【《基于物联网的智慧物流模式的实现》12000字（论文）】

基于物联网的智慧物流模式的实现1.1课题需求概述 21.1.1企业需求概述 21.1.2社会经济需求概述 31.1.3消费者需求概述 31.1.4课题相关概念概述 41.2软硬件功能需求概述 51.3本章小结 62概要设计 72.1系统架构 72.1.1构建基于物联网技术的感知端 82.1.2构建基于现代通信技术的传输层 92.1.3构建基于用户需求的应用层 92.2开发环境 2.2.2开发语言 2.3本章小结 3.1硬件设计 3.1.4Y13R介绍 3.1.6无线ESP8266介绍 3.2软件设计 233.2.1软件初始化 243.2.2T—LINK物联网云平台 3.3本章小结 4测试 4.1整体效果 4.2功能模块测试 294.3测试总结 5.1总结 5.2展望 参考文献 351.1课题需求概述1.1.1企业需求概述随着电子商务兴起、市场经济的高速发展，各类企业、商业逐渐参与到第三方物流服务。随着网上购物用户量的剧增，物流产业的迅速发展，物流的运输也渐渐出现了许多新的问题和挑战。越来越多企业意识到传统的物流管理方式已渐渐跟不上现代物流的需求，传统物流耗费了企业自身大量的人力和物力。于是出现了大量的以客户为核心，通过构建多种面向客户的业务流程并支持各种形式、需求的现代化企业的业务模式物流企业。对物流企业而言，他们迫切需要降低物流成本，提高企业利润，因此就需要提高该物流的作业效率，节约人力资源并实现人力资源的充分利用，同时也要减少人为出错的可能性。智慧物流可以极大限度的降低物流业、制造业等各行业在各方面的成本，不断地为企业提高利润，减少资源的浪费。智慧物流通过射频识别、红外感应等现代化技术，可以实时获取物流过程中的各种信息并进行存储和信息交换；能够有效的整合物流信息，加强物流管理。敏捷化、可视化，全面开创智慧物流新时代。面对我国产业的不断升级和转型，加快(2)智慧物流：2014年3月召开的全国标准化工作会议标示着我国标准化改革正(3)物联网应用于物流的原理：鉴于物流企业在传统供应链中的独特位置，物流企1.2软硬件功能需求概述依据企业、社会、消费者对智慧物流的需求和毕业设计任务书的要求，本次基于物联网的智慧物流模式的实现毕业设计的功能主要有以下几点：(1)实时定位：通过GPS技术可以实现物流过程中对货物的实时定位和跟踪，如某公司为了监管业务员的行程情况而采用的GPS系统，可以通过手机监控平台实施查看业务员所在详细位置，如图1.1。业务员B业务员C(2)显示货物信息：通过RFID射频识别，获取货物的信息，并在OLED显示屏上显示出来，例如在大型企业、政府机关门禁考勤或小区门禁系统这些领域中，RFID出现的最为频繁，公司职员可以通过扫卡及时签到签退，并显示员工的信息等，如图(3)货物环境信息：利用温湿度传感器随时获取货物所处环境的温湿度，便于物流公司与消费者及时获取货物环境信息。(4)注册、登录信息查询：借助物联网平台实现注册、登录，可在电脑端和手机端随时查看物流信息和货物环境信息。如图1.3。××登录页面在这里创建您的物联网世界!1.3本章小结本章通过对课题从企业、社会经济、消费者三个方面进行需求分析后，得出了本系统需要具备的功能，进行了软硬件功能设计概述。物联网体系架构由感知互动层、网络传输层和应用服务层组成，如图1所示。感知联网技术与生活中的各行业系统联系起来，实现物物相联的效果。如图2.1。应用服务自应用服务自感知互动层网终传输层移动通信网卫星网互联网图2.1系统总体结构图2.1.1构建基于物联网技术的感知端产品编码信息产品编码信息阅读器模块某一频率信号数据交换和管理系统信息处理芯片天线天线图2.2RFID工作原理图能化的物流信息管理中心，是实现物流高效运作和实现物流服务提供商集成的技术平客户端了解RFID货品当前的具体位置，以及环境信息。同时，在运输过程中，客户信息，卸货检验后，经过读取RFID通道，将物品2.2.1keiluVision码和配置文件的生成。此外其内置的仿真器可模拟目标MCU,包括指令集、片上外围化下的程序变量。于2009年2月发布的KeiluVision4在Keil3版本的基础上引入了灵活的窗口管理系统，使开发人员能够使用多台监视器，新的用户界面可以更好的利用屏幕空间和更有效的组织多个窗口，提供一个整洁、高效的环境来开发应用程序。最新版本的Keil4支持更多最新的ARM芯片，其编译器、调试工具实现了与ARM器件的完美匹配。在本次设计中使用了keilu件在功能上没有太大的差别，软件图标如图2.3。397字节659字节(2)J-Link仿真器介绍J-Link是SEGGER公司为支持仿真ARM内核芯片推出的JTAG仿真器。配合IAREWAR,RealView等集成开发环境支持所ARM7/ARM9/ARM11,CortexMO/M1/M3/M4,CortexA5/A8/A9等内核芯片的仿真，操作方便、连接方便。如图2.4。图2.4J—LINK仿真器语言及基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。它只有32个保留字，部分的变2.2.3系统概述本系统是基于STM32的数据采集的硬件设计和软件设计。数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有着非常重要的作用[14]。本文介绍的重点是射频数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机芯片。数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机STM32来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括显示模块和串行接口部分。该系统由程序直接控制STM32芯片。RFID读卡器读取到射频卡的信息，经由串口发送给处理器。软件部分应用C语言编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。如图2.5。2.3本章小结本章主要阐述了系统架构，介绍了系统的开发环境和开发语言，并对整个系统的功能结构设计进行了阐述。STM32F103ZET6是意法半导体公司基于Cortex-M3内核设计，功能强大的一款优秀的工业级单片机124]。它是32位微控制器，有144个引脚。512K片内FLASH(相当于硬盘),64K片内RAM(相当于内存),片内FLASH支持在线编程(IAP).高达72MBOOT区，可实现串口下载程序(ISP).片内双RC晶振，提供8M外高速晶振(8M),和片外低速晶振(32K).其中片外低速晶振可用于CPU的实时时钟，带后备电源引脚，用于掉电后的时钟行走.42个16位的后备寄存器(可以理解为电池保存的RAM),利用外置的纽扣电池，和实现掉电数据保存功能.支持JTAG,SWD调试.配合廉价的J-LINK,实现高速低成本的开发调试方案.多达80个IO(大部分兼容5V逻辑),4道的12位DA输出.支持片外独立电压基准.CPU操作电压范围：2.0-3.6V.模块实物图如图3.1,引脚说明如图3.2。第16页共34页3.1.2OLED介绍(1)0.96寸OLED有黄蓝、白、蓝三种颜色可选：其中黄蓝是屏上1/4部分为黄(2)分辨率为128*64(4)中景园电子的本屏开发了两种接口的Demo板，接口分别为七针的SPI/IC兼(5)不需要高压，直接接3.3V就可以工作了。引脚介绍如表3.1,引脚说明如图3.3,模块实物展示如图3.4。引脚号引脚名称引脚说明1数据管脚2时钟管脚3地4电源本设计中温湿度传感器采用的是四针单排引脚的DHT11。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它采用了专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保其有较高的可靠性和稳定性116]。此传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，供电电压为3—5.5V。所以该产品具有超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点。DHT11传感器有超小的体积和极低的功耗，信号传输距离可达20米以上。它的精度：湿度+-5%RH、1123温度+-2℃,量程：湿度20-90%RH,温度0~50℃。DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯与同步，采用单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，MCU发送一次信号开始后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待主机开始信号结束后，DHT11发送相应信号，送出40bit的数据，并触发一次信号采集。本设计中采用三线制数字温湿度传感器DHT11。引脚介绍如表3.2,引脚说明如图3.5。模块实物图如图3.6。引脚号引脚名称引脚说明1电源2小板开关数字量输出接口3地图3.6模块实物图3.1.4Y13R介绍足2mm,存储数据量高达2的96次方以上。通过距几厘米至几米内传感器发射的无线保密性高等的优势。本设计中我采用的RFID是Y13R,工作电压为3~5.5V,温度承受超时。串口默认波特率9600,1位起始位，1位停止位，8位数据位，无奇偶校验。Y13R引脚介绍如表3.3,引脚说明如图3.7,模块实物如图3.8。引脚号引脚名称引脚说明1IIC时钟2IIC数据34567B8A9地电源图3.7Y13R图3.8模块实物图本设计中采用的GPS模块为NEO—5M—0—001,它的体积很小为16.0*12.2mm,50个通道的u-blox引擎，1百多万个有效相关器，热启动和辅助启动首次定位时间小于1秒，-160dBm的SuperSense捕获和跟踪灵敏度，具备KickStart实现加速启动，4Hz的定位更新速率。电压范围2.7V-3.6V,适用温度范围广：运行温度为-40℃-+85℃,存储温度为-40℃-+85℃。为了加强接受信号的强度，本设计还使用到GPS天线：GPSAntenna。引脚介绍如表3.4,引脚说明如图3.9,模块实物图如图3.10。引脚号引脚名称引脚说明1电源2地3串口发送脚4串口接收脚5时钟脉冲接收脚1235ESP8266是一个完整且自成体系的Wi-Fi网络解决方案，能够搭载软件应用，或通过另一个应用处理器卸载所有Wi-Fi网络功能[18]。ESP8266具有强大的片上处理和存储能力，使其可以通过GPIO口集成传感器及其他应用的特定设备，实现最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。ESP8266高度片内集成，包括天线开关balun、电源管理转换器，因此仅需极少的外部电路，且包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。ESP8266内置TCP/IP协议栈、TR开关、balun、LAN、功率放大器和匹配网络内置PLL、稳压器和电源管理组件。断电时泄露电流小于10uA,它具有超低功耗和最大集成度的优点。引脚介绍如表3.5,用脚说明见图3.11。模块实物图如图3.12。引脚号引脚名称引脚说明12高电平工作，接电源3低电平复位，高电平工作4电源5地6工作模式不接线，悬空7工作模式不接线，悬空812345678图3.12模块实物图开始开始硬件初始化否否是否读卡是结束判断是否接收到数据是图3.13程序流程图3.2.1软件初始化(1)时钟初始化行驱动，主要的时钟源有三种，即HSI(内部高速时钟信号)和HSE(外部高速时钟信号)振荡器时钟、PLL时钟。内部RC振荡器的频率为8MHz,产生HSI时钟信号，在其进行2分频后，可以用作PLL,HSE用户外部时钟、HSE外部陶瓷晶体谐振器产生只有输入时钟源达到稳定后方能使用。PLL一旦被使能便不能再更改其参数。如果将PLL的输入时钟源更改，要关闭当前的时钟源，必须先通过对寄存器(RCC_CFGR)的PLLSRC位进行配置后选择新时钟源。PLL在就绪时，时钟中断寄存器(RCC使用8MHz的晶振，将PLL值设定成9,此时STM32便以72M的速度运行。唯一变量PLL是用来配置时钟的倍频数的，当前所用的晶振为8MHz,PLL的值设为9,那么将另外，延时函数是经常使用的，为了实现延时，主要使用CM3内核处理器中的SysTick定时器，它是倒计数定时器，为24位，如果记到0,通过RELOAD寄存器对16位的GPIOx_BRR复位寄存器。式访问I/0端口寄存器，必须使用32位字。GPIOx_BR(3)串口初始化。APB2ENR寄存器第14位对应串口1,其余串口时钟的使能位均位于APB1ENR寄存器。操作之后才对外设进行配置，APB2ENR寄存器第14位便是串口1的复位控制位。4.串口控制。STM32中的串口对应USART_CR1~3控制寄存器，RXNE(读数据寄存器非空),如果将该位设为1,表示接收到了数据，并且可以将其读取出来。此时需要对USART_DR进写入0,实现直接清除。TC(发送完成),如果对该位实现置位，那么表示已经发送完USART_DR内的所有数据，倘若此位设置实现该位的清零：1)读、写USART_SR;2)向该位直接写入0。本文使用的是串口2,对应着DMA的通道7,那么相应的外设寄存器的地址也就是&USART2->DR。而将USART2_TX_BUF这个数组作为数据存储器，就向DMA_CMARx中写入&USART2_TX_BUF。传输方向是从存储器读取；在循环模式启动后，如果数据传输的数量是0,那么自动恢8位，是为了适应蓝牙的数据传输。此外，传输一半和传输(5)中断初始化核使用的中断最多256个，内核、外部中断的数量各为16个、240个，可编程中断设置共有256级。STM32并未全部使用CM3内核的所有资源，使用的中断数量共有76个，内核、可屏蔽中断分别为16个、60个，可编程的中断优先级共有16级，而串口2是可屏蔽中断，中断向量地址为0x0000_00D8。行异常。通过采用T—LINK可以实现登录、注册以及实时查看物流信息和货物所处环境的信息。如图3.14—3.17。T-LINKT-LINK设备探索应用展示开发者中心信息反馈区关注微信报警区演示入口当前时间：2017-05-0508:00:56当前时间：2017-05-0508:00:56登录演示入口使用合作网站账号登录：区关注微信报警Xc8#图3.15T—LINK登录T--T--LINK设备探索应用展示开发者中心信息反馈监控中心当前时间：2017-05-0508:00:29TUNK▼◎更新时间：2017-04-2417:30:260环境监测设备4O4车载测试更新时间：2017-02-0615:15:06更新时间：2017-02-2214:12:32113.0%v实时曲线>历史查询更新时间：2017-04-2417:30:12②②②②②序列号：723D916R7SOTAMM7◎◎◎v实时轨迹>历史轨迹v实时曲线>历史查询QQQQ◎要◎◎◎QQQ当前时间：2017-05-0507:59:27当前时间：2017-05-0507:59:27TLINK▼星⊙要0⊙中警T~LINK设备探索信息反馈监控中心应用属示西宁。3.3本章小结本章主要详细介绍了硬件设计中各个模块硬件的选用以及硬件的设计介绍，还分析了软件编程中的各个部分的初始化，将前两章概念性的设计转为了实物上的展现，更加具体的展示了本次毕业设计的内容。4.1整体效果环境的温湿度等信息。下图4.1是智慧物流的整体效果图。图4.1整体效果图时查看温湿度情况如图4.3。测试效果与预期效果对比如表4.1。温度湿度预期结果测试结果正常环境正常正常人工哈气正常正常图4.3T—LINK温湿度数据4.2.2GPS模块为了