基于STC89C52单片机的图书馆智能上书机的设计

王钧华 王艺霏

随着时代的发展，科学的进步，智能已经步入了生活、医疗、学习、工作。智能化是生活水平的侧面象征，为此移动式上书机为了解放劳动力、加快上书频率为思想，本着智能化、专用化的设计理念，结合传感器、单片机等自动控制技术来设计。将传统的手动上书转化为自动上书，来缓解图书馆的经济压力，并使得人工上书量减少。本次上书机的设计是以STC89C52单片机作为控制器，设计出一种避障、识别书籍特征进行图书管理的智能小车。当有识别到书本时通过光敏晶体管实现对特征的检测作用，当别识别物出现时便会启动蜂鸣器开始做出动作，通过单片机来实现自行控制，以及实现自动躲避障碍的功能。其中小车驱动由L298N驱动电路完成。

上书机;STC89C52;智能

引言

本项目通过红外传感器检测图书条形码，通过查询数据库快速找到对应书籍放置位置，解决图书管理员原有的上书难上述错误率高的问题。本项目通过机械手臂结构，实现智能化设计，减少人工劳动。利用ZigBee技术达到精确定位，智能高效的完成上书任务。本项目结合数据库、单片机、机械知识、传感器为基础，完成书的顺序排放、自动上书和语音查询等功能。本项目综合性强，采用单片机控制，减少上述错误率，节省时间。增加采集翻阅量数据配合借阅量，完善图书馆大数据，市场需求大。目前各大图书馆的图书管理都由图书管理员完成，由于图书馆庞大的藏书量，使得人工管理图书效率低，错误率高。根据网络查询看到，目前国内外还没有一款智能的移动上书机。所以我们的项目还处于对智能移动上书机的创意阶段。隨着科技文化的发展，人们对精神层次追求的不断提高，各个图书馆的藏书量尤其是大学校内的图书馆藏书量的不断提高，人工上书的效率与成本也越来越高。综上所述，我们的项目有很强的创新性，如果项目实现，将来有很大的发展空间和应用前景。并且可以大大的降低图书馆雇佣人力的经济成本，并且大大提高图书的上书效率。

一、方案设计

本设计由控制模块发出指令实现控制系统，按照单片机的发出的指令执行相应的动作。上书机的避障作用主要是通过安装在上书机前方的2个红外光外传感器的传感作用进行感知，达到避障的目的。光敏晶体管将识别到的特征转化成电信号。根据自动控制的基本要求，智能上书机在无人干预的情况下依靠处理器自动完成所有的系统设计要求。光电检测传感器找到识别特征，引导上书机。自动避障通过红外光电开关感应前方的障碍物，程序判断处理控制小车转弯避开障碍物。

二、上书机的系统设计

控制系统采用89C52单片机，其使用广泛，性价比高，资源丰富且执行速度较高;89C52单片机使用串口对单片机进行烧录程序，下载程序较为方便;其内部集成了看门狗电路，不会轻易被干扰。由于单片机P0口内部不含上拉电阻，为高阻态，不能正常地输出高/低电平，该组I/O口在使用时考虑外接上拉电阻以保障单片机正常运行。通过光电传感器的输出信号进行避障，主控制最小系统设置了复位按钮，当上书机出现问题时可通过复位按钮重新启动。

对于采用H桥式来对电路进行驱动可以有效控制系统的行进及动作，由于其内部大多数是由H桥式电路来进行驱动电路，所以可以采用该电路来对小车进行驱动。通过单片机的作用来对L298N、PWM等芯片进行信号输出来控制小车行驶速度，以及小车的开始启动。可以将其5、7、10、12四个引脚接到单片机上，通过单片机的编程作用就可以实现直流电机正负反转驱动。

识别模块采用大功率三极管驱动，在此电路当中，如果传感器没有检测到特征时传感器不发生导通，会引起传感器上的阳极上拉电阻，经过比较滤波器整形后输出为高电压;当传感器检测到特征的存在时，传感器发生导通，比较器将会输出低电压。

电源的芯片主要采用的是7805型芯片，使用该芯片的好处就是对于电路的搭建较为简单实用。并且由于78系列的三端稳压IC组成的稳压电源外围需要的元器件很少，电路的内部还存在过流或者过热的调整管的存在可以对电路内部进行保护防止损坏的现象发生。从使用的角度上来说其价格较为便宜，使用方便。能够基本满足上书机的对于单片机控制系统以及L298N芯片的供电需求。

本系统对于障碍检测选用的传感器为E18-D50NK型号传感器，因为此红外传感器属于反射式接近开关传感器，可以用于对物体反射进行检测，该传感器使用方便、稳定可靠。其输出信号为数字信号输出，不需要进行A/D转换，可以直接与单片机I/O接口连接。当传感器检测到信号时输出电压为低电压，而在正常情况下没有信号输入时其输出为高电压。为能让单片机正常检测，在信号输出端需外接一个1KΩ上拉电阻。检测距离可达50cm，距离可通过可调电位器调节。

三、系统程序设计

上书机连通电源后，利用传感器等部件对周围的环境进行信息采集，通过单片机对周围的情况进行实时判断以及周边的障碍物的分布情况。根据情况作出相应的转向，前进后退等动作，是上书机不断地趋近取目标特征位置，在达到特征位置时，进行动作。

本系统共使用6个传感器，装在小车车头，每隔45度角装载一个，正前方装有两个，一个近距离的，一个远距离的。近距离特征传感器用来判断是否动作，当传感器检查到特征信号，其输出信号为110011时，单片机接收到输出信号，驱动模块驱动进行动作。

结语：

本文是在基于STC89C52单片机为主模块进行试验的目的设计，其主要包括主控模块、检测模块、避障模块、驱动模块、电源模块等组成。通过对模块的设计以及搭建，对智能上书机的系统进行了测试。其具有反应迅速、工作稳定、性价比高等特点。