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

2.4 存儲(chǔ)陣列設(shè)計(jì)

系統(tǒng)用存儲(chǔ)陣列來(lái)存儲(chǔ)信件，當(dāng)中按行列分布了多個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元由兩部分空間組成，一部分存放信件，稱(chēng)為存儲(chǔ)板，另一部分作為行運(yùn)送軌道的一部分，排列在存儲(chǔ)板的正上方。圖1是系統(tǒng)的模型示意圖，根據(jù)它可以進(jìn)一步說(shuō)明如何實(shí)現(xiàn)信件的存儲(chǔ)。

存儲(chǔ)板和滑臺(tái)的形狀是相互耦合的，它們即能夠托載信件又能相互通過(guò)來(lái)實(shí)現(xiàn)信件的抬起和放下。這里以存儲(chǔ)信件為例，說(shuō)明其具體過(guò)程，過(guò)程分為5步：①信件被放置在存/取信口的滑臺(tái)上，豎直滑軌帶動(dòng)水平滑軌和滑臺(tái)通過(guò)運(yùn)送通道向下移動(dòng)到目標(biāo)行；②水平滑軌帶動(dòng)滑臺(tái)通過(guò)行運(yùn)輸軌道來(lái)到目標(biāo)存儲(chǔ)板上方；③確保到位后，豎直滑軌再次下移，滑臺(tái)穿過(guò)存儲(chǔ)板，將信件放置到了存儲(chǔ)板上；④滑軌帶動(dòng)滑臺(tái)回到存/取信口。這樣，經(jīng)過(guò)兩組滑軌的輪流操作，就完成了一次存信操作，并開(kāi)始等待下一次操作。同理可知，取出信件的過(guò)程正好為該過(guò)程的逆操作，這里不再贅述。

三、 控制系統(tǒng)

3.1 硬件構(gòu)成

本系統(tǒng)的主控芯片為STM32F103VE單片機(jī)，內(nèi)置IIC、SPI總線接口和512K閃存等，屬于ARM v7-M里的Cortex-M3系列。硬件部分還包括觸摸屏模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)器模塊、電機(jī)配置模塊、電源模塊、網(wǎng)絡(luò)接口等。觸摸屏采用7寸TFT電阻式觸摸屏，通過(guò)SPI1接口與單片機(jī)連接，由恒流源芯片PT4101為觸摸屏提供LCD背光源。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊采用DS1302芯片，通過(guò)IIC2接口接入單片機(jī)，為系統(tǒng)提供時(shí)間參考，實(shí)現(xiàn)定時(shí)提醒功能。存儲(chǔ)器采用SST25VF016B 2M FLASH，用于存放信件存儲(chǔ)信息和用戶賬號(hào)信息等。電機(jī)配置模塊主要由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、繼電器和三極管組成，用于片選不同的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，并對(duì)其控制端口進(jìn)行配置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。

網(wǎng)絡(luò)接口用于接入網(wǎng)絡(luò)，將信箱內(nèi)的信息實(shí)上傳到網(wǎng)絡(luò)上，供用戶查看是否有信、修改密碼等，也方便管理員管理和修改信息。

3.2 μC/OS-II

μC/OS-II的任務(wù)主要包括兩部分，時(shí)鐘管理與任務(wù)調(diào)度。操作系統(tǒng)會(huì)以定時(shí)中斷服務(wù)程序的型式調(diào)用時(shí)鐘節(jié)拍函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘的管理。當(dāng)新的時(shí)鐘節(jié)拍到來(lái)時(shí)，系統(tǒng)判斷各任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，并按照優(yōu)先級(jí)高低將任務(wù)排入就緒隊(duì)列中。若當(dāng)前最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)滿足執(zhí)行條件，則直接運(yùn)行，直到需要某種臨界資源時(shí)，任務(wù)會(huì)主動(dòng)請(qǐng)求掛起，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)調(diào)度就緒隊(duì)列中下一優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，使其獲得執(zhí)行權(quán)。

3.3 賬號(hào)管理

所有使用者都有賬號(hào)和密碼，作為操作權(quán)限的唯一憑據(jù)。賬號(hào)數(shù)量可以根據(jù)用戶數(shù)目自由添加或刪減，分配靈活。賬號(hào)的類(lèi)型有三種，即用戶賬號(hào)、管理員賬號(hào)和投遞賬號(hào)，它們具有不同的操作權(quán)限。當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)響應(yīng)任何要求，因此可以有效杜絕信件丟失和垃圾廣告進(jìn)入信箱占用空間等現(xiàn)象。

3.4 提醒功能

當(dāng)系統(tǒng)收到來(lái)信時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)更新信息，主顯示屏?xí)L動(dòng)顯示收到來(lái)信的用戶賬號(hào)。郵遞員將信件放入信箱時(shí)，系統(tǒng)會(huì)讀取當(dāng)前日期，并計(jì)算出一個(gè)提醒日期，作為該信件的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)定期檢查當(dāng)前日期是否超過(guò)所存信件的提醒日期，若超過(guò)，會(huì)發(fā)送信息至網(wǎng)絡(luò)和顯示屏，要求用戶及時(shí)取走信件，若用戶仍長(zhǎng)期沒(méi)有取信，系統(tǒng)會(huì)通知管理員與用戶聯(lián)系。

四、 總結(jié)

該方案是針對(duì)目前信箱結(jié)構(gòu)上的一系列問(wèn)題，提出的一種智能化、自動(dòng)化解決方案，旨在提高資源利用率、保障信件安全和實(shí)時(shí)等。但由于缺乏實(shí)際使用中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因此仍可能存在一些問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究。