一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统包括控制板、锁板、4G通信模块以及电源模块；其中，所述控制板包括MCU控制单元、矩阵锁控单元、矩阵反馈单元以及通信接口，所述矩阵锁控单元连接MCU控制单元用于实现电子锁的开锁控制，所述矩阵反馈单元连接MCU控制单元用于获取电子锁反馈信号，判断锁的状态，所述锁板连接控制板以及电子锁用于确保实现电子锁的单向导通特性，所述4G通信模块通过通信接口连接控制板用于使控制板和服务器之间进行数据传输，所述电源模块用于为系统供电，前述所有模块集成于电器盒中，本系统是基于单片机的4G智能柜系统，经济性好，按照标准化规范进行设计，利于标准化的实施并可持续改善。

【技术实现步骤摘要】
一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统
本技术主要涉及智能柜相关
，具体是一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统。
技术介绍
目前的智能柜，如快递柜、寄存柜、售卖柜、垃圾柜、租赁柜、文件流转柜、工具管理柜等，其技术沿袭了传统自助设备的技术路线，普遍采用集成方式，分为：显示模块、上位机、通信模块、锁控板，监控设备、电气设备等。上述各功能模块通过铆接方式简单安装于柜体内部空间，与柜体作为一个整体进行认证、生产、销售与使用。由于现有技术的经济性差，导致智能柜行业发展受到一定限制，行业发展受限又影响了相关技术的发展，形成恶性循环；控制、通信、电气等各模块简单集成于柜体内，导致柜体内部的结构较为复杂，生产、安装、测试、维护难度较大，既不利于标准化工作的实施，也不符合模块化、标准化的发展趋势。
技术实现思路
为解决目前技术的不足，本技术结合现有技术，从实际应用出发，提供一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统，本系统是基于单片机的4G智能柜系统，经济性好，按照标准化规范进行设计，集成度高，利于标准化实施。本技术的技术方案如下：一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统，包括控制板、锁板、4G通信模块以及电源模块；其中，所述控制板包括MCU控制单元、矩阵锁控单元、矩阵反馈单元以及通信接口，所述矩阵锁控单元连接MCU控制单元用于实现电子锁的开锁控制，所述矩阵反馈单元连接MCU控制单元用于获取电子锁反馈信号，判断锁的状态，所述锁板连接控制板以及电子锁用于确保实现电子锁的单向导通特性，所述4G通信模块通过通信接口连接控制板用于使控制板和后台之间进行数据传输，所述电源模块用于为系统供电。进一步的，所述MCU控制单元采用32位ARMCortex-M内核的微控制器。进一步的，所述矩阵锁控单元采用4*6矩阵式结构，利用MOS管导通截止控制实现24路电子锁的开锁控制。进一步的，所述矩阵反馈单元采用4*6矩阵式结构读取24路锁状态。进一步的，所述MCU控制单元包括一个主MCU控制单元以及多个从MCU控制单元，所述通信接口包括RS485接口，所述主MCU控制单元通过所述RS485接口与所述从MCU控制单元通信。进一步的，所述锁板采用二极管电路实现控制板和电子锁的连接，锁板采用4*6矩阵结构，每个锁板支持24路电子锁。进一步的，所述通信接口包括RS232接口，所述4G通信模块通过所述RS232接口连接控制板。进一步的，所述电源模块包括空气开关、开关电源、导轨插座及重启按钮。进一步的，所述智能柜系统还包括电器盒，所述控制板、锁板、4G通信模块以及电源模块集成于所述电器盒内。本技术的有益效果：本技术的智能柜系统基于单片机与4G数据透传模块实现智能柜的控制与数据传输，经济性能好；通过将控制、通信、电器等各模块进一步整合，实现标准化并持续优化与创新，最终实现高度集成；本系统整体控制电路简单，成本低廉，性能稳定。附图说明图1为智能柜系统示意图；图2为控制板结构示意图；图3为4G通信模块示意图；图4为矩阵式锁控模块示意图；图5为控制单元电路结构示意图；图6为拨码开关电路结构示意图；图7为4G通信模块电路结构示意图；图8为矩阵锁控模块电路结构示意图；图9为RS485接口电路结构示意图；图10为RS232接口电路结构示意图；图11为锁板模块电路结构示意图；图12为电源电路结构示意图。具体实施方式结合附图和具体实施例，对本技术作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。如图1～12所示，为本技术提供的智能柜系统结构框图以及部分相关电路图。本技术的智能柜系统主要包括控制板、锁板、4G通信模块以及电源模块。控制板整体模块框图如图2所示，工作原理如图4所示，包括MCU控制单元、12V降压模块、矩阵锁控单元、矩阵反馈单元、通信单元(RS232、RS485)组成。所述的MCU控制单元采用32位ARMCortex-M内核的微控制器，处理速度更快。所述矩阵锁控单元采用4*6矩阵式控制，利用MOS管导通截止控制原理(传统锁控板采用的是高低的2态控制电路)，实现24路电子锁的开锁控制。所述矩阵反馈单元，采用4*6的矩阵式读取24路锁状态，获取电子锁反馈信号，判断锁的开关状态。4*6矩阵锁控单元设计原理，电路原理图见图8所示，如图，该单元由5个双通道MOS管组成，其中上方2个(4路)为供电侧，可通过IO控制其输出为VCC或者截止状态(高阻态)，其中G1-G4为控制IO口。下方3个(6路)为接地端，可通过IO控制其为GND或者截止状态(高阻态)，其中G5-G10为控制IO口。通过这样的电路设计，可以控制在某一时刻只有一对IO口是可用的，实现矩阵电路的导通。作为本技术的一种优选方案，通信接口包括RS232接口，RS232接口与屏幕、4G模块进行串口通信。作为本技术的一种优选方案，通信接口还包括RS485接口，采用RS485通信技术，一主多从模式实现智能柜的控制，结合4位拨码开关，一个主MCU控制单元可以配合九个从MCU控制单元。RS485接口用于连接主MCU控制单元与多个从MCU控制单元。拨码开关用于测试开门开关实现柜体一键开门测试。主从开关可以区分主控制板还是从控制板，开门状态开关可以反馈开门成功还是失败，柜子序号开关可以给柜子定一个序号，可以精确开某个柜子的某个门。本技术中，采用RS485通信，一主多从模式，一个主控制板多个控制板，利用拨码开关，通过程序设置，区分主控制板、从控制板，并给每个柜子一个编号，服务器通过4G通信模块下发指令到主控制板，主控制板再用485通信去控制从控制板开锁，并将电子锁的反馈信息上传至服务器，柜门控制简单，电路结构简单。本技术的锁板模块采用二极管电路，实现控制板和锁的连接，确保实现锁的单向导通特性，以便控制板可以精准控制特定锁。锁板模块采用4*6矩阵设计，每个锁板支持24路电子锁。锁板模块原理图如图11所示。本技术中，4G通信模块采用合宙Air720H全网通4G芯片，信号会更稳定。4G通信模块采用RS232通信与MCU控制模块连接进行数据传输，提供了一个USB烧写接口，另外还提供了一个电源降压模块，可以用于外接电源供电，提供了电源指示灯和网络状态指示灯。4G通信模块将柜体开门的反馈信息成功或失败上传至后台，将后台的开锁的指令下发到MCU控制单元，由MCU控制单元来开锁。本技术的电源模块包括空气开关、开关电源、导轨插座及重启按钮，作用是将220V市电转换成直流12V电压，并保护整个电路，防止过载和短路。重启按钮是一种自复位按钮，当设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统，其特征在于，包括控制板、锁板、4G通信模块以及电源模块；/n其中，所述控制板包括MCU控制单元、矩阵锁控单元、矩阵反馈单元以及通信接口，所述矩阵锁控单元连接MCU控制单元用于实现电子锁的开锁控制，所述矩阵反馈单元连接MCU控制单元用于获取电子锁反馈信号，判断锁的状态，所述锁板连接控制板以及电子锁用于确保实现电子锁的单向导通特性，所述4G通信模块通过通信接口连接控制板用于使控制板和后台之间进行数据传输，所述电源模块用于为系统供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统，其特征在于，包括控制板、锁板、4G通信模块以及电源模块；
其中，所述控制板包括MCU控制单元、矩阵锁控单元、矩阵反馈单元以及通信接口，所述矩阵锁控单元连接MCU控制单元用于实现电子锁的开锁控制，所述矩阵反馈单元连接MCU控制单元用于获取电子锁反馈信号，判断锁的状态，所述锁板连接控制板以及电子锁用于确保实现电子锁的单向导通特性，所述4G通信模块通过通信接口连接控制板用于使控制板和后台之间进行数据传输，所述电源模块用于为系统供电。


2.如权利要求1所述的一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统，其特征在于，所述MCU控制单元采用32位ARMCortex-M内核的微控制器。


3.如权利要求1所述的一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统，其特征在于，所述矩阵锁控单元采用4*6矩阵式结构，利用MOS管导通截止控制实现24路电子锁的开锁控制。


4.如权利要求3所述的一种标准化的基于单片机的4G智能柜系统，其特征在于，所述矩阵反馈单元采用4*6矩阵式结构读取24路锁状态。

【专利技术属性】
技术研发人员：张文斌，李祖朝，葛晓健，
申请(专利权)人：南京敏科信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32