仓储系统采集终端设计,仓储管理论文

仓储系统采集终端设计,仓储管理论文【题目】【第一章】【第二章】【第三章】【第四章】【第五章】仓储系统采集终端设计【结论/以下为参考文献】第五章系统采集终端设计物联网仓储管理系统的信息采集终端主控制器使用的是恩智普公司生产的LPC11C14芯片，这是一款ARM系列的32位低功耗处理器，工作频率能够到达50MHZ能够知足RFID刷卡系统和各传感器对工作频率的要求。主要负责仓库信息采集、信息发送，对信息处理中心Cortex-A8发出的命令进行传感器响应。相关信息主要包括温度、湿度、光感强度、货物进出刷卡信息、三轴加速度〔防盗〕和传感器电池电压信息。信息处理中心和信息采集中心的通信采用Zigbee通信，具有非常良好的网络拓扑构造。由于中心处理器管理着多个仓库，连接着信息采集终端，Zigbee通讯完全能够知足这种网络拓扑要求。Cortex-M0和Cortex-A8之间首先是由双向SPI总线进行信息传输，然后利用UART转换芯片SC16IS752,为信息处理中心节省了一个USB串口。5.1Cortex-M0相关配置在连接串口的之前，要完成M0相关的配置第一步：在指定的目录下安装keil软件。安装USB串口驱动PL-2303DriverInstaller.exe和USB转串口驱动程序CP2101_Drivers.exeCygnalIntergrate.exe.安装完成后重启电脑。第二步：安装colink驱动程序ColinkExUsbDriver-1.1.1.exe,途径不能修改。安装完成后，单击project选项，选择OptionsforTarget选项，在弹出的对话框中选择Debug,在新弹出的页面上选择CooCoxDebugger选项。然后完成对Colink的配置，单击Setting选项，在Port端口选项中选择SWD选项，在Adapter选项中选择单击ColinkEx.完成配置后点击OK退出。能够通过Colink来将程序下载到目的板MCU的Nandflash里，配置时要保持与Debug配置的一致。单击Settings,弹出一个界面，在该界面上单击ADD,将LPC11XXFlash参加并选择。将一个完成好的工程文件在MDK界面下运行。完成以上安装就能够将程序烧写进Cortex-M0了。5.2Zigbee模块配置安装软件ZigbeeCfg_V1.07软件，把USB数据线的一端接在USB-UART上，另一端接在PC机的USB端口上，然后重启Cortex-M0实验板，单击Zigbee选项选择turnonotherfan.打开Zigbee的配置项，单击重新扫描项，打开串口测试设备类型。如以下图：单击ZIG按钮出现如下界面按上图填充完毕，单击获取信息按钮，弹出如下页面。参照Zigbee内的参数进行信息填充。实验板上的本地网络地址应该与Zigbee的目的网络地址一样。PanID必须是一样的，通道号也应该是一样的。配置完成后，重新给实验板上电，把USB数据线的一端接到PC机上，另一端接到独立Zigbee上，假如发现实验板上的Zigbee显示灯一直亮灭，并且独立的Zigbee接收数据灯也一直亮灭，则表示配置成功。用测试程序调试Zigbee,此时能够通过Zigbee接收从Cortex-A8上发送来的命令。[39‐40]5.3Cortex-M0主程序信息采集中心的主程序由一个信息采集模块和两个中断组成，两个中断模块分别是刷卡货物出入库中断和Zigbee数据中断[39‐40].主程序While〔1〕中不停的循环采集信息，并监听能否产生中断，当出现RFID刷卡货物出入库中断时，然后判定卡片的身份和优先级，假如卡片的信息有效，身份辨别成功，LCD液晶显示器出现提示信息，通过五键操作杆来选择入库货物的种类和数量，当输入信息完成后，操作五键操作杆选择退出，信息自动填充构造体。通用构造体共为填充内容包括商品编号、商品出库或者入库，操作的仓库的编号、出入商品的数量。采集信息模块，管理温湿度传感器、三轴加速度传感器、电池电量等传感器实时采集，然后将采集到的信息填充到构造体中，构造体如下：数据填充完毕后，通过Zigbee将数据发送给信息处理中心，并检查该组数据能否超过各个警戒线，假如超过M0将控制警报器响起并打开风扇。当Cortex-Mo收到来自信息处理中心的控制信息时，这个信息会以通用构造体的形式通过Zigbee传送，当主程序接收到信息时，会出现Zigbee中断，将数据包信息解析，接触M0对外围设备的控制权，改为由A8发出命令，根据命令的不同控制风扇开关、LED开关、数码管内容显示和警报器的开关。信息处理中心与信息采集中心之间的信息通讯的详细经过：当信息处理中心要将填充好的构造体传送给信息采集中心，会首先建立分享内存和链表来存储要操作的设备和设备状态，然后利用时钟分频的定时器定时1S,当定时器时间到的时候，进行串口的读操作，看能否有信息传送过来，进行奇偶校验，在判定数据的类型，假如是存放的是货物进出信息，则信息来自刷卡中断，读取构造体内信息并唤醒数据库线程，更新数据库内的数据信息。假如是环境信息，则信息来自信息采集中心的环境采集模块的，假如环境数据没有超过环境条件的警戒线，则唤醒GPRS、LED、Beep线程将信息传递给移动终端。假如环境数据超出环境条件的警戒线，则更新设备链表的信息，并将计数器清零。当定时器时间到的同时，链表中假如出现超时没有进行操作的设备，会经该设备从链表中伤处，然后所有设备时间计数器加一。5.4信息采集中心功能模块介绍5.4.1DHT11温湿度传感器DHT11是一款反响快、成本低、温湿度测量范围大、抗干扰能力强的数字式温湿度传感器，输出含有数字信号校准，主要含有一个8位的单片机、一个NTC测温原件和一个电阻式感湿原件。原理图如下：由于DHT11传感器使用的是单总线通信方式，即与外界进行数据交换仅采用一根数据线，所以DHT11连接在Cortex-M0的GPIO端口。但Cortex-M0和DHT11不存在信息交换的时候总线将进入闲置状态，此时DPIO处于高电平状态，DTH11只要主从一种形式，即cortex-M0呼叫DTH11,DHT11进行应答形式。Cortex-M0访问DHT11时应遵守其固有的单总线序列。当呼叫序列出现错误，DHT11将不能响应Cortex-M0.Cortex-M0和DHT11之间一次能够传输40位数据，例如0011010100000000000110000000000001001101.头八位表示湿度的整数位，第二个八位表示湿度的小数位，第三个八位表示温度的整数位，第四个八位表示温度小数位，第五个八位表示校准位,即前四个八位数相加后结果去末八位.将四个八位数相加后得到01001101=35H即为53%RH,温度为00011000=18H=24度。DHT11开场时处于闲置状态，GPIO线为高电平，当Cortex-M0发出一个低电平常，表示开场接收信息，DHT11从开场的的低功耗形式转入高功耗形式，迅速将40bit的数据信息发送出去，并进行下一次信息采集。由数据时序图可知，DHT11第一次发送的温湿度信息总是上一次采集的信息，所以要进行屡次采集，防止两次温湿度测量相隔太长的时间而造成较大的误差。第一步：由于DHT11有一个电阻式感湿原件，在芯片上电以后需要有1S的等待时间，来使电阻值稳点，在这里期间Cortex-M0不发送任何指令，然后DHT11会采集温湿度的数据信息，存入指定托存器，DTH11的DATA引脚在不停的检测能否有外部信号产生。第二步：Cortex-M0的GPIO端同时输出低电平，并且将低电平的时间保持18微秒以上，然后把GPIO的状态改为输入状态，此时电平变为高电平，DHT11的DATA电平也变成高电平，Cortex-MO进入接收状态等待DHT11的信息发送。第三步：当Cortex-M0通过GPIO端口发送低电平信号时，DHT11的DATA就能够检测到，当低电平信号结束以后，DHT11的DATA引脚会输出80微秒的高电平信号给GPIO端，作为回应。第四步：DHT11的DATA将托存器中存储的40位温湿度信息输出，Cortex-M0根据GPIO高低电平的变化来接收这40位数据，持续50微秒的低电平再持续28微秒的高电平表示输出0,持续50微秒的低电平然后再持续70微秒的高电平，表示输出1.5.4.2光照强度传感器ISL29003是一款16位集成ADC和I2C标准接口的光敏传感器，连接在Cortex-M0的I2C总线上，内部含有50HZ至60HZ的人工闪烁光源，在正常操作的经过中，功耗消耗约为300?a,还有一种低功耗形式，在I2C接口控制降低功耗，此时功耗小于1a,ISL29003支持一个硬件中断，需2.5V电压提供支持。ISL29003包含两个二极管，一个为光敏二极管、一个为红外二极管，这两个二极管的光谱是相对独立的，二极管将光转换成电流，然后通过16位的模拟转换器ADC将电流再转换成数字并输出。ISL29003共有8个8位托存器能够使用，华而不实两个托存器存储高、低阀值，当光照超过或低于阀值，例如照相机闪光灯曝光，会引起硬件中断，华而不实四个托存器为只读托存器，两个只读存储器存储光照强度值，另两个只读托存器用于计数，一个为ADC近期一次的输出值，一个为以前技术的集成。I2C接口的地址为内部固定地址1000100.当发送条件知足的时候，接收读/写命令，芯片会比照第一次收到的7位信息。以下图为读时序和写时序。Cortex-M0的I2C端口与ISL29003相连以后，进行I2C初始化，ISL29003开场循环将光照强度信息写入写托存器，I2C端口通过高低电平的变化读取采集到的光照强度信息，存入Cortex-M0和Cortex-A8通用构造体。5.4.3三轴加速度传感器三轴加速度传感器采用MMA7455芯片，该芯片是由飞思卡尔公司生产的。与Cortex-M0采用I2C进行信息传递，所以在进行连接后要首先进行I2C总线初始化。然后进行芯片初始化，进入acc_init〔〕函数，调用acc_read〔〕函数进行读操作，三轴的数据分别存放在三个不同的托存器，只具备读权限。读取数据时，要先将上次数据清空，然后移位存储后读取。三轴加速度传感器的电路图如下：5.4.4RFID刷卡货物登记系统RFID刷卡货物登记系统，采用CY-14443A系列的射频读写器，该模块支持UART、I2C和SPI三种接口，考虑到传输效率和产生中断的时钟分配问题，本系统采SPI接口连接方式。初始化默认自动寻卡形式。[41-42]当卡片靠近辨别区，会自动的产生中段信号。该模块采用内置天线，进而具有高集成度，缺点是没有外置天线的高敏感度，辨别距离在6厘米以内，[43-45]但大大减小了所占面积。该芯片有内置的读写程序，读写经过可直接调用函数完成。功能框架图如下：连接图如下：由于采用SPI连接方式，