基于STC89C52单片机智能印章机方案

系统总体框图

智能印章机盖章的工作原理是通过安装在机器底部的光电传感器检测是否有纸张的信号来开启单片机对电机的控制，通过一系列的传动结构带动印章运动完成盖章动作。盖章动作前可以通过手动控制面板对盖章数量、盖章延时进行调节。同时在印章机工作时，印章机所盖的纸张数会被数据存储电路记录，通过手动设置的数量和盖章延时数据都会被存储下来。总的系统框图如图1所示。

图1 系统框图

硬件设计

1 稳压电路设计

在控制电路部分需给由单片机组成的控制电路和传感器电路同时供电。所选用的是LM7805 三端集成稳压器和滤波电容组成电源电路，为整个控制系统提供稳定的电压，如图2所示。

图2 稳压供电电路

2 电机驱动电路

电机采用24 V 的直流电机，驱动芯片L298N是ST公司生产的一种高电压大电流电机驱动芯片，主要特点是工作电压高，输出电流大，瞬间峰值可达3 A,采用标准逻辑电平信号控制，INPUT1 和INPUT2 是单片机控制电机的两个输入端，OUTPUT1 和OUTPUT2是两个输出端，分别与电极正负相连，由于使用的电机是线圈式的，在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态会形成很大的反向电流，所以在电路中要加入二极管在产生反向电流时进行泄流保护。驱动电路如图3所示。

图3 电机驱动电路

3 数据存储电路

数据存储电路主要功能是存储印章次数和用户设置，硬件电路采用的芯片是24C08,是一个8 Kb串行电可擦除PROM,内部写周期最大为5 ms,具有页写能力，每页分别为[3]16 B。

4 传感器电路

在整个印章机控制系统中，传感器对运动的控制起到了关键作用，例如RAD20CM 对射式红外光电开关对纸张的感应使电机开始运动，其电路组成如图4 所示，由光敏NPN 三极管和单片机P1_11引脚组成，当纸张遮住发射端光源时，接收端的光敏三极管将光信号转化成点信号传到单片机P1_11引脚，如图4所示。

图4 光电开关电路

电机位置的控制是采用的红外对射槽型限位开关GK102,其电路如图5所示，在整个控制系统中有2个限位开关，以控制电机的上极限位置和下极限位置，保证正常的工作行程。

图5 光电开关GK120电路

软件设计

该系统程序设计采用C 语言编程，在Keil4 软件中进行开发，主程序的流程图如图6所示。

图6 主程序流程图

当启动智能印章机后，单片机首先读取存储芯片24C08里的用户设置数据，包括盖章数目，盖章延时等，接着等待放入纸张，当有纸张放入后，光电传感器将接收到的信号传送给单片机，单片机通过对驱动芯片L298N的控制来实现电机下行盖章动作，同时扫描下限位光电开信号，当印章到达下限位时电机停止转动，并且按照用户设定的延时时间与纸张充分接触，完成盖章后返回上限位位置。至此完成一个盖章周期。