摘 要
物资管理筹措计划，原料均衡，库存和进货等活动对大量资料和信息业务的准确性，及时性和质量要求相当高的，任何信息的漏掉，错误或失误会影响到企业，采用了纯人工的方法管理是有一定难度的。随着电子商务的发展，仓储规模不断扩大，货量和信息量成倍增长，大型仓储关系系统功能强大而复杂的操作降低了仓储的工作效率，几十年前的手工操作方式落后于近代企业的发展，因此本项目意在解决仓库管理给手工操作带来的烦恼，具有一定的实用价值。
本设计主要是采用51单片机作为核心处理器，射频识别模块对卡片进行识别信息，识别信息之后通过LCD16824液晶屏显示检测出来货物的信息，并在屏幕下方显示出具体的信息，通过语音提示模块提示出货物刷卡的信息，在C环境下进行程序编写，通过曼彻斯特解码方法构成的软件系统不但移植性强和系统升级简单，而且读卡稳定成功率高，最终完成了仓库管理系统的基础功能，使仓库管理控制系统的研发具有重大的意义。
结果表明，以单片机为基础的仓储管理系统是可行的，整个系统是良好的稳定性的。其特点是节省人力和时间，更加方便，成本低廉。
关键词：仓库管理；射频识别；单片机
1 系统总体方案设计
本节主要是针对系统的总方案进行相应的设计，在控制系统方面进行合理的选择，根据设计的功能和不同方案的优缺点来进行方案论证，确定设计的整体框架。
1.1 主要研究内容
系统开发的主要目的是运用该系统自动规范的管理仓库。实现货品出入统计，停车场进出门，IC卡注册删除，查询出入库时间，12864作为终端显示，上位机远程控制，数据存储等功能。
1.2 设计总方案比较
根据检测物体的要求，系统既能做到精确识别出货物，又能够具有将测得的数据准确显示出来的功能，本文提出两种设计方案。
方案一：采用CPLD控制器。其可进行逻辑编程，具有大型化，高密度，小尺寸，丰富的I/O资源，扩展性强等[2]优点。以并行的输入输出，提高了系统的处理速度，适用于大规模的核心控制。然而，本系统只需要简单的功能，对于速度没有特殊需求。综合众多因素进行考虑，最终放弃了此方案。
方案二：采用单片机+RFID。这种设计是利用单片机控制芯片的寄存器，以达到控制读卡器芯片的目的。单片机发送的命令经过芯片读卡器，其接收到信号后，按照非接触式射频卡协议格式，通过天线和匹配电路发出的调制的信号来寻卡，如果这是一个卡范围，利用谐振电路产生的共振，结合电压泵的作用为卡片电容充电，以得到更多的能量，当达到一定电压值时，能够充当电源的作用，能够提供电压，以确保卡片的其他电路正常工作。可以理解为“阅读器”和“标签”的通讯过程[3]，“阅读器”有读卡功能相当于是读卡器，“标签”就是卡。
对上述方案进行比较，方案一逻辑功能太复杂，在实际应用中较为不便，使用成本较高，操作较复杂。方案二性价比较高，传播快且距离远，检测精度更高，有利于检测货物出入库，符合本项目要求。综上所述，本设计采用方案二，采用RFID模块作为识别检测模块最合适。
1.3 系统最终总体设计方案
本设计确定最终的方案，最终选用STC89C51单片机为控制器，单片机通过控制芯片的寄存器，以达到控制读卡器芯片的目的，单片机发送的命令经过芯片读卡器，其接收到信号后，按照非接触式射频卡协议格式，通过天线和匹配电路发出的调制的信号来寻卡，如果这是一个卡范围，利用谐振电路产生的共振，结合电压泵的作用为卡片电容充电，以得到更多的能量，当达到一定电压值时，能够充当电源的作用，能够提供电压，以确保卡片的其他电路正常工作。检测出被测货物出入库具体数值在LCD12864液晶显示屏显示出来，并将识别出的货物进出门的信息在显示屏最下方显示，最终通过蜂鸣器模块播报出来。
此设计的方案框图如图1.1所示。
图1.1系统整体原理图
2 系统硬件设计
此章节主要是对系统详细的硬件设计所需的单片机型号，射频识别模块，蜂鸣器等模块的具体型号进行对比和讨论，根据设计功能要求，运行的工作环境等条件下选出一个最能符合本设计的器件型号。
2.1 系统单片机的选型及设计
2.1.1 单片机的选择方案
本次系统设计的核心是由单片机作为主要控制模块进行控制的，在全部系统当中起着统一全面策划的作用。本设计需要3k的程序存储容量，工作电压选用5V。由于有许多类型的单片机型号，因此选择单片机芯片是本设计中最重要的问题之一，本小节通过对比两种单片机的运行速度，程序存储和功能等性能参数几个方面来选择一个适合本设计的单片机型号。
方案一：采用STC89C51单片机。STC89C51的参数如下，工作电压：4V5.5V。工作温度范围：0℃75℃/-40℃~+85℃。数据存储方面最大可存256字节 RAM的数据信息，程序存储方面可容4KB ROM的应用程序代码。工作频率能够控制高频率电路，可达到80MHz，其单片机含有4K的储存程序，可以经过1000遍的反复擦写，在兼容的问题上以：MCS-51为基础，80C51型的指令系统以及单片机的型号，内部集成MAX810专门使用的复位电路，并且价格比较便宜。
方案二：选用AVR型单片机作为核心处理器，AVR型单片机设备可以满足RISC打包指令的集成功能，其数据处理效率更高，是一款数据处理能力极高的内嵌型flash单片机设备[5]，目前已经普遍应用在计算核心控制领域及工业仪表生产领域，但是，该软件和系统的缺陷也较为明显，软件设计难度较高，且单片机价格昂贵，可参照和复制的材料不多，入门难度较大。
为了使系统的控制方法相对简单、可靠性高和价格较低，各部分功能也可以实现，已经可以满足此次设计的需求,也可适用于设计的控制电路。因此本系统选用STC89C51型单片机作为核心芯片。
2.1.2 STC89C51单片机概述
STC89C51单片机体积小，具有功耗低，高性能的优点，单片机内的存储器内存为4kb字节。此型号单片机采用STC公司的密度大、存储久的技术研发而来。它与STC89C51引脚结构相一致。相对来说，其性价比高，在嵌入式应用中能发挥较大的功能。 STC89C51具体描述：字节选择为：256RAM，32位I/O端口线，以及看门狗的定时器，3个16位定时器/计数器，一个6级中断结构载体，串行口采用全双工口，片内晶振及时钟电路[6]。STC89C51型单片机共由40个引脚，其中有32个I/O端口： P0口(39-32引脚)，P1口(1-8引脚)，P2口(21-28引脚)，P3口(10-17引脚)，另外，第9引脚为复位，第18和19引脚为外部晶振输入口，第20和40引脚分别为GND和VCC，第29、30和31引脚与外部存储器有着一定的关联。单片机的引脚如下图2.1所示。
图2.1 STC89C51单片机引脚图
STC89C51单片机的基本机构框图如图2.2所示。
图2.2 STC89C51单片机基本机构框图
2.1.3 单片机最小系统
单片机最小的应用系统由电源电路、时钟电路、复位电路构成。这三个要素就可以组成一个最小的单片机应用系统，能够处理一些简单的工作。系统构成如图2.3所示。
图2.3单片机最小系统图
3系统软件设计
3.1 系统主程序流程设计
在软件设计方面利用Keil4，使用C语言完成程序代码设计。作为国外开发的编程软件，Keil4可以实现单片机 C 语言的有效兼容，使用语言较为广泛，在软件编程时，可按照自身需求确定编程语言，它的功能具有极强的可扩展性，可以进行下载、编译或者编程[17]等操作，系统总流程图如图3.1所示。
图3.1 系统的主流程图
4 系统调试
4.1 硬件调试过程
第一步是目视检查,检查所有元器件都是否手动焊接到电路板上,因此需要仔细检查每个焊点,每个模块的元器件都必须焊接完全,同时还要检查焊点和毛刺,再根据电路原理图检查是否焊接正确,如有漏焊错焊情况就及时改正。
第二步使用万用表检查电线或触点，将红表笔和黑表笔放在需要检查的元器件两端，检查其开/关状态是否符合设计规格，然后检查各种电线之间的情况。如果电路是通路，则万用表的蜂鸣器响；如果电路是断路，则蜂鸣器不响。
第三步是对电源的检查工作。在系统上电之前要仔细的检查电源是否合格，首先检查所有插座或电源端是否具有所需的电压，是否有接地端口，以及固定电平是否正确，在检测的时候可以用万用表来测电压，若显示为零，则系统有问题。若显示正常，则系统没有问题。
在测试过程中，发现LED指示灯不亮，首先检查焊接情况，没有发现接错或虚焊情况。接着检查程序编写，无错误显示。基本可以断定是器件损坏问题，最后更换LED指示灯后功能得以实现。
在调试LCD12864液晶显示屏时，发现屏幕虽然长亮，但是字符显示不清，检查焊接及程序均无错误后，查阅相关资料，发现其第三引脚连接电位器，可以对液晶显示屏清晰度进行调节。焊接调试过程如图4.1、4.2所示。
图4.1 焊接调试过程图
图4.2 焊接调试过程图
4.2 软件调试过程
在编制金属探测仪系统中单片机对应的执行程序过程中，应先详细调试单片机的编程平台，编程可以借助Keil4型单片机作为编程基础和工具，其中，Keil4编程工具中集合了程序的编制、链接及程序编译，编程工具使用便捷，编程效率高，满足程序编写、调试及优化等多种功能，尤其是在编写计时器的延时功能程序时，其优势更加显著，借助Keil4中内置的程序调试工具，可以极大地提升系统的编程效率和进度。程序代码编写最终通过程序编译和链接读取的方式进行，在核对没有发现错误的情况下，将其直接下载至硬件中，继续观察系统的功能性，是否可以正常显示，一旦出现问题和错误，可以再次详细检测系统的硬件和软件编写中潜在的问题。
————————————————
版权声明：本文为CSDN博主「QQ1928499906」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/QQ1928499906/article/details/149482496
|
