【正文】 .......................................... 26 總 結 ................................................................................................... 29 致 謝 ..................................................................................................... 30 參考文獻 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 基于 ARM 架構的單片機開發(fā)智能倉儲系統(tǒng)中的傳感采集單元 1 第一章 緒論 智能倉儲的開發(fā)背景及前景 隨著計算機的廣泛應用 ,雖然目前很多的公司已經 將計算機應用于日常辦公 ,但是對于數(shù)據的采集方式還是會用紙張記錄、然后手工輸入到計算機的方式進行管理。因為畢竟是人力 的輸入 ,出錯在所難免 ,浪費時間 ,準確率還比較低 ,對人力資源來說造成了浪費。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展 ,倉庫必然會越來越大 ,貨物會越來越多 ,種類也會越來越多。倉庫管理越來越復雜 ,企業(yè)的資金投入會增多。對于出庫 ,入庫而言 ,安全因素已經值得重視了。傳統(tǒng)的人工管理倉庫模式已難以滿足倉庫管理的出入庫速度快、準確度高的要求了 ,那么這些缺點將會影響企業(yè)的日常運行 ,成為制約企業(yè)發(fā)展的一大障礙。 目前我國許多的企業(yè)倉儲管理有這幾點缺陷 : (1)因為是人工搬運 ,空間利用不足 ,分布不合理 ,基本的設施不健全 ,同時不能及時的反饋當前的信息。 (2)倉庫中的存貨多 ,企業(yè)難以消化 ,從而產生惡性循環(huán) ,導致企業(yè)的看護這些無用的資源經濟成本變多。 (3)物品入庫出庫時 ,需要人工記錄 ,過程復雜 ,容易出錯 ,造成企業(yè)不必要的資源浪費。 (4)倉庫存儲系統(tǒng)的不完善 ,浪費大量的人力資源 ,需要雇傭更多的人 ,對于一個企業(yè)的長遠發(fā)展來講 ,倉儲管理型的人才是必須有的。 由此可見對于運用智能倉儲來管理這些勢在必行 ,而且這也將為倉庫管理帶來前所未有的改變 ,它不僅僅可以帶來意想不到的經濟效益 ,同時也會為企業(yè)的快速發(fā)展提供無限的潛力。是否用智能倉儲來管理倉庫已經成為一個企業(yè)現(xiàn)代 化的標志之一。它之所以能給企業(yè)好的效益 ,其主要體現(xiàn)在： (1)智能化管理一方面節(jié)省了時間提高了工作效率 ,減少了人員方面的分配 ,同時也降低了出庫入庫時的出錯率 ,間接地減少了企業(yè)的開支 ,相對的增加了企業(yè)收入。 (2)倉庫的管理操作自動化和信息的電子化 ,全面提高了倉庫的管理水平 ,更有利于企業(yè)未來的發(fā)展。 基于 ARM 架構的單片機開發(fā)智能倉儲系統(tǒng)中的傳感采集單元 2 對于我國智能倉儲的發(fā)展 ,筆者特意參考了一些資料書籍 ,發(fā)現(xiàn)近幾年隨著智能倉儲的發(fā)展逐步成熟 ,我國電商發(fā)展的迅猛增長 ,對于智能倉儲的發(fā)展未來幾年內將呈井噴似的增長。 20202022 年中國智能倉儲行業(yè)市場規(guī)模發(fā)展預 測 年份 市場規(guī)模 (億元 ) 2020 518 2020 622 2017 746 2018 896 2019 1080 2020 1295 通過表格我們知道 ,對于未來幾年的智能化倉儲管理發(fā)展將進入白熱化的程度 ,一個好的智能倉儲系統(tǒng)將會為一個企業(yè)的發(fā)展乃至國民經濟的提高 ,起到非常大的積極作用。 在當今高速信息時代 ,一方面我們要開發(fā)出好的應用管理軟件 ,另一方面我們更應該建立完善的專業(yè)性的人才培養(yǎng)機制 ,使高水平的人才在實際工作中運用自身的知識去操作設備 ,提高倉庫存儲的利用率 ,讓他們根據企業(yè)的實際情 況對貨物的信息及時反饋 ,做到用時少、速度快、精確度高的安排倉儲物資 ,從而提高企業(yè)的效率。 論文中的一些術語解釋 Linux: Linux 是一種類 Unix 操作系統(tǒng)。它是免費的并且開放源代碼的 ,可以支持多用戶操作的網絡操作系統(tǒng)。并且它可以安裝在各種計算機硬件設備中 ,從我們周邊的手機、平板、無線路由器 ,到臺式計算機和超級計算機 ,比如我國的天河 2 號 ,內部也是 Linux 系統(tǒng)。 ZigBee:ZigBee 是基于 標準的低功耗局域網 協(xié)議 。主要適合用于自動控制和遠程控制領域 ,可以嵌入各種設備 ,是一種低功耗的近距離無線組網通訊技術 (與藍牙相似 )。 A9: ARM CortexA9 是基于 ARMv7A 架構的應用處理器。本項目CoretexA9 選用的 CPU型號為三星公司出品的 exynos4412, 它是三星公司的第一款擁有四核的處理器。據有關部門的測試 ,同樣 CPU 的性能下 ,此款產品的性能更優(yōu)越 ,耗能更低。 (本論文中出現(xiàn)的 A9 均為 ARM CortexA9 處理器的 簡稱 ,所用的是南京華清遠見的 FS_4412 開發(fā)板 ,FS_4412 開發(fā)平臺采用的就是 Exynos4412 基于 ARM 架構的單片機開發(fā)智能倉儲系統(tǒng)中的傳感采集單元 3 處理器 ) M0：基于 ARM CortexM0 內核的 LPC11C14 是 ARM CortexM0 系列低功耗、低成本的 32 位處理器。 集成了多種傳感器、 RFID、 ZigBee、 OLED 顯示模塊等。 (本論文中出現(xiàn)的 M0 均為 ARM CortexM0 處理器的簡稱 ,所用的是FS_11C14 開發(fā)板 ,FS_11C14 開發(fā)板是基于 LPC11C14 微控制器 ARM CortexM0內核 ) 論文的研究內容 研究的內容 智能倉儲系統(tǒng)由 A M0、 Linux、 ZigBee 等技術的結合。通過 M0 上的傳感器實時收集倉庫里的信息 (濕度 ,溫度 ,光感數(shù)據等信息 ),然后通過 ZigBee 無線網絡傳輸?shù)?A9 上 (運行 Linux 系統(tǒng) )。 A9 收集到數(shù)據后進行分析 ,反饋到 PC 機上 ,通過在 PC 機上 構建嵌入式 web 服務器并且在頁面上設置按鈕 ,那么用戶在 pc 機操作按鈕就進行遠程監(jiān)控和管理倉庫了 ,A9作為智能倉儲系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和服務器端 ,而用戶借助于 PC 機可以實現(xiàn)倉庫的內部環(huán)境智能控制和工作人員的遠程監(jiān)控。本文主要介紹的是個人負責的在 M0 上的數(shù)據的收集和處理 ,由于篇幅限制 ,省略寫對 A9 和 PC 機如何工作的介紹。 本項目共分三個模塊 ： 如圖 圖 三個模塊 基于 ARM 架構的單片機開發(fā)智能倉儲系統(tǒng)中的傳感采集單元 4 第二章 主程序的設計 系統(tǒng)框架 M0 進行實時采集和處理環(huán)境參數(shù) ,例如溫度、濕度、光感數(shù)據 ,進行物品刷卡 ZigBee 模塊把采集到的環(huán)境參數(shù)或物品信息發(fā)送給 A9 A9 的 M0 線程負責接收環(huán)境參數(shù)或物品信息 ,激活數(shù)據庫線程對數(shù)據庫進行相應的處理 ,然后如果是環(huán)境參數(shù)則對環(huán)境參數(shù)進行判斷處理 web 服務器 ,使用戶通過網 絡利用 pc 機進行監(jiān)控。 pc 機的 web 頁面上設置控制按鈕 ,對 M0 進行控制，監(jiān)控設備識別用戶指令并進行相應動作 M0終端設備的詳細工作流程 M0 終端上各個設備 ,包括系統(tǒng)定時器、 GPIO 口、 SPI、UART、 I2C 等設備 ,配置系統(tǒng)滴答定時器設置其終端為 1 毫秒 ,進而配置中斷處理函數(shù)精確到 1 秒。第一次采集信息用于在 M0 終端的液晶屏上顯示。 ,在沒有外部中斷 (ZigBee 接收數(shù)據中斷、 RFID 刷卡中斷 )的情況下主要執(zhí)行環(huán)境數(shù)據的采集、 M0 終端液晶屏的數(shù)據顯示和數(shù)據 打包發(fā)送給 A9 服務器 ,這時因為 M0 終端還沒有收到 A9 服務器發(fā)送過來的指令 (即ZigBee 接收數(shù)據中斷函數(shù)還未執(zhí)行 ),所以 M0 終端初始模式為自制控制 (即 M0 終端未受到 A9 服務器命令控制而采取自我環(huán)境監(jiān)測、異常報警等 )； RFID 刷卡時 ,其它數(shù)據正常采集 ,RFID 中斷函數(shù)同時對磁卡數(shù)據進行采集校驗數(shù)據有效性并發(fā)送給 A9 服務器； ZigBee接收數(shù)據中斷產生時 ,其它數(shù)據正常采集 ,ZigBee接收數(shù)據中斷處理函數(shù)接收 A9 服務器發(fā)送過來的指令 ,執(zhí)行不同的設備 ,同時 M0 終端切換為 A9 服務器控 制 M0 終端模式； ,我們對異常行為進行的可能性進行了評估、假設。當 A9 服務器異常 (即 A9 服務器不能正常給 M0 終端設備發(fā)送指令 )時 ,M0 終端在 30 秒內未接收到 A9 服務器發(fā)送過來的指令時自行切換到 M0 終端自制模式 ,對當前環(huán)境進行檢測、判斷是否異常決定是否打開蜂鳴器報警。 工作流程圖 如圖 基于 ARM 架構的單片機開發(fā)智能倉儲系統(tǒng)中的傳感采集單元 5 C o r t e x M 0 初 始 化數(shù) 據 是 否 有 效打 包數(shù) 據采 集 數(shù) 據Z i g B e e 發(fā) 送數(shù) 據溫 度 、 濕 度 、 光 度 、 三軸 加 速 度 、 電 量 、 A D C主 程 序（ w h i l e ）Y E S拆 包 數(shù) 據采 集 磁 卡 數(shù) 據Y E S數(shù) 據 是 否 有 效Y E SY E S關 閉 M 0 自 動 控 制 ，改 為 A 8 M 0 控 制風 扇 蜂 鳴 器L E D 數(shù) 碼 管不 同 命 令 控制 不 同 設 備Z i g B e e 接 收數(shù) 據 中 斷M 0 自 動控 制打 開 M 0 自 動 控制 且 數(shù) 據 有 效風 扇蜂 鳴 器不 同 命 令 控制 不 同 設 備Y E SN ON ON OY E S輪 詢 刷 卡 圖 1. 工作流程的程序代碼 開發(fā)板的初始化 InitSys()。 //系統(tǒng)初始化 ,讓 M0 芯片跑起來 InitTimeFlag()。 //定時時間標志位 InitAllSensor()。 //初始化所有的傳感器 InitAllDevice()。 //初始化外圍設備 InitControl(TitileBuf)。 //初始化按鍵控制 ,傳參標題頭 TitileBuf Team_Logo()。 //顯示開機界面 void InitSys(void) { SystemInit()。 //系統(tǒng)初始化 GPIOInit()。 //IO 初始化 InitDelay(48)。 //初始化延時滴答定時器 init_timer32(0, 480000)。 //初始化 32 位定時器 10ms NVIC_SetPriority(TIMER_32_0_IRQn, 0)。 //映射 32 位定時器中斷 enable_timer32(0)。 //使能 32 位定時器 UARTInit(115200)。 //設置串口波特率 NVIC_SetPriority(UART_IRQn, 2)。 //映射串