基于嵌入式系統的智能快遞柜控制系統設計

孫亮

摘 要：本文設計了一種基于嵌入式系統的智能快遞柜控制系統。該系統將嵌入式芯片作為核心，結合液晶觸摸屏、條形碼識別模塊、GPRS模塊、紅外檢測傳感器以及電磁鎖控制技術等外圍設備，實現了系統自助派件、快遞取件信息提醒、用戶身份驗證、自助取件等功能，滿足了郵件方便、快速存取的要求。

關鍵詞：嵌入式系統;液晶觸摸屏;GPRS模塊;上位機

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：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，隨著互聯網的飛速發展，網上購物已成為一種潮流，物流快遞業也逐漸蓬勃發展起來。傳統的快遞配送模式已明顯跟不上電商的發展步伐，快遞行業面臨的主要問題有快遞員送貨速度慢、快遞簽收難、快遞管理費時費力等，使得快遞公司運行效率低、安全問題堪憂、運營成本高。同時消費者也對快遞行業提出了新的要求。人們關注快遞的費用、運輸速度和安全性等問題，并期望有良好的服務態度。在這種大背景下，智能快遞柜應運而生。

智能快遞柜是一種可以聯網的儲物柜，可以識別、存儲、管理快件，能夠對快件信息、用戶信息以及快遞員信息等進行整合分析處理。快遞員只需將郵件存入指定地點的智能快遞柜，不用等待用戶取件，用戶可以根據自己的時間安排隨時取走快件[1]。

1 智能快遞柜結構和工作原理

智能快遞柜由柜體和控制系統兩部分組成。柜體由控制箱和大量的儲物間組成;控制系統除電磁鎖和物品檢測傳感器都安裝在控制箱內，儲物間分布在控制箱的四周用于存儲郵件，用于控制儲物間柜門打開的電磁鎖和檢測儲物間狀態的紅外檢測傳感器分別安裝在每一個儲物間內。控制系統由嵌入式控制板、液晶觸摸屏、條形碼識別模塊、GPRS模塊、物品檢測傳感器、電磁鎖以及上位機組成。其中，嵌入式控制板結合其他功能模塊用于實現快件的掃描錄入、短信自動發送、取件密碼驗證以及快遞柜狀態信息上傳等操作;上位機安裝于快件配貨中心，包括上位機監控模塊、網絡通信模塊和數據庫存儲模塊。通過網絡通信模塊獲取由下位機傳來的數據并進行分析，存儲于數據庫中[2]。

快遞員通過特定的身份識別卡進入配送模式，通過快遞柜上的掃碼槍掃描郵件上的條形碼，獲取郵件的相關信息，控制系統自動打開空閑柜子，快遞員將郵件放入后關閉柜門，柜門關閉的同時，系統經過加密算法后生成驗證碼并自動將包含有快遞的信息發送至收件人手機，同時將信息發送至上位機儲存，完成配送任務。

收件人收到信息后，在存儲約定的時間前到相應的快遞柜處取件，根據顯示器提示，進入取件模式，輸入事先收到的驗證密碼，由系統識別后自動打開對應的柜門，收件人取走快件之后關閉柜門，完成取件任務。

2 控制系統硬件實現

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

控制系統核心處理器選用基于ARMCortex-M3內核的STM32F103CRT6低功耗嵌入式32位微處理器。該處理器具有低功耗、多外設接口的特點，開發和維護成本低;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號碼打開對應尺寸的儲物間，在儲物間柜門關閉后通過串口發送到STM32;GPRS短信發送模塊接收STM32送來的準備發送給收件人的短信信息數據，利用GSM移動通信網絡，將取件信息通過短信發送至收件人手機，該信息中包含快件郵遞單號、快遞柜地址、箱號和開柜取件的驗證碼等信息;液晶觸摸屏，通過人性化的互動界面，用于顯示用戶取件和快遞員派件時的操作界面;物品檢測傳感器獨立安裝在每個儲物間內部，紅外光電對射檢測模塊，用于檢測儲物間內有無物品;電磁鎖安裝于每個儲物間柜門，用于控制柜門的開閉，電磁鎖內部帶有鎖狀態反饋，可將柜門的開閉狀態信號傳送給核心處理器[3]。

3 控制系統軟件流程

快遞員或收件人通過觸摸屏幕喚醒待機狀態下的系統進入工作模式，工作模式下分為配送任務和取件任務。快遞員通過選擇配送任務，進入配送模式，系統通過讀取識別卡信息判斷是否為快遞員，通過驗證后等待掃碼槍掃描快件信息，接收到快件信息之后，根據尺寸信息選擇合適大小的快遞柜，通過順序掃描就近打開空閑的柜子，等待快件放入和柜門關閉信號，系統接收到快件收入和柜門關閉信號之后將快件信息發送至收件人。收件人通過選擇取件任務進入取件模式，系統等待收件人輸入手機收到的驗證碼，通過驗證后打開對應的柜子，等待快件取出和柜門關閉信號，完成取件任務。系統在無任務進行的空閑時間，進行與上位機間的通信，將快遞柜的即時狀態傳送給上位機，系統在一定時間內無用戶操作時進入待機模式。具體軟件工作流程圖2所示。

4 結論

本文設計了一種基于嵌入式系統的智能快遞柜控制系統，提出一種快件派送環節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，結合各功能模塊與上位機，實現了郵件的快速配送，節省了大量的人力資源，降低了快遞公司的運營成本，解決了快遞員與收件人的交接等待時間問題。上位機的應用提高了快遞的智能化管理水平，下位機的應用保障了快遞存取的快速性與安全性，使智能快遞柜系統具有運營成本低、智能化程度高、存取快遞方便快捷的優點。本文從理論上驗證了該智能快遞柜系統的可行性。

參考文獻：

[1]蔣浩.基于MCU的智能快遞投送系統的開發[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[J].控制與傳動，2017（2）：125.

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