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(jī)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(lán)牙HC-06傳輸模塊等構(gòu)成，將單片機(jī)收到的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙和短信的方式發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)上，來(lái)告訴當(dāng)前行李箱的狀態(tài)。

隨著中國(guó)的交通飛速發(fā)展，人們出差、旅行、訪(fǎng)友的機(jī)會(huì)越來(lái)越多，所以我們對(duì)于行李箱的要求越來(lái)越高，同時(shí)在未來(lái)物品智能化的大勢(shì)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?cè)O(shè)計(jì)的行李箱擁有防盜、稱(chēng)重和導(dǎo)航的功能，使得用戶(hù)能夠非常方便的來(lái)獲取行李箱的信息，而且性?xún)r(jià)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(guò)程中會(huì)碰到的種種問(wèn)題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

行李箱由核心主控板STC15F2K60S2、稱(chēng)重模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換HX711芯片、GPS全球定位模塊、藍(lán)牙HC-06通訊模塊、GSM通訊模塊、LCD1602顯示模塊以及智能手機(jī)構(gòu)成。STC15F2K60S2核心主控板是系統(tǒng)的核心部件，來(lái)自所有傳感器的數(shù)據(jù)信息均由它來(lái)接收、處理后，再把處理后的數(shù)據(jù)信息分發(fā)至各個(gè)子功能模塊，由通訊模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送至手機(jī)上。稱(chēng)重模塊稱(chēng)出重量后會(huì)將數(shù)據(jù)會(huì)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(guò)通訊模塊發(fā)送至主控板，主控板將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步處理。藍(lán)牙通訊距離較短且低功耗，因此它被用在使用頻繁的兩個(gè)功能上，當(dāng)模塊被頻繁調(diào)用時(shí)可達(dá)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(wú)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(jì)

2.1 STC15F2K60S2單片機(jī)

STC15F2K60S2單片機(jī)是STC廠(chǎng)家新生產(chǎn)的具有單個(gè)時(shí)鐘和單機(jī)器周期的STC15F2K60S2系列單片機(jī)，具有傳輸速率超高、安全性能方面超級(jí)可靠、用電以及功率超低等特點(diǎn)，是抗干擾能力超強(qiáng)的新一代15系列單片機(jī)。

2.2 藍(lán)牙芯片HC-06

HC-06是主從一體化的藍(lán)牙串口模塊，與HC-05相比，指令較少，使用較簡(jiǎn)單。HC-06的主從機(jī)模式：主機(jī)，用來(lái)搜索從設(shè)備，不能被其他設(shè)備搜索；從機(jī)，用來(lái)被搜索的設(shè)備，不能主動(dòng)搜索其他設(shè)備。主從連上以后就相當(dāng)于一根串口線(xiàn)使用，這時(shí)不分主從，也就是透?jìng)髂Ｊ健?/p>

2.3 壓力傳感器模塊

稱(chēng)重傳感器是用來(lái)將重量信號(hào)或壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置，壓力稱(chēng)重傳感器指的是：當(dāng)受到外力壓強(qiáng)時(shí)，能感受到所規(guī)定的被測(cè)量數(shù)值并按照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的比例轉(zhuǎn)換成能識(shí)別的信號(hào)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(zhuān)用定位衛(wèi)星為用戶(hù)在全球范圍內(nèi)提供精準(zhǔn)實(shí)時(shí)定位，并為用戶(hù)提供當(dāng)前位置并進(jìn)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(lèi)型的有源天線(xiàn)，可以通過(guò)TTL串口進(jìn)行各種獲取衛(wèi)星參數(shù)設(shè)置，并能夠長(zhǎng)時(shí)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(lèi)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(yǔ)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(xiàn)供電，usb插座的usb接口可以實(shí)現(xiàn)電流的合理分配，在充電速度、安全防護(hù)等方面都有很大的提升，并且還配有過(guò)載保護(hù)器，當(dāng)電路中電流過(guò)內(nèi)大時(shí)，自動(dòng)切斷電源，保護(hù)用電設(shè)備。

2.7 LCD1602顯示模塊

它呈現(xiàn)給人的特點(diǎn)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?yàn)槿绱?，無(wú)論是跟單片機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)還是發(fā)送接收指令都是非常簡(jiǎn)單且穩(wěn)定；相對(duì)于同類(lèi)型的顯示屏來(lái)說(shuō)，體積小并且重量輕，同時(shí)耗電量小使得電池帶的單片機(jī)系統(tǒng)續(xù)航大大增強(qiáng)。

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(lèi)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(shí)鐘振蕩器等的外圍電路，達(dá)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

3 軟件程序設(shè)計(jì)

基本整體流程如圖2所示：首先，對(duì)智能行李箱上電后，LCD1602顯示屏進(jìn)入初始化狀態(tài)，準(zhǔn)備顯示數(shù)據(jù)；藍(lán)牙進(jìn)入初始化狀態(tài)，準(zhǔn)備與手機(jī)相連接；稱(chēng)重傳感器進(jìn)入初始化校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；GPS進(jìn)入初始化，準(zhǔn)備連接衛(wèi)星定位；GSM初始化，連接運(yùn)營(yíng)商，準(zhǔn)備查收短信。

稱(chēng)重模塊：上電后程序?qū)ΨQ(chēng)重傳感器進(jìn)行初始化，初始化完畢后稱(chēng)重傳感器會(huì)通過(guò)一定的形變來(lái)檢測(cè)當(dāng)前是否有物體在稱(chēng)重傳感器上，如果有那么將會(huì)接受數(shù)據(jù)，單片機(jī)通過(guò)編程后將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在屏幕上。

藍(lán)牙傳輸重量級(jí)防盜程序：上電后藍(lán)牙進(jìn)行初始化后進(jìn)行判斷是否連接手機(jī)，若連接上將向連接的用戶(hù)手機(jī)一直持續(xù)發(fā)送稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)。這里程序設(shè)置的是隔一段時(shí)間發(fā)一次稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)，這樣就不會(huì)使人眼花繚亂，藍(lán)牙發(fā)送的數(shù)據(jù)也是實(shí)時(shí)更新的，當(dāng)藍(lán)牙斷開(kāi)后，數(shù)據(jù)就停止發(fā)送，并且這時(shí)候手機(jī)會(huì)提醒用戶(hù)行李箱可能已經(jīng)丟失。

結(jié)束語(yǔ)：本次的設(shè)計(jì)是基于STC15F2K60S2的智能行李箱，相信在未來(lái)的生活中，這將是一個(gè)非常實(shí)用的產(chǎn)品，同時(shí)也還有很大的發(fā)展空間。通過(guò)對(duì)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(hù)通過(guò)安檢以及托運(yùn)的效率，也能實(shí)時(shí)高效的將當(dāng)前行李箱的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶(hù)，有效的降低了出行時(shí)的一系列流程，同時(shí)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(duì)未來(lái)電子產(chǎn)品的發(fā)展具有一定的實(shí)際意義。