取件，用戶(hù)可以根據(jù)自己的時(shí)間安排隨時(shí)取走快件[1]。

1 智能快遞柜結(jié)構(gòu)和工作原理

智能快遞柜由柜體和控制系統(tǒng)兩部分組成。柜體由控制箱和大量的儲(chǔ)物間組成;控制系統(tǒng)除電磁鎖和物品檢測(cè)傳感器都安裝在控制箱內(nèi)，儲(chǔ)物間分布在控制箱的四周用于存儲(chǔ)郵件，用于控制儲(chǔ)物間柜門(mén)打開(kāi)的電磁鎖和檢測(cè)儲(chǔ)物間狀態(tài)的紅外檢測(cè)傳感器分別安裝在每一個(gè)儲(chǔ)物間內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)由嵌入式控制板、液晶觸摸屏、條形碼識(shí)別模塊、GPRS模塊、物品檢測(cè)傳感器、電磁鎖以及上位機(jī)組成。其中，嵌入式控制板結(jié)合其他功能模塊用于實(shí)現(xiàn)快件的掃描錄入、短信自動(dòng)發(fā)送、取件密碼驗(yàn)證以及快遞柜狀態(tài)信息上傳等操作;上位機(jī)安裝于快件配貨中心，包括上位機(jī)監(jiān)控模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信模塊獲取由下位機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中[2]。

快遞員通過(guò)特定的身份識(shí)別卡進(jìn)入配送模式，通過(guò)快遞柜上的掃碼槍掃描郵件上的條形碼，獲取郵件的相關(guān)信息，控制系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)空閑柜子，快遞員將郵件放入后關(guān)閉柜門(mén)，柜門(mén)關(guān)閉的同時(shí)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)加密算法后生成驗(yàn)證碼并自動(dòng)將包含有快遞的信息發(fā)送至收件人手機(jī)，同時(shí)將信息發(fā)送至上位機(jī)儲(chǔ)存，完成配送任務(wù)。

收件人收到信息后，在存儲(chǔ)約定的時(shí)間前到相應(yīng)的快遞柜處取件，根據(jù)顯示器提示，進(jìn)入取件模式，輸入事先收到的驗(yàn)證密碼，由系統(tǒng)識(shí)別后自動(dòng)打開(kāi)對(duì)應(yīng)的柜門(mén)，收件人取走快件之后關(guān)閉柜門(mén)，完成取件任務(wù)。

2 控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

控制系統(tǒng)由嵌入式控制板、液晶觸摸屏、條形碼識(shí)別模塊、GPRS模塊、物品檢測(cè)傳感器、電磁鎖以及上位機(jī)組成，原理框圖如圖1所示。

控制系統(tǒng)核心處理器選用基于ARMCortex-M3內(nèi)核的STM32F103CRT6低功耗嵌入式32位微處理器。該處理器具有低功耗、多外設(shè)接口的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本低;掃碼模塊快速掃描郵件上的條形碼，按照條形碼里包含的尺寸信息和收件人手機(jī)號(hào)碼打開(kāi)對(duì)應(yīng)尺寸的儲(chǔ)物間，在儲(chǔ)物間柜門(mén)關(guān)閉后通過(guò)串口發(fā)送到STM32;GPRS短信發(fā)送模塊接收STM32送來(lái)的準(zhǔn)備發(fā)送給收件人的短信信息數(shù)據(jù)，利用GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，將取件信息通過(guò)短信發(fā)送至收件人手機(jī)，該信息中包含快件郵遞單號(hào)、快遞柜地址、箱號(hào)和開(kāi)柜取件的驗(yàn)證碼等信息;液晶觸摸屏，通過(guò)人性化的互動(dòng)界面，用于顯示用戶(hù)取件和快遞員派件時(shí)的操作界面;物品檢測(cè)傳感器獨(dú)立安裝在每個(gè)儲(chǔ)物間內(nèi)部，紅外光電對(duì)射檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)儲(chǔ)物間內(nèi)有無(wú)物品;電磁鎖安裝于每個(gè)儲(chǔ)物間柜門(mén)，用于控制柜門(mén)的開(kāi)閉，電磁鎖內(nèi)部帶有鎖狀態(tài)反饋，可將柜門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)信號(hào)傳送給核心處理器[3]。

3 控制系統(tǒng)軟件流程

快遞員或收件人通過(guò)觸摸屏幕喚醒待機(jī)狀態(tài)下的系統(tǒng)進(jìn)入工作模式，工作模式下分為配送任務(wù)和取件任務(wù)?？爝f員通過(guò)選擇配送任務(wù)，進(jìn)入配送模式，系統(tǒng)通過(guò)讀取識(shí)別卡信息判斷是否為快遞員，通過(guò)驗(yàn)證后等待掃碼槍掃描快件信息，接收到快件信息之后，根據(jù)尺寸信息選擇合適大小的快遞柜，通過(guò)順序掃描就近打開(kāi)空閑的柜子，等待快件放入和柜門(mén)關(guān)閉信號(hào)，系統(tǒng)接收到快件收入和柜門(mén)關(guān)閉信號(hào)之后將快件信息發(fā)送至收件人。收件人通過(guò)選擇取件任務(wù)進(jìn)入取件模式，系統(tǒng)等待收件人輸入手機(jī)收到的驗(yàn)證碼，通過(guò)驗(yàn)證后打開(kāi)對(duì)應(yīng)的柜子，等待快件取出和柜門(mén)關(guān)閉信號(hào)，完成取件任務(wù)。系統(tǒng)在無(wú)任務(wù)進(jìn)行的空閑時(shí)間，進(jìn)行與上位機(jī)間的通信，將快遞柜的即時(shí)狀態(tài)傳送給上位機(jī)，系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)無(wú)用戶(hù)操作時(shí)進(jìn)入待機(jī)模式。具體軟件工作流程圖2所示。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式系統(tǒng)的智能快遞柜控制系統(tǒng)，提出一種快件派送環(huán)節(jié)存取的智能化解決方案。方案將嵌入式處理器作為主控芯片，結(jié)合各功能模塊與上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)了郵件的快速配送，節(jié)省了大量的人力資源，降低了快遞公司的運(yùn)營(yíng)成本，解決了快遞員與收件人的交接等待時(shí)間問(wèn)題。上位機(jī)的應(yīng)用提高了快遞的智能化管理水平，下位機(jī)的應(yīng)用保障了快遞存取的快速性與安全性，使智能快遞柜系統(tǒng)具有運(yùn)營(yíng)成本低、智能化程度高、存取快遞方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。本文從理論上驗(yàn)證了該智能快遞柜系統(tǒng)的可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣浩.基于MCU的智能快遞投送系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[J].電子世界，2016（14）：161-162.

[2]劉晉軍，王旭，李君，等.基于STM32的智能自助快遞柜控制管理系統(tǒng)[J].控制與傳動(dòng)，2017（2）：125.

[3]施小宇.基于STM32的智能快遞系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（1）：132-133.