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摘 要：如今出行成为人们频繁的活动，所以行李箱成为人们必不可少的物品。该文提出一种基于智能控制的多功能防盗行李箱的设计。基于STC89C52单片机，利用蓝牙模块、电机驱动模块、称重模块以及GSM模块组合实现行李箱的自驱跟随、称重和丢失警报功能，从减少人们丢失行李的可能性，方便出行。
关键词：行李箱；智能；自动跟随；自动称重；丢失警报
1、引言
行李箱属于箱包一类，在当前的社会中，他已经成为人们出行不可或缺的一类产品。随着社会的不断发展，旅行成为人们日常生活中很普遍的一部分，可以说行李箱已成为每家必备的产品。相关统计显示：2004 年，中国箱包的市场容量达 140 亿，并且每年有巨大的增长潜力。2005 年中国旅游达 12.12 亿人次，出境旅游达 3102.63 万人次。按国家旅游局制定的旅游业发展“十五”规划，到 2020 年，中国海外旅游将超过21000 万人次，中国旅游将达到 29 亿人次以上，庞大的数字带来的是国内消费者与日俱增的拉杆箱需求[1]。除此之外，当代大学生以及出差人群也是行李箱的主要服务对象。
然而在出行过程中会遇到很多的问题，首先是自己的行李是否超出相关规定的最大重量；其次，行李箱需要人为移动很不方便，有时也会出现行李箱被盗而造成财产损失的问题。结合以上的出行问题，本项目研制出一款智能化防盗的行李箱。它具有自动跟随、称重以及智能警报功能，可以有效解决上述所出现的一些问题。
2、系统设计思路
本设计的研究内容包括驱动系统、称重系统、丢失警报系统、蓝牙通讯技术以及单片机系统的软件和硬件设计，来达到以下目标：
（1）安卓手机APP通过蓝牙与行李箱建立通讯，向其发送前进后退等命令，再通过单片机控制驱动系统实现其自驱的能力；
（2）在行李箱底部安装称重模块构成称重系统，称出的重量通过液晶显示屏显示出来；
（3）在靜止模式下若行李箱被移动则会触发三轴传感器，进而通知单片机，单片机会控制GSM模块向主人的手机发送短信，提醒主人行李箱处于非正常状态。
整个系统的流程图如图1：
2.1、控制芯片
STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
2.2、驱动系统设计
驱动部分采用两个L298N电机驱动模块驱动4个直流电机，L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，输出电流大，额定功率25W。四个输出端，这种输出模式，可以实现对智能车的控制，同时通过一定的逻辑连线可以扩充其接线的能力，用检测电路可以检测出输出端的输出情况[2]。
使用手机APP通过蓝牙向行李箱发送移动信号，单片机接收处理信号后，产生PWM波通过驱动模块驱动电机。
2.3、称重系统设计
称重传感器产生压边而产生压变信号被HX711模块收集，再经其进行电压放大，滤波，A/D转换为数字信号，再由单片机处理数字信号，将重量显示在显示屏上。
HX711采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子称而设计的24位A/D转换器芯片。该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快，抗干扰强等优点。提高了称重系统整体的性能和可靠性。
HX711 模块A 通道带有 128 倍的信号增益，可以将 5mV 的电压放大 128 倍，输出 24 位的 A/D 转化值，以多位数据的串口传输形式，输送给单片机[3]。单片机即将信号处理后，将行李的重量显示在LED屏上。
2.4、丢失警报系统设计
行李箱在非静止状态下，如果被人为移动，箱子则会感知到并且向主人的手机发送状态信息来通知主人达到警报功能。
2.4.1、MPU6050传感器
在此系统设计中我们采用MPU-6050三轴加速度传感器，MPU6050六轴传感器芯片集成了3轴MEMS陀螺仪和3轴MEMS加速度计，每个轴对应有一个16位AD转换器，测量范围达 16g，其高分辨率（3.9mg/LSB），能够测量不到 的倾斜角度变化。芯片正常工作时，陀螺仪和加速度计分别采集x轴、y轴和z轴的电压值，然后通过AD转换，转换成数字信号，最后通过12C总线传送到控制芯片[4]。
我们仅用到了MPU6050的三轴加速度计，当行李箱处于静止模式下，若有非正常移动，则会在某个方向上产生一个加速度，被传感器采集处理后交给MCU，再由MCU做出下一步操作。
2.4.2、GSM模块
GSM 系统主要由四部分组成，即移动台（MS）、移动网子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、操作维护子系统（OSS）四部分，系统结构图如下图 2.6 所示。其中，PSTN 为共用电话网，PLMN 为公共陆地移动网络，ISDN 为综合业务数字网，PSPDN为分组交换共用数据网[5]
由MPU6050三轴传感器采集到的信息经过单片机处理后，控制GSM模块向主人的手机发送信息通知主人箱子的状态。在此我们使用的GSM模块为GA6，它是具有标准AT命令接口，可以提供GSM语音、TTS、短消息以及TCP/IP数传。它具有四个工作频段分别为：EGSM 900MHz、GSM850MHz 和DCS 1800，PCS1900。GA6支持GPRS multi-slot class 10/ class 8（可选）和GPRS 编码格式CS-1，CS-2，CS-3 and CS-4。GA6 内嵌TCP/IP 协议，扩展的TCP/IP AT 命令使用户方便使用TCP/IP 协议，所以在做数据传输方面非常有用。
3、实物效果
本文讨论了智能控制防盗行李箱的制作过程，经过实验证明方案可行并且成本比较低廉，制作简单，整个智能控制系统能够稳定运行，达到了预期效果。实物模型如图下图所示（此处展示的为智能行李箱的模型）：
4、结语
经过上述的设计方案，最终实现了行李箱的智能化控制，达到了以下功能：
1、手机APP通过蓝牙可控制行李箱的前进后退转弯等动作，这样不需要人为牵引，大大节省人力。
2、当衣物等行李放入箱内，重量立即就显示在LED屏上，可以立即知道自己行李的重量，防止行李超重带来的不必要的麻烦。
3、在行李箱处于静止模式下，若箱子有一定程度的移动，箱子就会向主人发送自己的状态信息，引起主人的注意达到警报功能。
经过反复实验整套系统能够稳定运行，达到了预期的目的。
参考文献
[1]姚亚军，李灿平.Wi-Fi 行李箱的研制[J].现代计算机，2017.07 上
[2]张英平，沈先乐，任忠良，陈起新，杨 凯.基于手机 Wi Fi 的智能车控制系统设计[A].通化师范学院学报（自然科学），2015.08
[3]于飞，李擎，员乾乾.基于HX711的电子称设计[A].技术与应用.2016.11.12
[4]赖义汉，王凯.基于MPU6050的双轮平衡车控制系统设计[A].2014.03
[5]王丽欣.基于GPS、GSM的车辆定位跟踪系统设计与实现[D].2013.02.20
（作者单位：天津工业大学理学院）
关键词：行李箱；智能；自动跟随；自动称重；丢失警报
1、引言
行李箱属于箱包一类，在当前的社会中，他已经成为人们出行不可或缺的一类产品。随着社会的不断发展，旅行成为人们日常生活中很普遍的一部分，可以说行李箱已成为每家必备的产品。相关统计显示：2004 年，中国箱包的市场容量达 140 亿，并且每年有巨大的增长潜力。2005 年中国旅游达 12.12 亿人次，出境旅游达 3102.63 万人次。按国家旅游局制定的旅游业发展“十五”规划，到 2020 年，中国海外旅游将超过21000 万人次，中国旅游将达到 29 亿人次以上，庞大的数字带来的是国内消费者与日俱增的拉杆箱需求[1]。除此之外，当代大学生以及出差人群也是行李箱的主要服务对象。
然而在出行过程中会遇到很多的问题，首先是自己的行李是否超出相关规定的最大重量；其次，行李箱需要人为移动很不方便，有时也会出现行李箱被盗而造成财产损失的问题。结合以上的出行问题，本项目研制出一款智能化防盗的行李箱。它具有自动跟随、称重以及智能警报功能，可以有效解决上述所出现的一些问题。
2、系统设计思路
本设计的研究内容包括驱动系统、称重系统、丢失警报系统、蓝牙通讯技术以及单片机系统的软件和硬件设计，来达到以下目标：
（1）安卓手机APP通过蓝牙与行李箱建立通讯，向其发送前进后退等命令，再通过单片机控制驱动系统实现其自驱的能力；
（2）在行李箱底部安装称重模块构成称重系统，称出的重量通过液晶显示屏显示出来；
（3）在靜止模式下若行李箱被移动则会触发三轴传感器，进而通知单片机，单片机会控制GSM模块向主人的手机发送短信，提醒主人行李箱处于非正常状态。
整个系统的流程图如图1：
2.1、控制芯片
STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
2.2、驱动系统设计
驱动部分采用两个L298N电机驱动模块驱动4个直流电机，L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，输出电流大，额定功率25W。四个输出端，这种输出模式，可以实现对智能车的控制，同时通过一定的逻辑连线可以扩充其接线的能力，用检测电路可以检测出输出端的输出情况[2]。
使用手机APP通过蓝牙向行李箱发送移动信号，单片机接收处理信号后，产生PWM波通过驱动模块驱动电机。
2.3、称重系统设计
称重传感器产生压边而产生压变信号被HX711模块收集，再经其进行电压放大，滤波，A/D转换为数字信号，再由单片机处理数字信号，将重量显示在显示屏上。
HX711采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子称而设计的24位A/D转换器芯片。该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快，抗干扰强等优点。提高了称重系统整体的性能和可靠性。
HX711 模块A 通道带有 128 倍的信号增益，可以将 5mV 的电压放大 128 倍，输出 24 位的 A/D 转化值，以多位数据的串口传输形式，输送给单片机[3]。单片机即将信号处理后，将行李的重量显示在LED屏上。
2.4、丢失警报系统设计
行李箱在非静止状态下，如果被人为移动，箱子则会感知到并且向主人的手机发送状态信息来通知主人达到警报功能。
2.4.1、MPU6050传感器
在此系统设计中我们采用MPU-6050三轴加速度传感器，MPU6050六轴传感器芯片集成了3轴MEMS陀螺仪和3轴MEMS加速度计，每个轴对应有一个16位AD转换器，测量范围达 16g，其高分辨率（3.9mg/LSB），能够测量不到 的倾斜角度变化。芯片正常工作时，陀螺仪和加速度计分别采集x轴、y轴和z轴的电压值，然后通过AD转换，转换成数字信号，最后通过12C总线传送到控制芯片[4]。
我们仅用到了MPU6050的三轴加速度计，当行李箱处于静止模式下，若有非正常移动，则会在某个方向上产生一个加速度，被传感器采集处理后交给MCU，再由MCU做出下一步操作。
2.4.2、GSM模块
GSM 系统主要由四部分组成，即移动台（MS）、移动网子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、操作维护子系统（OSS）四部分，系统结构图如下图 2.6 所示。其中，PSTN 为共用电话网，PLMN 为公共陆地移动网络，ISDN 为综合业务数字网，PSPDN为分组交换共用数据网[5]
由MPU6050三轴传感器采集到的信息经过单片机处理后，控制GSM模块向主人的手机发送信息通知主人箱子的状态。在此我们使用的GSM模块为GA6，它是具有标准AT命令接口，可以提供GSM语音、TTS、短消息以及TCP/IP数传。它具有四个工作频段分别为：EGSM 900MHz、GSM850MHz 和DCS 1800，PCS1900。GA6支持GPRS multi-slot class 10/ class 8（可选）和GPRS 编码格式CS-1，CS-2，CS-3 and CS-4。GA6 内嵌TCP/IP 协议，扩展的TCP/IP AT 命令使用户方便使用TCP/IP 协议，所以在做数据传输方面非常有用。
3、实物效果
本文讨论了智能控制防盗行李箱的制作过程，经过实验证明方案可行并且成本比较低廉，制作简单，整个智能控制系统能够稳定运行，达到了预期效果。实物模型如图下图所示（此处展示的为智能行李箱的模型）：
4、结语
经过上述的设计方案，最终实现了行李箱的智能化控制，达到了以下功能：
1、手机APP通过蓝牙可控制行李箱的前进后退转弯等动作，这样不需要人为牵引，大大节省人力。
2、当衣物等行李放入箱内，重量立即就显示在LED屏上，可以立即知道自己行李的重量，防止行李超重带来的不必要的麻烦。
3、在行李箱处于静止模式下，若箱子有一定程度的移动，箱子就会向主人发送自己的状态信息，引起主人的注意达到警报功能。
经过反复实验整套系统能够稳定运行，达到了预期的目的。
参考文献
[1]姚亚军，李灿平.Wi-Fi 行李箱的研制[J].现代计算机，2017.07 上
[2]张英平，沈先乐，任忠良，陈起新，杨 凯.基于手机 Wi Fi 的智能车控制系统设计[A].通化师范学院学报（自然科学），2015.08
[3]于飞，李擎，员乾乾.基于HX711的电子称设计[A].技术与应用.2016.11.12
[4]赖义汉，王凯.基于MPU6050的双轮平衡车控制系统设计[A].2014.03
[5]王丽欣.基于GPS、GSM的车辆定位跟踪系统设计与实现[D].2013.02.20
（作者单位：天津工业大学理学院）