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基于STM32F103VE的智能信箱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者: 時(shí)間:2012-11-05 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

引言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/148268.htm

為了解決傳統(tǒng)容易發(fā)生的鎖孔堵塞、鑰匙丟失、信件丟失、浪費(fèi)空間、垃圾廣告等問(wèn)題,保護(hù)信件的安全、有效,我們了一個(gè)。它采用封閉式管理和細(xì)化空間、動(dòng)態(tài)分配的存儲(chǔ)理念,增加了安全性,提高了用戶數(shù)量。它還具有身份驗(yàn)證、來(lái)信提示、網(wǎng)絡(luò)查詢等功能,可以廣泛應(yīng)用于小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)等。

一、 整體構(gòu)架

構(gòu)架主要有兩部分,即控制與機(jī)械設(shè)備。控制系統(tǒng)用于保存和管理用戶與信件的信息,下達(dá)“存”或“取”的命令給機(jī)械設(shè)備,它包括主控芯片模塊、存儲(chǔ)器、觸摸屏、網(wǎng)絡(luò)接口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電磁繼電器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等;機(jī)械設(shè)備則負(fù)責(zé)執(zhí)行控制系統(tǒng)下達(dá)的命令,完成信件的存取過(guò)程,它包括帶步進(jìn)電機(jī)的線性十字滑軌以及用于存放信件的存儲(chǔ)陣列等。

二、 存/取信件的具體

存/取信件是系統(tǒng)的主要職能。用戶執(zhí)行存信或取信操作時(shí),系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入存儲(chǔ)器中查詢相關(guān)的用戶信息和存儲(chǔ)信息,根據(jù)一系列算法,算出十字滑軌上滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡,用電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)按照軌跡執(zhí)行存/取信任務(wù),完成任務(wù)后,系統(tǒng)自動(dòng)更新存儲(chǔ)器中的信息,保持與存儲(chǔ)陣列內(nèi)的情況一致。

2.1 線性十字滑軌

線性十字滑軌是信箱系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)施機(jī)械動(dòng)作的部分,為了保證系統(tǒng)的精確性,我們采用了滾珠絲杠十字滑軌。它由兩副正交安裝的滾珠絲杠副和滑臺(tái)組成,水平滾珠絲杠副安裝在豎直滾珠絲杠副上,形成一個(gè)平面直角坐標(biāo)系,信件就被存儲(chǔ)在這個(gè)坐標(biāo)系里。每副滾珠絲杠副都由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng),通過(guò)控制輸出脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量,再通過(guò)滾珠絲杠副將角位移轉(zhuǎn)換為線性位移,達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。

2.2 脈沖數(shù)控制算法

在脈沖輸出上,我們采用了PWM(Pulse Width Modulation)脈沖輸出。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入存/取信件任務(wù)時(shí),系統(tǒng)讀出目標(biāo)單元格在存儲(chǔ)陣列中的橫縱坐標(biāo)值,計(jì)算出兩幅滑軌的運(yùn)行距離,從而確定每個(gè)步驟必須輸出的脈沖數(shù)量。脈沖數(shù)的計(jì)算公式:

其中P為脈沖數(shù),C為當(dāng)前步驟操作的坐標(biāo)值,D為單位坐標(biāo)值的實(shí)際距離,S為滾珠絲杠的導(dǎo)程,α為步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角,一般為1.9°,n為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)。

在編程上,我們使用了兩個(gè)定時(shí)器,其中TIM2作為脈沖計(jì)數(shù)器,TIM3作為PWM發(fā)生器,工作原理闡述如下:①將TIM3設(shè)置成PWM輸出模式,不斷地輸出PWM脈沖序列;②將TIM2設(shè)置成外部觸發(fā)模式,用作脈沖計(jì)數(shù)器;③將TIM3的PWM輸出連接到TIM2的脈沖輸入上,使能TIM3,就可開(kāi)始記數(shù);④將TIM2的溢出值設(shè)定為步進(jìn)電機(jī)所需的脈沖數(shù)P,一旦計(jì)得所需脈沖數(shù),立即進(jìn)入中斷,關(guān)閉TIM3的使能,停止脈沖輸出,這個(gè)過(guò)程遠(yuǎn)快于PWM的輸出頻率,可以精確控制輸出脈沖數(shù)。

2.3 空間管理方法

傳統(tǒng)信箱采用的是一人一格的平均分配方式,但每人信件數(shù)量往往不同,且當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展,信件數(shù)量大幅減少,傳統(tǒng)信箱的分配方式無(wú)疑造成了空間上的浪費(fèi)。我們采用細(xì)化空間、動(dòng)態(tài)分配的管理方式,將每一格尺寸縮小,以每日每戶平均來(lái)信數(shù)量為準(zhǔn),如有超過(guò),則另行開(kāi)辟空閑單元繼續(xù)存放,同時(shí),自動(dòng)記錄所存信件的用戶信息;因此信箱整體規(guī)模縮小的同時(shí),支持更多用戶的使用,便于信件的集中管理,解決傳統(tǒng)信箱分散、難管理的問(wèn)題。

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