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[摘 要]立体仓库是一种集信息、储存、 管理于一体的高技术机电一体化产品，随着现代化生产规模的不断扩大和深化，它将为工业、企业带来巨大的经济效益。本文设计是应用AT89C52单片机的控制和nRF905无线模块的传输功能，达到单片机与nRF905无线模之间和nRF905无线发送模与nRF905无线接收模块之间的信息通讯。最后利用单片机控制PLC产生单位脉冲，通过单位脉冲去驱动步进电机完成工作的过程。
[关键词]AT89C52 单片机 nRF905 PLC 步进电机
中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0014-01
1.引言
立体仓库的特点在于以高层立体货架为标志，以成套先进搬运设备为基础，以先进的计算机控制技术为主要手段，高效率地利用仓储空间，节约时间和人力进行各种作业，具有巨大地社会效益和经济效益，因此被普遍应用于机器制造业，轻工和化工企业等各行各业。如今的社会自动化越来越追求高效性和自动化，人类一直希望通过简单的控制就能完成大量、复杂而高难度的工作。所以我们设计了这套系统，人员可以通过远距离的操作就能完成对仓库的管理，从而达到高效率的仓库管理，花费的成本也很低，具有很大的发展前景。
2.系统整体设计
系统的原理，本系统由：键盘、单片机、无线模块，PLC、步进电机等部分组成，在控制端通过键盘按键输入信息，由单片机控制程序、无线模块实现发送和接收信息的功能，通过无线传输将货号传给单片机，单片机传给PLC。PLC根据入货或出库判断货号。
下面为系统原理图（如图1）
3.系统硬件设计
3.1 本系统利用的AT89C52单片机，工作电压为5v，而无线模块的工作电压为3v，所以在电路中需加入MAX232芯片，来满足nRF905模块的电源要求，这里我们用的电平转换电路，仅由3个电阻加一个MOS管构成，这里NMOS管选择AP2306。除了电源和接地端其余管脚都可以直接和AT89C52的I/O口直接相连。工作部分plc通过步进电机驱动器驱动步进电机。单片机的I/O口可直接与控制按键和无线模块相连接进行通讯，而plc部分单片机的I/O口应通过光电隔离开关与plc进行通讯，PLC产生脉冲驱动步进电机驱动器驱动步进电机工作。
3.2 本系统无线传输部分硬件系统由一对nRF905无线收发模块及两块AT89C52单片机构成，AT89C52单片机与nRF905模块通过SPI总线进行通讯，而AT89C52单片机不带SPI总线，所以使用软件来模拟SPI总线的操作，包括串行时钟、串行数据输入和输出。
系统无线传输部分硬件系统由一对nRF905无线收发模块及两块AT89C52单片机构成。发送端的单片机接收到控制按键发来的数据后，通过将TRX_CE与TX_EN置1，使发送端的nRF905模块向外发送数据。接收端通过将TRX_CE置1，TX_EN置0来实现接收发送端发来的数据。nRF905有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是ShockBurst TM发送模式和ShockBurst RM接收模式，两种节能模式分别是掉电和SPI编程模式、STANDBY和SPI编程模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP三个引脚的设置来决定。
3.3 由于光耦的信号是单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高 ，因此西门子S7-200系列PLC与单片机间选用光耦来传输信号。
3.4 步进电机与交直流电动机不同，仅仅接上供电电源，步进电机不会运行的。为了驱动步进电动机，必须由一个决定电动机速度和旋转角度的脉冲发生器（在该立体仓库控制系统中采用PLC作脉冲发生器进行位置控制）、一个使电动机绕组电流按规定次序通断的脉冲分配器、一个保证电动机正常运行的功率放大器，以及一个直流功率电源等组成一个驱动系统，即步进电机驱动器.DIR为方向，CP是前进脉冲，这几个都是控制信号输入端，每一对正负端子内都有光藕，导通有效，AB四个端子接步进电机的两相四根线， ；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。
4.系统的软件部分设计
4.1 本系统实现的无线控制首先由控制端发出取货或放货指令，单片机A从控制端输入的地址和数据控制nRF905无线发送模块将接收到的数据发送出去，当发送过程完成后通知单片机A数据发送完毕，无线接收模块接收发送端的信号并通知单片机B数据接收完毕，单片机B通过光电耦合器实现光电转换将电信号传送给PLC，PLC产生的脉冲信号通过步进电机驱动器驱动步进电机工作。
Plc接收到单片机传来的数据后程序开始，plc程序进行初始化，初始化完毕就判断0号库位是否有货，判断是“存货”还是“取货”，判断按下的库位号，最后将脉冲信号传给步进电机，步进电机开始工作。
立体仓库采用滚珠丝杠位传动元件，PLC控制步进电机、直流电机进行货物存取运动。为了描述方便我把横移方向设为X轴，升降方向设为Y轴，货物的进给方向设为Z轴。
4.2 本系统的无线控制部分主要实现的是串口间无线收发数据的过程，单片机A将从控制键盘输入的数据写完后，就要控制nRF905无线收发模块将接收到的数据发送出去，nRF905发送模式会自动产生字头和CRC校验码，当发送过程完成后，数据准备好引脚（即DR）通知单片机A数据发送完毕。下面为nRF905发送数据的流程：
（1）当单片机有数据要发送时，通过SPI接口，按时序把要发送的数据传送给nRF905，SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定；
（2）通过单片机置高TRX_CE和TX_EN，激发nRF905的射频发送（ShockBurstTM）模式；
（3）nRF905的ShockBurstTM发送：
a、射频寄存器自动开启；b、数据打包（Du字头和CRC校验码）；c、发送数据包；d、当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；
（4）若单片机A置AUTO_RETRAN寄存器为高，表示需要重发数据，nRF905不断重发， 直到单片机将TRX_CE置低；
（5）当TRX_CE被置低，nRF905发送过程完成，自动进入空闲模式。
5.结论
本文提出了，基于单片机与无线模块控制PLC来驱动步进电机的设计方法，用到单片机的灵活控制的性能，无线模块抗干扰强的传输技术和plc的控制简便的特点，实现远程管理，现场无人操作的目的。本系统提高了立体仓库运作速度和管理水平，正符合当今经济飞速发展，资源紧缺的社会需求。
参考文献
[1] 董秀洁，赵程程.基于AT89S52和nRF905的无线遥控系统设计与实现.中原工学院学第21卷.第4期.
[2] 凌志浩，张建正.AT89S52单片机原理与接口技术.高等教育出版社.
[3] 张男，吴长奇，暴希会.基于nRF905实现的无线微控制器组网.电子测量技术第30卷.第8期.
[关键词]AT89C52 单片机 nRF905 PLC 步进电机
中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）25-0014-01
1.引言
立体仓库的特点在于以高层立体货架为标志，以成套先进搬运设备为基础，以先进的计算机控制技术为主要手段，高效率地利用仓储空间，节约时间和人力进行各种作业，具有巨大地社会效益和经济效益，因此被普遍应用于机器制造业，轻工和化工企业等各行各业。如今的社会自动化越来越追求高效性和自动化，人类一直希望通过简单的控制就能完成大量、复杂而高难度的工作。所以我们设计了这套系统，人员可以通过远距离的操作就能完成对仓库的管理，从而达到高效率的仓库管理，花费的成本也很低，具有很大的发展前景。
2.系统整体设计
系统的原理，本系统由：键盘、单片机、无线模块，PLC、步进电机等部分组成，在控制端通过键盘按键输入信息，由单片机控制程序、无线模块实现发送和接收信息的功能，通过无线传输将货号传给单片机，单片机传给PLC。PLC根据入货或出库判断货号。
下面为系统原理图（如图1）
3.系统硬件设计
3.1 本系统利用的AT89C52单片机，工作电压为5v，而无线模块的工作电压为3v，所以在电路中需加入MAX232芯片，来满足nRF905模块的电源要求，这里我们用的电平转换电路，仅由3个电阻加一个MOS管构成，这里NMOS管选择AP2306。除了电源和接地端其余管脚都可以直接和AT89C52的I/O口直接相连。工作部分plc通过步进电机驱动器驱动步进电机。单片机的I/O口可直接与控制按键和无线模块相连接进行通讯，而plc部分单片机的I/O口应通过光电隔离开关与plc进行通讯，PLC产生脉冲驱动步进电机驱动器驱动步进电机工作。
3.2 本系统无线传输部分硬件系统由一对nRF905无线收发模块及两块AT89C52单片机构成，AT89C52单片机与nRF905模块通过SPI总线进行通讯，而AT89C52单片机不带SPI总线，所以使用软件来模拟SPI总线的操作，包括串行时钟、串行数据输入和输出。
系统无线传输部分硬件系统由一对nRF905无线收发模块及两块AT89C52单片机构成。发送端的单片机接收到控制按键发来的数据后，通过将TRX_CE与TX_EN置1，使发送端的nRF905模块向外发送数据。接收端通过将TRX_CE置1，TX_EN置0来实现接收发送端发来的数据。nRF905有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是ShockBurst TM发送模式和ShockBurst RM接收模式，两种节能模式分别是掉电和SPI编程模式、STANDBY和SPI编程模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP三个引脚的设置来决定。
3.3 由于光耦的信号是单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高 ，因此西门子S7-200系列PLC与单片机间选用光耦来传输信号。
3.4 步进电机与交直流电动机不同，仅仅接上供电电源，步进电机不会运行的。为了驱动步进电动机，必须由一个决定电动机速度和旋转角度的脉冲发生器（在该立体仓库控制系统中采用PLC作脉冲发生器进行位置控制）、一个使电动机绕组电流按规定次序通断的脉冲分配器、一个保证电动机正常运行的功率放大器，以及一个直流功率电源等组成一个驱动系统，即步进电机驱动器.DIR为方向，CP是前进脉冲，这几个都是控制信号输入端，每一对正负端子内都有光藕，导通有效，AB四个端子接步进电机的两相四根线， ；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。
4.系统的软件部分设计
4.1 本系统实现的无线控制首先由控制端发出取货或放货指令，单片机A从控制端输入的地址和数据控制nRF905无线发送模块将接收到的数据发送出去，当发送过程完成后通知单片机A数据发送完毕，无线接收模块接收发送端的信号并通知单片机B数据接收完毕，单片机B通过光电耦合器实现光电转换将电信号传送给PLC，PLC产生的脉冲信号通过步进电机驱动器驱动步进电机工作。
Plc接收到单片机传来的数据后程序开始，plc程序进行初始化，初始化完毕就判断0号库位是否有货，判断是“存货”还是“取货”，判断按下的库位号，最后将脉冲信号传给步进电机，步进电机开始工作。
立体仓库采用滚珠丝杠位传动元件，PLC控制步进电机、直流电机进行货物存取运动。为了描述方便我把横移方向设为X轴，升降方向设为Y轴，货物的进给方向设为Z轴。
4.2 本系统的无线控制部分主要实现的是串口间无线收发数据的过程，单片机A将从控制键盘输入的数据写完后，就要控制nRF905无线收发模块将接收到的数据发送出去，nRF905发送模式会自动产生字头和CRC校验码，当发送过程完成后，数据准备好引脚（即DR）通知单片机A数据发送完毕。下面为nRF905发送数据的流程：
（1）当单片机有数据要发送时，通过SPI接口，按时序把要发送的数据传送给nRF905，SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定；
（2）通过单片机置高TRX_CE和TX_EN，激发nRF905的射频发送（ShockBurstTM）模式；
（3）nRF905的ShockBurstTM发送：
a、射频寄存器自动开启；b、数据打包（Du字头和CRC校验码）；c、发送数据包；d、当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；
（4）若单片机A置AUTO_RETRAN寄存器为高，表示需要重发数据，nRF905不断重发， 直到单片机将TRX_CE置低；
（5）当TRX_CE被置低，nRF905发送过程完成，自动进入空闲模式。
5.结论
本文提出了，基于单片机与无线模块控制PLC来驱动步进电机的设计方法，用到单片机的灵活控制的性能，无线模块抗干扰强的传输技术和plc的控制简便的特点，实现远程管理，现场无人操作的目的。本系统提高了立体仓库运作速度和管理水平，正符合当今经济飞速发展，资源紧缺的社会需求。
参考文献
[1] 董秀洁，赵程程.基于AT89S52和nRF905的无线遥控系统设计与实现.中原工学院学第21卷.第4期.
[2] 凌志浩，张建正.AT89S52单片机原理与接口技术.高等教育出版社.
[3] 张男，吴长奇，暴希会.基于nRF905实现的无线微控制器组网.电子测量技术第30卷.第8期.