【摘要】本文设计了一种以STC单片机为核心单元的智能钥匙箱管理系统。该系统采用STC12C5A60S2作为中央控制单元，运用RFID手段，对被管理钥匙的借出与归还进行自动记录，并集合摄像拍照功能，使得记录内容更为丰富详尽，实现了对钥匙智能化的管理，替代传统的人工管理钥匙的模式，从而减少了因钥匙的管理不当所带来的安全隐患。
【关键词】STC单片机；RFID；智能钥匙箱
1.引言
经调查发现现在单位对钥匙的管理存在着以下两种情况。一种情况是部分单位的钥匙保管人员存在着对钥匙的管理存在保管不得当、借还无台账等严重问题；另一种情况是做的较好的单位虽能做到对钥匙的借出和归还等进行登记管理并能追踪到钥匙的去向，但是这种管理模式所达到的效果好坏是完全取决于保管人员本身，同样存在着极大的安全隐患；而且钥匙保管员也不能对借出的钥匙进行及时而有效的追溯。
本文设计了一种以STC单片机为核心单元的智能钥匙箱管理系统。该系统采用STC12C5A60S2作为中央控制单元，运用RFID手段，对被管理钥匙的借出与归还进行自动记录，并集合摄像拍照功能，使得记录内容更为丰富详尽，实现了对钥匙智能化的管理，替代传统的人工管理钥匙的模式，从而减少了因钥匙的管理不当所带来的安全隐患。
2.概述
2.1 系统框图
智能钥匙箱管理系统分为PC管理机和智能钥匙箱2个部分，如图1所示。PC管理机上安装有用于监视智能钥匙箱的管理软件，通过软件可以对授权名单进行管理、钥匙的借出与归还查询等。智能钥匙箱的主要构成：8051单片机、RFID识读单元、摄像/拍照单元、触摸屏单元、电锁控制单元、报警输出单元和网络转换单元，各部分功能描述如下：
⑴8051单片机：作为智能钥匙箱系统的中央控制器，一方面负责与远端的PC管理机进行数据通讯，根据管理机的指令操控其他单元完成制定的功能，另一方面负责本地的钥匙借出和归还流程的控制。
⑵RFID识读单元：收集使用者的IC/ID卡信息以及安装有电子标签的钥匙ID信息。
⑶摄像/拍照单元：记录使用者借出或归还钥匙的视频信息和头像信息。
⑷触摸屏单元：收集使用者的触摸按键信息和显示钥匙箱中的钥匙信息。
⑸电锁控制单元：锁具的打开和关闭。
⑹报警输出单元：错误操作后声光报警。
⑺非易失性存储器：存储借出钥匙的使用者信息和钥匙的借出归还记录信息。
⑻网络转换单元：单片机串口与以太网接口的电气转换和数据转换。
2.2 工作过程
智能钥匙箱管理系统的工作过程如下：
⑴钥匙的借出：使用者通过触摸屏选择需要借出的钥匙，然后刷一下自己的工作IC/ID卡，8051单片机通过信息比对，如果授权允许，则开启对应钥匙的箱门，使用者此时可以取出钥匙。当钥匙被取出时，摄像/拍照单元对使用者进行视频录像和拍照。当关闭箱门后，8051单片机记录本次使用者借出的钥匙，将借出的时间、使用者视频图像、借出的钥匙信息等记录到非易失性存储器中。钥匙保管员可以通过PC上运行的管理信息系统方便的查询钥匙的详细借出记录。
⑵钥匙的归还：钥匙使用者在归还钥匙时，将安装有电子标签的钥匙靠近RFID识读单元，8051单片机通过信息比对开启对应的箱门，使用者此时可以归还钥匙。当钥匙归还到位后，摄像/拍照单元对使用者进行视频录像和拍照。当关闭箱门后，8051单片机记录本次使用者归还的钥匙，将归还的时间、使用者视频图像、归还的钥匙信息等记录到非易失性存储器中。钥匙保管员可以通过PC上运行的管理信息系统方便的查询钥匙的详细归还记录。
3.系统设计
3.1 硬件设计
8051单片机选用STC12C5A32S2单片机作为整个系统的控制核心。STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机宏晶科技生产的新一代51系列增强型（1T）单片机，它与传统51单片机指令代码完全兼容，比传统51单片机快8～12倍，具有低功耗、抗干扰能力强、高速等特点。同时它还拥有32K字节的程序空间、28K字节的EEPROM、集成1280字节的RAM、2个通用全双工异步UART等。
系统硬件电路框图如图2所示：PC管理机通过网络转换单元连接到单片机的UART1。RFID识读单元、摄像/拍照单元通过74HC157器件组成的串口选通电路连接到单片机的UART0口。单片机的UART0通过控制74HC157器件的通道选择信号来分时与RFID识读单元和摄像/拍照单元通讯。单片机输出的电锁控制信号连接到电锁控制单元，报警信号连接到报警输出单元。触摸屏单元与单片机采用包含有中断请求信号的并行口通讯，即任何一方要发送数据时，先拉低请求信号，接收方采用外部中断方式接收数据。
3.2 软件设计
系统软件采用前后台方式编写程序。前台程序，即为主程序，通过各种标记判断来触发事件任务，结构为无限循环；后台程序（各中断处理程序）实现与系统硬件相关的各种驱动，如图3所示。
前台程序（主程序）采用查询方式循环检测RFID信息，当有数据时，触发钥匙的借出或归还流程；当有网络数据到来时，触发网络通讯任务；当有按键数据时，触发触摸屏显示刷新任务。
后台程序，串口中断1：接收网络数据，并对报文进行分析，符合规则的报文，则置网络数据标记；外部中断0：接收按键数据；定时器0中断：10ms基准定时。
钥匙借出或归还流程处理，根据RFID的数据性质自动识别：当数据为授权的使用者时，则认为是借钥匙；当数据为已借出的钥匙ID信息时，则认为是归还钥匙。数据合法时，打开对应的箱门，等待借出或归还钥匙。若超过一定的时间（比如1分钟），则报警提示，关闭箱门。当钥匙被借出或归还到位时，启动摄像/拍照功能，将使用者信息和钥匙的信息存储到EEPROM中。
网络通讯处理，解析PC管理机的指令，处理授权名单、钥匙记录等。
按键处理，根据键值，调整触摸屏显示。
4.结语
本文设计的基于STC单片机的智能钥匙箱管理系统，具有成本低、功能强、性能高等特点，有着广泛的应用推广和发展前景，目前基于该设计的智能钥匙箱产品已经投入应用，并得到了相关行业用户的一致认可。
参考文献
[1]姚永平.STC12C5A60S2系列单片机器件手册..
[2]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1993.
[3]任哲.uCOS-Ⅱ在基于C8051F120单片机的智能文件柜中的应用[J].计算机与数字工程,2008.
作者简介：朱轮（1974—），男，江苏常州人，大学本科，工程师，现供职于常州大学信息中心，研究方向：电子信息技术。