鄧 濱， 張 瑾， 鐘沁銳， 樂(lè)任天， 童 新

(1.蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241006； 2.西安文理學(xué)院 信息工程學(xué)院，西安 710065)

隨著國(guó)家近幾年來(lái)對(duì)職業(yè)教育的重視，各院校加大了對(duì)學(xué)生技能能力的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生參加各類技能大賽.訓(xùn)練和參賽期間經(jīng)常采買電子元器件，但在使用過(guò)程中，出現(xiàn)了各種問(wèn)題，如每次采買人不同、種類多、數(shù)量不定，紙質(zhì)領(lǐng)用記錄混亂不利于查詢，可反復(fù)利用的高端器件、傳感器等無(wú)法及時(shí)回收等，造成了資源的浪費(fèi).本文設(shè)計(jì)一個(gè)小型元器件智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)[1-3]，管理人員通過(guò)該系統(tǒng)可集中管理元器件出入庫(kù)，及時(shí)掌握元器件的存儲(chǔ)情況，按需購(gòu)買元器件，提高元器件流通性及利用率.

1 總體方案設(shè)計(jì)

圖1 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖1所示，上位機(jī)采用C#進(jìn)行出入庫(kù)信息處理，實(shí)現(xiàn)整機(jī)聯(lián)調(diào)，上位機(jī)與各儲(chǔ)存單元之間采用低成本高可靠性的LIN總線進(jìn)行通訊，主節(jié)點(diǎn)用于控制LIN總線，從節(jié)點(diǎn)在主節(jié)點(diǎn)的命令下通過(guò)從LIN總線發(fā)送數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)最多可擴(kuò)展至15×15=225個(gè)存儲(chǔ)單元.

2 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體硬件描述

電子元器件總類繁雜，大小不一，為方便存儲(chǔ)，采用不同大小的存儲(chǔ)盒.每個(gè)獨(dú)立的盒子配有從機(jī)模塊、燈光提示和開(kāi)鎖機(jī)構(gòu)，方便取件人取件.因?yàn)椴捎肔IN總線進(jìn)行通訊，這些存儲(chǔ)盒可以根據(jù)場(chǎng)地任意需求堆疊，方便擺放.

2.2 電源電路設(shè)計(jì)

圖2 單元模塊供電電路

智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)采用成品開(kāi)關(guān)電源，將220 V轉(zhuǎn)12 V安全電壓給每個(gè)單元進(jìn)行供電.在每個(gè)模塊中利用12 V給門鎖機(jī)構(gòu)和LIN總線供電，利用電源轉(zhuǎn)換效率較高LM256構(gòu)成的DC/DC降壓電路，將12 V降至5 V給LIN芯片供電，再利用穩(wěn)定性較好的ASM1117線性穩(wěn)壓芯片將5 V降至3.3 V給各單元模塊主核心供電(圖2).

2.3 LIN網(wǎng)絡(luò)物理層驅(qū)動(dòng)

本智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的核心為L(zhǎng)IN網(wǎng)絡(luò)，為了保證LIN網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性、有效性，采用了專業(yè)的LIN總線物理層收發(fā)器TJA1020來(lái)搭建LIN網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(如圖3).

圖3 TJA1020集成芯片構(gòu)成的LIN通信電路

2.4 LIN網(wǎng)絡(luò)終端控制器設(shè)計(jì)

LIN網(wǎng)絡(luò)[4]在理論上可以進(jìn)行無(wú)限級(jí)聯(lián)，但在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，受到LIN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)內(nèi)阻的影響，最大只能級(jí)聯(lián)15個(gè).為了開(kāi)辟更多的節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了“LIN網(wǎng)絡(luò)終端控制器”，其主要的作用是：

(1)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間的連接，用一個(gè)母網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)控制一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)；理論上只要終端控制器的處理能力足夠大，我們可以無(wú)限制地?cái)U(kuò)充節(jié)點(diǎn).

(2)實(shí)時(shí)訪問(wèn)“智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行上傳和下載.

(3)對(duì)子網(wǎng)絡(luò)中所有的倉(cāng)盒的數(shù)據(jù)監(jiān)管和轉(zhuǎn)存.

(4)另外終端控制器上設(shè)有兩個(gè)指示燈，一個(gè)是對(duì)LIN網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)進(jìn)行顯示，方便后期維護(hù).另一個(gè)燈是開(kāi)門指示，用于提示器件盒位置.

因其處理的數(shù)據(jù)量大，采用128 kb Flash的STM8S208RB單片機(jī)[5]為主核心(圖4).

2.5 倉(cāng)盒控制部分設(shè)計(jì)

倉(cāng)盒控制部分是系統(tǒng)最基本的部分，其作用是通過(guò)節(jié)點(diǎn)向數(shù)據(jù)庫(kù)上傳當(dāng)前倉(cāng)盒中的器件型號(hào)、庫(kù)存量、所在位置等數(shù)據(jù)，接收節(jié)點(diǎn)上的控制信號(hào)來(lái)完成開(kāi)閉鎖、故障提示、門開(kāi)提示等功能.倉(cāng)盒控制部分需要處理的數(shù)據(jù)量較小，該控制電路采用成本低廉的STM8S103F3P6單片機(jī)為核心(圖5).

圖4 LIN網(wǎng)絡(luò)終端控制器設(shè)計(jì)

圖5 倉(cāng)盒控制部分電路設(shè)計(jì)

3 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目中所有的調(diào)式功能均基于C#[6]上位機(jī)實(shí)現(xiàn).在搜索界面輸入想要的器件名稱點(diǎn)擊查詢即可查看到器件的數(shù)量且器件所在的器件盒會(huì)打開(kāi)，在管理界面可以實(shí)現(xiàn)器件錄入、庫(kù)存檢查、領(lǐng)取人員查看以及庫(kù)存器件不足提示，因此在單片機(jī)模塊部分程序主要是進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)的建立.部分程序如下：

定義系統(tǒng)核心變量程序

∥#definemaster_lin ∥作為主機(jī)模式串口設(shè)置.

∥#defineautomatic_resynchro∥是否確定為從同步模式.#define rec_version_1_x

u8master_lin_fg=0; ∥實(shí)現(xiàn)主機(jī)還是從機(jī)的選擇宏.(0為主機(jī))

u8master_send_fg=0; ∥發(fā)送標(biāo)志位

u8send_linorder_fg=0; ∥主節(jié)點(diǎn)命令選項(xiàng).

u8 slave_3_send_fg=0;∥從機(jī)端.從機(jī)作為發(fā)布節(jié)點(diǎn).

u8slave_nodereply_fg=0;∥從機(jī)節(jié)點(diǎn)回復(fù)選項(xiàng).

從機(jī)端定義發(fā)送從機(jī)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)部分程序

case 0x34:

version_num=0x00;∥LIN協(xié)議

data_send[0]=0x01;∥發(fā)送第一位數(shù)據(jù)內(nèi)容

data_send[1]=0x02;

data_send[2]=0x03;

data_send[3]=0x04;

data_send[4]=0x05;

data_send[5]=0x06;

data_send[6]=0x07;

data_send[7]=0x08;

break;

發(fā)送LIN數(shù)據(jù)，把LIN通信協(xié)議集合起來(lái)，進(jìn)行發(fā)送.

void serial_3_send(void)

{

u8i=0;

UART3_SendBreak();∥發(fā)送斷開(kāi)符

sync_field();∥發(fā)送同步數(shù)據(jù)信號(hào)

protected_field(ID_data);

for(i=0;i

{

UART3_SendData8(data_send[i]);∥發(fā)送串口數(shù)據(jù)

while(UART3_GetFlagStatus(UART3_FLAG_TC)==RESET);∥等待發(fā)送完成

}

if(version_num==0x01)∥根據(jù)LIN版本操作校驗(yàn)和數(shù)據(jù)值,是在運(yùn)行的事情確認(rèn)的

{

data_send_check_2_x();∥發(fā)送校驗(yàn)和場(chǎng)}

else

{

data_send_check(); ∥發(fā)送校驗(yàn)和場(chǎng)}

4 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于Blend for Visual Studio 2013平臺(tái)開(kāi)發(fā)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)[7]，負(fù)責(zé)與LIN網(wǎng)絡(luò)管理終端的數(shù)據(jù)交互，采買元器件先完成入庫(kù)操作，使用者完成出庫(kù)操作，系統(tǒng)記錄信息.管理人員可以查詢庫(kù)存及出入庫(kù)記錄，及時(shí)掌握元器件存儲(chǔ)情況，按需購(gòu)買元器件，提高元器件的使用率.上位機(jī)界面見(jiàn)圖6～圖9.

圖6 上位機(jī)操作界面

圖7 入庫(kù)信息表

圖8 出庫(kù)信息表

圖9 庫(kù)存信息表

5 結(jié)語(yǔ)

基于LIN總線的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，散亂不易整理的元器件可存儲(chǔ)在大小不同的存儲(chǔ)盒里，方便用戶取用，上位機(jī)的設(shè)計(jì)方便管理人員查看單元格內(nèi)的元器件種類、數(shù)量、出入庫(kù)情況，為元器件采購(gòu)和追回提供依據(jù).采用單元任意堆疊和級(jí)聯(lián)的方式，可根據(jù)需要隨時(shí)添加減少存儲(chǔ)盒，提高了系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性.

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 符川頁(yè).電子元器件倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目管理的研究與實(shí)施[D].上海：復(fù)旦大學(xué),2009.

[2] 沈雯.淺析如何開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室耗材管理工作[J].中外企業(yè)家,2013(35):54+65.

[3] 于海燕.電子元器件的使用管理與控制[J].科技信息,2010(18):388-389.

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