当今科学技术发展迅速, 物联网技术也在快速迅猛的发展壮大, “物联网”已经是人们耳熟能详的词语, 也是当今科技不可或缺的重要组成部分。物流公司仓库货物进出量大, 种类繁多, 交易复杂, 以人工管理的物流方式已不能有效的带动物流市场经济的快速发展, 因此, 急需一种先进的管理技术来改变这种状况。本着为工人们减轻压力, 提高物流管理效率, 减少对劳动力的支出, 给市场带来更大的收益为目的, 物联网智能仓库分拣系统便应运而生。该项目主要实现目标是机器人代替工人来管理仓库货物, 实现货物的自动存入和取出, 工作人员只需在控制台前进行手动操作既可, 方便、简单、易操作, 而且不费力。

物联网智能仓库分拣系统分为三层物理架构:上层---数据库管理, 数据库表中列出了成千上万的货物信息, 上层平台可以对整个数据进行操作, 包括添加、删除、修改等, 当有要取的货物时, 上层点击屏幕上相应的命令就可以对货物进行存取操作, 上层通过无线网络向中间层发送要取货物的信息, 其中包含货物ID、名称及数量。中层---分拣调度平台, 当中层收到上层发过来的数据包时, 将会对其解析并将其转换成字符型数据和十六进制数据后, 通过zigbee分发给下层。下层---调度平台, 下层也通zigbee收到中层发过来的数据, 并对其判断是否是想要的信息, 如果是ID号, 就点亮相应货位上的LED灯, 并开始使用机器手进行货物抓取, 如果是字模数据, 8051单片机就调用CM12232-1液晶显示屏显示, 显示信息包含所取货物名称和货物数量。

物联网智能分拣系统被分为三层六个模块。上层为网络模块和数据设计与UI设计模块, 中层为取货信息解析模块和协调器分解模块, 下层为货物分拣模块和液晶显示模块。

上层数据库系统如果需要调度货物时, 手动选择相应的货物名及货物数量, 选择好后便可点击发送按钮通过无线网络下发到中层, 其中下发的数据包括货物名称、货物数量、货物ID。

中层分拣调度平台, 接收到上层数据后, 进行解析调度, 并将解析完的数据下发给下层。其中包含ID号和显示数据的字模。

下层通过zigbee模块接收中层的数据, 下层分为两部分, 一部分用于显示货位号, 它要获取的是ID信息, 另一部分用于显示货物信息, 它获取的是数据的字模。

CM12232-1是一种内置8192个16*16点汉字库和128个16*8点字符集图形点阵液晶显示器模块, 它主要是由行、列驱动器以及128*32位全点阵液晶显示器组成。外部接口采用并行或串行方式进行控制, 其显示区域大小为两页16 X 122全屏幕点阵, 可显示英文、数字、汉字、简单图形。工作温度为0~60摄氏度, 存储温度为-20~70摄氏度, 2MHZ频率, 16K只读存储器ROM, 总共提供128个字符 (8*16点阵) , 总共提供8192个汉字 (16*16点阵) 。LED的单点直径达到52mm, 可视距离远可达到五百米以上。

表1 CM12232-1液晶模块外形     下载原表

Zigbee是一种短距离、传输速度低的无线网络协定, 采用IEEE802.15.4标准协议的通信技术。主要特点:速度低、功耗低、成本低、复杂度低、快速、安全可靠。大多适用在远程和自动控制领域, 并且可嵌入到各式各样的设备中去。简单地说, zigbee就是一种低功耗、价格便宜的、近距离通信的无线网络技术。Zigbee的技术特点表现了它将会是无线传感器网络的最好选择, 普遍用于物联网、自动控制、监视等领域。以美国德州仪器TI公司CC2430/CC2530芯片作为代表的zigbee soc解决方案在国内各大高校企业掀起了一股zigbee技术应用热潮。

图1 CM12232-1系列与C51单片机的接线示意图   下载原图

单片机的P1.0~P1.7管脚依次连接液晶屏的DB0~DB7管脚。

单片机P3.0管脚与A0管脚连接。

单片机P3.1管脚与RW管脚连接。

单品机P3.4管脚与E1管脚连接。

单片机P3.5管脚与E2管脚连接。

液晶屏的复位管脚RET接高电平。

液晶屏VDD接+5V电源与VSS接地, 之间用20K的电阻连接起来。

1) 串口中断接收初始化

2) 液晶显示初始化

图2 CM12232-1液晶显示初始化   下载原图

上层与中层的协议要求上层每次向中层发送一个结构体数据包, 数据包中包含的数据有ID号, 货物名称, 要取的货物数量。

图3 上层与中层间的通信协议   下载原图

中层与下层协议要求中层每次向下层发送16 (字节) *13个字节。前16个字节是属于ID号, 用于点亮仓储柜相应位置上的LED灯;后16*12个字节是属于字模的, 而液晶屏显示需要的就是后面的字模数据, 所以要将前面的16个字节是不需要显示的, 我将它作为了清屏标志, 留下后面的16*12个字节, 是用于在液晶屏幕上显示的16进制数值。

图4 中层与下层间的通信协议   下载原图

由于有些字模生成工具生成的字模是不一样的, 有的偏上, 有的偏下。所以我们用的字模都是统一偏下的点阵大小为8*16的字模。

图5 英文显示测试   下载原图

中文与英文字模的区别就是字模的大小不一样。我们这里用的中文字模点阵大小为16*16的。

图6 中文显示测试   下载原图

当液晶屏显示一个字模后, 那么相应的光标也要向后移动相应的宽度, 待显示下一个字模做准备。当然还要检测字模总长度是否超过液晶显示屏的可显示区域, 显示屏的实际显示大小为16*16的, 但我这里定义的是16*12的大小, 只要长度超过12就调用清屏操作。等待下次要显示的字模数据。

图7 多字符显示测试   下载原图

测试列表如下:

表2 功能测试表     下载原表

本文液晶显示屏通过显示要取货物的名称和数量信息, 帮助仓库管理人员更好的管理仓库货物。机械手完成取货后, 下层管理平台会向中间层提交货物提取完毕信息, 中间层收到信息后, 并转发给上层管理平台, 上层收到信息后, 显示货物已提取完毕, 并从原有的总货物数量中减去已取完货物的数量, 这就是物联网仓库管理系统管理货物的一个环节, 通过显示屏的显示, 大大提高了人工操作的便捷性。