引言隨著信息化和商業的發展，企業必須運用科學的信息技術對企業進行管理，從而提高倉庫管理的效率。因此設計的智能倉庫管理系統智能化去管理倉庫還是非常必要的,文章中對系統基本信息管理、貨物入庫、貨物出庫、庫存管理、系統日志等功能進行了分析和設計。它既能保證對商品信息的實時準確掌握，又能節省時間和人力成本。它還可以有效地管理倉庫中的貨物，減少人工失誤造成的損失。第1章基于物聯網的倉庫管理系統整體設計1.1系統總體需求根據企業調研的需求本系統的設計主要包括以下幾個功能:貨物基本信息管理主要負責貨物信息的編輯、刪除和添加；庫存管理包括對商品數量的查詢；人員管理是對進入和離開的員工進行登記、查詢等操作；出入庫貨物的主要是對出入庫貨物進行狀態和數量的記錄；該系統功能齊全，操作方便，實用性強，可以提高公司倉庫管理的效率。1.2系統功能需求分析1.2.1基本信息管理需求分析基本信息管理應該具有多個信息管理功能，通過這個功能，管理員可以對倉庫中的商品信息進行刪增改查，使信息管理工作更加方便、高效、準確;倉庫管理系統層級如圖1-1所示，員工管理包含在圖1-2中。圖1-1倉庫管理系統層次圖圖1-2人員管理過程層次圖1.2.2出入庫管理需求分析出入庫貨物模塊應具有出入庫貨物的相關功能，用戶可以通過該功能記錄商品入庫和出庫的詳細信息，與人工操作相比，在很大程度上保證了貨物進出倉庫的準確性，貨物入庫及入庫管理流程圖如圖1-3所示。圖1-3貨物出入庫管理過程層次圖1.2.3庫存管理需求分析庫存管理可以根據貨物名字、產地、商品數量和其他的條件字段來查詢，用戶通過庫存管理可以很方便的查找到商品的入庫數量和倉庫明細；庫存管理的層次結構如圖1-4所示。圖1-4庫存管理層次圖1.2.4系統基本設置需求分析基礎倉庫信息管理應該具備若干信息管理功能包括貨物、倉庫、生產場所等，通過該功能員工可以對這些倉庫中的貨物信息進行刪除、增加、修改、查詢等操作，大大提高了貨物倉庫管理的效率。員工管理倉庫中的員工，確保員工信息的準確性和完整性，也保證了倉庫的安全性。1.3業務流程分析1.3.1總體業務流程分析RFID的核心部分是電子標簽，當供應商帶來貨物并需要進行入庫操作時工作人員應先制作電子標簽。進入倉庫時貨物上的電子標簽被倉庫門上的讀卡器掃描，一旦電子標簽被掃描主機將自動更改庫存。一旦貨物進入倉庫員工就可以實時監控有關貨物的信息以及它們在系統中的存儲位置。當需要出庫時工作人員可以根據貨物在系統中的存放位置快速找到貨物，使用手持終端閱讀器讀取貨物上的電子標簽進行入庫操作。1.3.2入庫業務流程分析貨物由供應商發貨工作人員會根據表格對貨物進行檢查，看貨物是否符合表格要求，如果貨物不符合表格要求，他們需要和供應商溝通解決問題。當貨物與單證上注明的貨物一致時，接收貨制作電子標簽并粘貼在貨物上準備入庫，倉庫門口有一個固定的RFID讀取器，讀取器可以檢測存儲在IC卡上的商品信息并將存儲在IC卡上的商品信息輸入ACCESS數據庫。入庫業務流程如圖1-5所示。圖1-5入庫管理業務流程1.3.3出庫業務流程分析當貨物出倉時一定要先確定貨物出倉，然后通過倉庫管理系統確定貨物的位置并進行提貨，員工通過RFID手持式讀卡器掃描待出運貨物的IC信息，確認所選貨物與待出運貨物的一致性。如果貨物信息不一致將會重新提貨。如果選中的貨物信息與需要導出的貨物信息一致，則狀態發生改變發貨成功。系統會自動記錄貨物的發貨記錄，并刷新存儲在ACCESS數據庫中的貨物數量信息。出庫業務流程如圖1-6所示。圖1-6出庫管理業務流程1.3.4庫存查詢流程分析進行貨物庫存查詢時先選中菜單鍵然后選擇里面的查詢，查詢界面會有一個選擇查詢條件的下拉框，這時就可以選擇ID或者生產地或者名稱進行貨物查詢。業務流程如圖1-7所示。圖1-7庫存查詢流程圖1.4設計任務及要求1.4.1任務和要求內容(1)這三個按鍵分別是注冊鍵、菜單鍵和撤銷鍵，只有已完成注冊在ACCESS數據庫中有數據的IC卡刷卡才有效否則刷卡時會顯示無效卡。(2)LCD顯示無效卡或者卡號，有效IC卡號通過硬件傳輸給上位機，軟件讀取ACCESS數據庫并向上位機顯示倉庫信息。(3)上位機有倉庫管理人員登入，管理員可以對倉庫信息進行改刪查增等管理，也可以對進入到倉庫里持有IC卡的員工進行管理。(4)當下位機進行IC卡刷卡操作時，上位機首先判斷該卡內存儲的貨物狀態信息，若是入庫的狀態則修改該貨物的狀態為出庫，改變該貨物的庫存數量等信息，若是出庫的狀態也同樣的數據處理。(5)同樣對人員管理的操作，當刷卡時也是先判斷該持IC卡的人員是在倉庫內還是不在倉庫內，若在倉庫內刷卡時則將狀態改為不在倉庫內，若不在倉庫內則將狀態改為在倉庫內。(6)系統可以對在倉庫內的所有貨物進行根據貨物名和生產地和出入庫狀態等字段信息進行查詢，也可以對進入倉庫的員工進行管理，并且將所有數據保持到數據庫access，方便倉庫的管理員工管理。1.4.2系統設計方案本設計主要采用Intelc系列單片機STC89C52作為主控制器，讀卡器讀取IC卡上存儲的信息傳輸信息，并對主控制芯片上的獨立按鍵進行數據處理，IC卡中的信息和獨立的按鍵信息存儲到傳送給上位機的數據流中，上位機將IC卡存儲的信息與ACCESS數據庫進行比較和判斷。如果IC卡存儲的信息符合ACCESS數據庫信息，就會向下位機發出指令打開LED燈一次，上位機調用ACCESS數據庫中的信息，將倉庫信息顯示到12864LCD上。如果存取數據庫信息不符合，上位機和下位機的蜂鳴器模塊會報警兩次，上位機可以管理倉庫貨物和倉庫工作人員的信息。1.5模塊選擇基本方案1.5.1單片機方案選擇和論證方案一選用STM32芯片，STM32芯片包含豐富的資源具有AD/DA數據采集、看門狗、多通道定時器、串口等功能但芯片價格較貴、軟硬件復雜、STM32適用于較為功能復雜的設計。方案二采用Inter公司的STC89C52芯片作為主控器，此方案的優點有價格便宜、定時器、看門狗、編程和硬件操作簡單、等優點，C52芯片適用于許多小型作品。本系統不需要大量的資源而且操作容易，故STC89C52芯片是最為合適的選擇。1.5.2顯示方案方案一使用數碼管的顯示系統,數碼管的顯示更明顯、體積小、操作方便,但數碼管的焊接硬件是困難的顯示的字符并不多,數碼管適用于字符數量不多的顯示。方案二采用12864液晶屏作為顯示界面，12864液晶屏顯示大方、12864液晶屏顯示內容廣而且使用起來特別簡單。根據需求分析射頻需要把感應到的IC卡號在液晶上進行一個數字顯示，還得有幾位漢字字符顯示，從正常的思路來講，本設計采用12864液晶作為硬件的內容顯示是合理的。1.5.3按鍵方案方案一采用獨立按鍵作為按鍵輸入，編程簡單使用便捷，不會占用太多MCUI/O。本系統的按鍵需要注冊和撤銷兩個功能因為I/O口不多此方法是可行合適的。1.6RFID射頻主要技術RFID的主要工作原理:如果IC卡和射頻模塊的距離射頻模塊達到被識別的范圍,閱讀器會接收卡的時序信號,然后它將獲得的信息感應臨時存儲并向單片機傳輸數據,傳送到單片機進行處理。該讀卡器由接口單元、耦合塊、控制塊等組成，同時該讀卡器為應答器提供了容易的耦合和能量供應。本設計感應識別選擇的是RC522，RC522的外觀如圖1-8所示，高度集成的非接觸式刷卡通信頻率為13.56MHz。RFID技術是由IC卡、讀卡器等一些簡單功能組成。其原理是閱讀器發送應答器可以接收的無線電，應答器誘導完成后讀取器將獲得相應的數據序列并對程序進行處理。圖1-8RC522讀卡器第2章硬件設計2.1硬件設計總體框架智能倉庫系統硬件主要有12864液晶顯示、蜂鳴器、射頻、STC89C52主控芯片、串口、上位機、獨立按鍵等組成。射頻先感應IC卡然后傳輸給單片機處理，主控芯片將卡號轉換成數據流傳輸給PC機，PC機將通過串口來傳輸信息處理單片機將再次采集按鍵是否按下的信息并傳送到PC上，符合訪問數據庫的信息上位機將發送指令給單片機控制LED燈亮一次蜂鳴器響一次提醒。圖2-1硬件總體框架2.2單片機主控模塊52單片機有40個引腳，P1~P3的I/O均為漏電輸出，P0因為沒有上拉電阻的緣由因此P0在用到的時候需要增加一個上拉電阻。復位和晶體振蕩器共同構成單片機的最小系統。圖2-2ST89C52最小系統2.3液晶顯示模塊12864這個控件一共有20個功能不同的引腳,從下圖可以看出左到右VSS是接地端連接到GND、VCC連接5V正電源V0接口用于調節LCD對比度GND對比度高VCC對比度低。圖2-3液晶顯示電路2.4IC卡讀卡器工作原理讀卡器檢測到IC卡在感應范圍,射頻會給內部電容的兩端充2v的電壓,隨后這個電壓傳送給單片機，主要的控件就可以讀取刷卡時的那張卡號，如圖2-4所示。圖2-4RFID射頻工作原理圖2.5獨立按鍵模塊本該系統的撤銷和注冊是一個獨立的按鍵模塊，按鍵里面有四個引腳每兩對引腳一起連接。在這個系統中有兩個引腳是不需要的。按鍵的一引腳與電源相連按鍵的另一個引腳與單片機的引腳相連。當按下按鍵時單片機所連接的引腳與電源所連接的引腳形成閉合電路，單片機引腳通過所檢測到的電平執行相應的指令。當按鈕打開時指示與電源連接的引腳和與單片機連接的引腳形成斷路，當按鈕被按下時單片機將停止執行指令。圖2-5獨立按鍵電路圖2.6蜂鳴器報警器蜂鳴器的主要功能是發出聲響報警，蜂鳴器的使用需要比較大的電流，三極管就是起到這個作用的，單片機根據電流的高低對蜂鳴器進行管理驅動，蜂鳴器的連接電路如圖2-6所示。圖2-6蜂鳴器的連接電路蜂鳴器可分為主動和被動，主動本設計用的是被動的蜂鳴器，被動的蜂鳴器激發后的諧振腔密封的蜂鳴器是完全反過來的它適合聲音聲調高的或者更大的電壓聲響更加清晰；（40~80ma*2.5khz左右）。如圖2-7和圖2-8所示。圖2-7蜂鳴器圖2-8蜂鳴器電路圖三極管的類型使用9012型，如圖2-9所示。圖2-9三極管2.7電源模塊本套系統采用5V供電電源，在供電過程中可以采用電腦USB、充電寶、手機充電器等進行供電，在本套系統中供電電源太高的話容易導致作品被高電壓燒壞，電源太低會導致本套系統不能正常工作。在電源頭1引腳是正極端口，2和3引腳是負極端口，使用電源時最好在電源的正負極加一個過濾電容，過濾掉雜波，因此系統才能更加穩定的在5V環境中使用，電源才能更好的為其他模塊供電。如圖2-10所示。圖2-10電源電路第3章軟件部分3.1注冊、撤銷程序流程框硬件和上位機連接成功后，各個部件先進行初始化，單片機會對按鍵有沒有按下開個線程做個判斷，如果按下了，在對射頻這一塊進行一個判斷，有沒有刷卡，要是沒有的話就直接結束。若是此時有卡在刷，就再來看看按下了是撤銷還是注冊，一個是撤銷，則會對正在刷的那張卡在數據庫里的內容給刪掉，另一個是注冊，注冊的功能是給卡的信息保存在數據庫里，再次刷注冊過的卡時，卡的信息就會顯示在軟件上。這兩個操作無論是成功或者是失敗都會顯示在液晶上，蜂鳴器都會提醒。如圖3-1所示。圖3-1注冊、撤銷程序流程框3.2主程序流程框開始時，各個模塊進行一個初始化的過程，感應區感應有IC卡進入到射頻范圍之內，隨后上位機來判斷一下access文件里面是不是有這個卡的信息，如有，那么上位機軟件會把和卡對應的貨物的一些數據填入enter框里，LED燈會亮，蜂鳴器提醒一次。但文件里要是沒有卡的信息，液晶會顯示無效卡，蜂鳴器長鳴兩聲。即與上位機相符的IC卡存儲信息，上位機就會調用ACCESS數據庫信息直接顯示給上位機，上位機具有商品查詢功能用鼠標在界面上單擊查詢按鈕選擇查詢條件，系統將查詢當前數據庫中的商品信息，條件進行關鍵字的比對，比對成功后將數據庫中符合查詢條件的貨品顯示到主界面上。如圖3-2所示。圖3-2主程序流程框3.3液晶流程框在此次系統設計的開機時系統的初始化步驟如下,12864液晶先初始化,然后讀取指令信息顯示歡迎的界面，當IC卡與射頻模塊的距離很近時,液晶開始進行清屏操作,顯示此時刷卡的卡號等信息，若是沒有注冊過的IC卡刷卡時,液晶將顯示卡識別失敗。如圖3-3所示。圖3-3液晶流程圖3.4射頻流程框當IC卡刷卡時，讀卡器會接收到IC卡發出的信號，并且讀卡器將接收到感應的信息進行存儲，然后讀卡器將發送請求碰撞、指令等操作，最后讀卡器讀取IC卡的信息并進行解碼操作，發送到主控芯片處理。圖3-4射頻流程圖。圖3-4射頻流程圖3.5上位機登入界面上位機的EXE程序用VB語言編寫，數據庫中使用Access來保存倉庫中貨物和倉庫工作人員的信息。打開EXE軟件時倉庫系統會先調試登錄界面如圖3-5所示，管理員得先輸入正確的account和password，然后在點擊左下角的確定按鈕，系統將管理員輸入的account和password驗證一下，若符合驗證的信息就會跳出倉庫系統主界面，不符合驗證信息的會進行提示。圖3-5登入界面3.6上位機選擇串口數和單片機通信波特率的主要接口主機(串口號可以通過我的電腦檢查設備),選好后點擊啟動。刷卡時卡通過串口線連接把卡的內容傳到上位機,上位機將調用數據庫進行ID卡的比對驗證，找到信息的話，將貨物或者人員的信息顯示到界面,菜單上有個功能可以員工或者商品進行刪改增等功能。如圖3-6所示。圖3-6上位機界面3.7燒錄軟件介紹燒錄軟件可以把程序寫進在單片機內部，在燒錄軟件的中點擊打開選擇.hex文件，點完以后，下面還有其他的選項，這個時候就要選擇型號和序列號等，最后點一下下載程序，如果彈出成功的界面，就說明程序燒錄成功了。具體的選擇如下圖3-7燒錄圖所示。圖3-7燒錄圖第4章系統調試4.1單片機調試主控芯片采用C系列STC89C52單片機首先焊接單片機最小系統然后將芯片插入卡槽，打開電源使系統工作，然后通過LED燈檢查芯片的引腳是否正常工作，如果不能正常工作的話就要再次測驗系統焊接或者芯片是不是可以正常工作。正常情況時,沒用過的STC89C52型號的單片機內部程序會使單片機所有的輸入輸出口輸出頻率為1HZ方波，如果LED燈以1HZ的頻率亮滅則表示最小系統是能夠正常工作的,圖4-1是單片機主控芯片圖。檢測到芯片和系統都能正常工作時，再來對單片機進行內部.hex文件下載，并且選擇對應的正確的信息型號、選擇對應的串口號等，然后點擊下載程序，下載成功或者不成功軟件都會進行提醒，成功的話就可以直接用了。圖4-1單片機主控芯片圖4.2獨立鍵盤調試在系統的設計按鍵完成撤銷注冊,一個引腳和單片機芯片引腳連接在一起,還有一個引腳和地端接在一塊。按下注冊選項，12864相顯示了一個注冊的界面。經過測試按鍵可以正常工作，圖4-2為獨立按鍵模塊。圖4-2獨立按鍵模塊4.3射頻模塊調試此次設計的系統用的射頻模塊是RC522射頻，在焊接過程中，檢查一下RC522的引腳和STC89C52的I/O連接的是否和程序寫的一致，電源用的是5V電源，但是RC522射頻模塊用的電壓是3.3V，需要把5V轉成3.3V才能使RC522穩定的工作，不然電壓太大的話容易把設備弄壞。圖4-3為射頻模塊圖。圖4-3射頻模塊圖4.4蜂鳴器報警調試本設計的系統蜂鳴器主要用來作報警提醒，三極管對蜂鳴器起到電流增大的作用，在焊接時，三級管的集電極、引腳基極、發射級的不同要被注意，系統根據通過ST89C52的不同電平來控制三極管，從而達到控制蜂鳴器的作用。圖4-4蜂鳴器模塊。圖4-4蜂鳴器模塊4.512864液晶調試12864液晶顯示，圖4-5是12864顯示模塊。12864存在20個引腳，先判斷12864的引腳和ST89C56的I/O的連接和程序設定的連接是不是一致的。經過下載程序后，觀察顯示是不是沒有意外的。再嘗試用按鍵來控制液晶的顯示，若液晶顯示和預想的一致，液晶顯示正常，如果和想要的結果不一致的話，重新查看電路的焊接問題或者程序有沒有寫錯，檢查出液晶無法顯示的原因。圖4-512864顯示模塊4.6電源調試在系統中采用5V的電源去供電，可以選擇用充電寶，電腦或者手機供電。在本套系統用的電壓太大的話容易使系統壞掉，太小的話系統不能正常工作。最好加一個可以過濾電源雜波的東西。保證系統的穩定。4.7硬件調試此次設計焊接用的是洞洞板。設計合理的布局。否則布局沒有設計好的話可能導致焊不下。或硬件板焊的太丑。焊接的時候可能存在開路，短路，或虛焊等。焊錯的話，系統不正常，也不穩定。短路的話，電壓太大，系統容易損壞。4.8軟件調試在本設計中用C語言來進行程序編寫，需要對C語言有一定的了解。對單片機的知識也要熟悉，單片機編程用的是keil4編程，可能編譯的時候存在錯誤提醒，要先把錯誤提醒都改過來再編譯運行。編譯生成的沒有錯誤的文件再燒錄進單片機里面，如果一切正常的話，那么程序就沒大多的問題，如果有BUG的話，要重新調試。一直調試到程序能正常工作。4.9整體實現先把每一個模塊焊接完整，查看是是不是存在開路或者短路的問題，把程序燒錄進單片機里面，供電的時候檢查調試模塊功能，通信的時候通過虛擬串口來調試，然后判斷通信、顯示、上位機、按鍵等是不是正常的。不正常的話，就得用程序重新調試。直到系統的每一個部分都能有序的進行工作。圖4-6為系統整體實現圖。以下是測試過程：首先進行模塊之間的導線連接和卡槽插入。再給硬件用電腦供電，一切正常時，顯示屏會進入到歡迎的倉庫管理界面，LED燈開始亮起，蜂鳴器也會響一聲，串口線和上位機相連進行通信。上位機和硬件通訊時一般用的是虛擬串口，選擇主機的波特率和串口下位機就能刷卡IC卡號將顯示在屏幕，同時上位機也會顯示卡號檢查一下上位機上的卡號和顯示屏上的卡號可是一樣的。上位機上是否顯示卡的信息。（貨物和人員的信息）圖4-6系統整體實現圖總結基于物聯網的倉庫管理系統大致完成。實現了貨物從下位機刷卡上位機自動記錄數據同步到數據庫，等一系列數據的變化，并且實現了對數據的增刪改查的功能。優點：本系統從入庫到出庫實現智能化的管理，省去了人工理貨，記錄數據的麻煩，省時高效。初此以外，本套系統還帶有對持卡人員進出倉庫的記錄。增加了倉庫的安全性。缺點：本套系統的功能單一，不能符合一些個性化企業的發展需求。可推廣性意義：本套系統能滿足企業的倉庫管理需求。智能化的管理，省去了大量的人工成本費，同時數據的記錄更加準確，將企業的利益和效率最大化。參考文獻[1]安劍,孫秀梅,鞏建華.VisualBasic項目開發全程實錄.清華大學出版社,2011