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DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714022
摘要：针对传统仓库依靠人工寻找物品低效而且缓慢的问题，特别是物品种类越复杂繁多，问题就越突出。本文结合无线数传技术和嵌入式ARM技术，设计了一种主从模式智能仓库寻物系统。实现了使用手持终端對仓库物品查询并自动获得所寻物品方位，同时具有所在方位发出声光提醒的功能。使用该系统可以较大的提高复杂仓库寻物的速度与准确性，具有良好的实用性、扩展性和低廉的价格。
关键词：仓库寻物系统；无线通讯；嵌入式ARM技术
Design of intelligent warehouse homing system based on STM32
ZHOU Yan
Yunnan Metallurgical Group Chuangeng Metal Fuel Cell Co.， Ltd ， Kunming，China650500
Abstract：For the problem of inefficient and slow artificial search for goods in traditional warehouses， especially the more complex types of goods， the more prominent the problem. In this paper， combined with wireless data transmission technology and embedded ARM technology， designed a masterslave model of intelligent warehouse search system. The system realizes the inquiry of the items in the warehouse by using the handheld terminal， and automatically obtains the position of the articles to be searched， simultaneously has the function of making sound and light reminding in the position. The use of the system can greatly improve the speed and accuracy of searching goods in the warehouses， with good practicality， scalability and low prices.
Keywords：warehouse search system；wireless communication；embedded ARM technology
目前一些企业的传统仓库依然采用人工寻找储备物品的方式来管理仓库，随着仓库内数量品种的不断增多，人工寻找仓库物品花费的时间越来越长，寻物的效率不断降低，使得企业需要投入更多的资金与人力来管理仓库。全智能化的现代仓库改造投入成本高，不利于传统仓库的升级改造。需要开发一种投入成本低，又能提高仓库寻物效率，节省人力成本的智能寻物平台。为此本文设计了一种低成本，低投入，同时又便于传统仓库平滑升级的智能仓库寻物系统。仓库里的各个储柜独立的排列于仓库中，利用一主多从的分散模式进行设备管理，通过主机向各个从机发送查询指令然后由从机返回查询的结果。将减少仓库的寻物时间，此系统可以让仓库的管理达到最简化，企业对仓库的投入达到最小化，降低企业的管理成本。
1 智能仓库寻物装置的系统总体设计
智能仓库寻物系统由一个主机和多个从机构成。主机主要负责用户界面，用户输入，无线通讯，数据存储等任务。从机主要负责无线通讯，发出声光报警，寻找物品时，手持主机设备按分类找到想要寻找的物品，点击查找按钮主机将向从机广播查找指令，从机分别识别查找指令，对应的从机发出声光提示。
操作运行流程如图1所示。
1.1 无线模块和微控制器选型
由于仓库一般占地面积较大，又有储柜和货架遮挡无线信号，所以需要使用有较强穿透能力和较远传输距离的无线模块。WLK01L39无线收发模块较nRF905，nRF24L01等射频收发模块有较强的穿透能力，传输距离远，而且软件编程简单，节约开发成本和开发时间。
WLK01L39无线收发模块的SETA引脚和SETB引脚决定了工作模式WLK01L39有四种工作模式，即正常收发模式、唤醒主模式、唤醒从模式、配置休闲模式。将主机设置为主模式，从机设置为从模式后可组成主从模式无线收发系统。主机微控制单元使用意法半导体公司（ST）推出的32位RISC微控制器系列产品，采用高性能ARM CortexM3内核的STM32F103RCT6处理器，工作频率为72MHz，内置256K高速存储器，8个16位定时器，2个12位DAC，16个12位ADC。
功能设计：
采用主从模式进行工作，工作模式见图2。
1.2 主機功能设计
主机使用0.96寸 OLED显示屏、WLK01L39无线传输模块、参数输入模块，故障报警模块和SD卡存储模块。整体采用模块化的思想来进行构建，这样有利于系统后期的维护和功能升级。主机的主要功能：在物品列表找到需要提取物品发送查找指令；接收各个储物柜的位置、数量、温湿信息，当物品剩余数量少于最少限定值时进行提示，对空气湿度超过物品可承受范围时进行报警。
1.3 从机功能设计
从机搭载温湿度传感器、0.96寸OLED屏、WLK01L39无线传输模块、数据设置按钮、物品提示模块。从机主要功能：从机处于待机状态，当接收到主机的指令时，根据指令信息进行处理，寻物指令将向主机返回位置信息并发出提示音和亮灯提示；查询信息指令将向主机返回储物柜信息；从机在待机中将定期读取周围环境的温湿度信息。 2 主从机硬件电路设计
2.1 供电单元设计
该管理系统的主从机均采用市场上的五号电池进行供电，为整个系统提供5V电源。由于微处理器和无线通讯模块的电源供电电压是3.3V，为此采用线性稳压芯片AMS11173.3，该芯片可将5V电压线性稳压至3.3V电压，最大输出能力1A，稳压电路如图3所示。
电路中C14是5V电源的滤波电容，用于滤除输入电源的杂波，使电源更加稳定，AMS11173.3输出的3.3V电压经过C13的滤波使电源更加纯净，R10用于对电源指示灯的电流限制。在进入主控芯片的电源都采用0.1uf的陶瓷电容作为去耦电容使主控芯片更加稳定，抗干扰性更强，在模拟地和数字地之间采用0欧电阻相连接，用于隔离模拟地和数字地，使模拟采样数值更加稳定。
2.2 输入单元设计
主机与从机的参数输入均采用触摸式按键，本设计中采用UTouch08B触摸检测IC是一款使用电容感应式原理设计的触摸芯片。此芯片内建稳压电路供触摸传感器使用，稳定的触摸效果可以应用在各种不同应用上，人体触摸面板可以通过非导电性绝缘材料连接，可以透过此材料达到触摸效果。微控制器采用识别UTouch08B引脚高低电平的方式识別触摸式按键的触摸情况达到参数输入的目的。
2.3 提示单元设计
从机提示装置有提示音和亮灯。电路中再用蜂鸣器进行听觉提示，用灯进行视觉提示。蜂鸣器采用三極管进行驱动，因为芯片IO口的驱动能力不够强，利用三极管的开关特性进行通断。提示灯采用IO口进行点亮只在中间串联电阻进行限流。蜂鸣器和指示灯原理图如图4所示。
3 智能仓库寻物装置的软件设计
3.1 智能仓库寻物装置的物品数据处理
在仓库寻物系统中仓库里的物品是通过数字编码来表示物品的。通过软件把仓库里的物品和对应的编号写入寻物系统的SD卡内，寻找物品时输入物品名称，由主机解析名称为编码，并打包为指令向所有从机广播，从机接收后，解析指令并将结果反馈给给主机。主机信息采集功能的数据格式：功能码+机器码+结束位；寻物功能的数据格式：功能码+物品代码+结束位；应答反应功能数据格式：功能码。从机接收寻物指令反馈数据格式：机器码+物品代码+位置信息+环境温湿度+剩余数量+结束位；从机接收信息采集指令反馈数据格式：机器码+环境温湿度+物品代码+剩余数量+结束位；应答反应指令反馈数据格式：机器码；温湿度警示信息数据格式：机器码+环境温湿度+结束位；剩余数量警示信息数据格式：机器码+物品代码+剩余数量+结束位。智能寻物系统是靠物品的数字编码来识别物品的，主机通过反馈的代码找到对应的物品名称显示出来。
3.2 主机软件程序设计
主机的工作流程：开机后，先向各从机发送应答指令，等待从机设备回馈信息，通过反馈信息对整个系统进行自检，检测是否都通讯正常，各个从机有无故障。如果从机没有故障则进入寻物或查看信息状态，如果有故障，则对故障机持续有间隔的发送10次应答指令，如仍然没有应答，则报告没有应答的从机出故障。主机继续进入寻物和查看信息状态。只有在通过按键启动发送模式才使无线传输模块出于发送模式，发送完成后自动转为接收模式，这样有利于在平时储物柜出现问题能及时向主机报告。主机的软件整体流程图如图5所示。
3.3 从机软件程序设计
从机主要工作流程：开机后，采集温湿度信息并判断剩余数量，如发现异常则向主机发送相应的信息，然后进入指令接收状态。当接收到寻物指令后，判断物品是否在该从机数据库中，不在数据库中则跳出查询进入等待接收数据状态，如果在数据库中，将向主机发送位置信息并发出提示音和电量指示灯；当接收到自检信号时，反馈自己的机器码；接收到数据采集指令，判断机器码是否吻合，进行数据反馈发送。从机软件整体流程图如图6所示。
4 系统测试
为了测试系统功能的完整性，对系统做了简单的部署，把从机放在离主机200米范围内的任意地方，然后先对从机事先设定好的物品参数剩余数量进行改动并对其他从机人为提升温湿度，开启主机看从机应答正常，物品信息参数超过设定范围后可以反馈给主机。通过主机进行寻物操作，从机能够回复物品位置信息和剩余量并在该物品储物柜上进行声光提示。主机进行物品信息提取操作，从机能够进行信息采集并回复主机。经过长期的测试，系统可以达到预期要求，使仓库的管理更加高效。
5 结语
随着科学技术的不断发展，人们对高效、低成本和智能化的追求越来越高。本文将WLK01L39无线通信技术及嵌入式 ARM 技术结合在一起，利用触摸按键和OLED屏显示技术进行人机交互。此装置具有安装方便，无需繁琐杂乱的布线，也无需对室内电线做任何改动，可扩展性强，具有很强的实用性，适合仓库中物品种类多、物品数量大的仓库和一些存放种类繁多的储物房使用，具有很好的市场前景。但是作为一个完善的系统需要考虑到用户的各种需求，可以在此系统的基础上通过后续的不断开发来实现更多的功能和用途。
参考文献：
[1]方红，朱健全，邓静，张陈.无线短距离寻物系统的设计与研究[J].制造业自动化，2011，（17）：107108.
[2]黄敏，梁建芳.主动式无线寻物系统的设计与实现[J].内江科技，2007，（09）：104.
[3]王韦舒，安霆，何冬冬.基于单片机的小件物品无线寻找系统[J].中国新通信，2016，（13）：121122.
[4]李琳.浅谈电子寻物器的设计原理[J].经营管理者，2014，（12）：390.
[5]马万治.无线通信抗干扰技术性能研究[D].电子科技大学，2012.
[6]李勇，张以帅，唐广耀.基于MSP430和WLK01L39的多点无线温度采集系统设计[J].数字通信世界，2015，（S1）：2224.
摘要：针对传统仓库依靠人工寻找物品低效而且缓慢的问题，特别是物品种类越复杂繁多，问题就越突出。本文结合无线数传技术和嵌入式ARM技术，设计了一种主从模式智能仓库寻物系统。实现了使用手持终端對仓库物品查询并自动获得所寻物品方位，同时具有所在方位发出声光提醒的功能。使用该系统可以较大的提高复杂仓库寻物的速度与准确性，具有良好的实用性、扩展性和低廉的价格。
关键词：仓库寻物系统；无线通讯；嵌入式ARM技术
Design of intelligent warehouse homing system based on STM32
ZHOU Yan
Yunnan Metallurgical Group Chuangeng Metal Fuel Cell Co.， Ltd ， Kunming，China650500
Abstract：For the problem of inefficient and slow artificial search for goods in traditional warehouses， especially the more complex types of goods， the more prominent the problem. In this paper， combined with wireless data transmission technology and embedded ARM technology， designed a masterslave model of intelligent warehouse search system. The system realizes the inquiry of the items in the warehouse by using the handheld terminal， and automatically obtains the position of the articles to be searched， simultaneously has the function of making sound and light reminding in the position. The use of the system can greatly improve the speed and accuracy of searching goods in the warehouses， with good practicality， scalability and low prices.
Keywords：warehouse search system；wireless communication；embedded ARM technology
目前一些企业的传统仓库依然采用人工寻找储备物品的方式来管理仓库，随着仓库内数量品种的不断增多，人工寻找仓库物品花费的时间越来越长，寻物的效率不断降低，使得企业需要投入更多的资金与人力来管理仓库。全智能化的现代仓库改造投入成本高，不利于传统仓库的升级改造。需要开发一种投入成本低，又能提高仓库寻物效率，节省人力成本的智能寻物平台。为此本文设计了一种低成本，低投入，同时又便于传统仓库平滑升级的智能仓库寻物系统。仓库里的各个储柜独立的排列于仓库中，利用一主多从的分散模式进行设备管理，通过主机向各个从机发送查询指令然后由从机返回查询的结果。将减少仓库的寻物时间，此系统可以让仓库的管理达到最简化，企业对仓库的投入达到最小化，降低企业的管理成本。
1 智能仓库寻物装置的系统总体设计
智能仓库寻物系统由一个主机和多个从机构成。主机主要负责用户界面，用户输入，无线通讯，数据存储等任务。从机主要负责无线通讯，发出声光报警，寻找物品时，手持主机设备按分类找到想要寻找的物品，点击查找按钮主机将向从机广播查找指令，从机分别识别查找指令，对应的从机发出声光提示。
操作运行流程如图1所示。
1.1 无线模块和微控制器选型
由于仓库一般占地面积较大，又有储柜和货架遮挡无线信号，所以需要使用有较强穿透能力和较远传输距离的无线模块。WLK01L39无线收发模块较nRF905，nRF24L01等射频收发模块有较强的穿透能力，传输距离远，而且软件编程简单，节约开发成本和开发时间。
WLK01L39无线收发模块的SETA引脚和SETB引脚决定了工作模式WLK01L39有四种工作模式，即正常收发模式、唤醒主模式、唤醒从模式、配置休闲模式。将主机设置为主模式，从机设置为从模式后可组成主从模式无线收发系统。主机微控制单元使用意法半导体公司（ST）推出的32位RISC微控制器系列产品，采用高性能ARM CortexM3内核的STM32F103RCT6处理器，工作频率为72MHz，内置256K高速存储器，8个16位定时器，2个12位DAC，16个12位ADC。
功能设计：
采用主从模式进行工作，工作模式见图2。
1.2 主機功能设计
主机使用0.96寸 OLED显示屏、WLK01L39无线传输模块、参数输入模块，故障报警模块和SD卡存储模块。整体采用模块化的思想来进行构建，这样有利于系统后期的维护和功能升级。主机的主要功能：在物品列表找到需要提取物品发送查找指令；接收各个储物柜的位置、数量、温湿信息，当物品剩余数量少于最少限定值时进行提示，对空气湿度超过物品可承受范围时进行报警。
1.3 从机功能设计
从机搭载温湿度传感器、0.96寸OLED屏、WLK01L39无线传输模块、数据设置按钮、物品提示模块。从机主要功能：从机处于待机状态，当接收到主机的指令时，根据指令信息进行处理，寻物指令将向主机返回位置信息并发出提示音和亮灯提示；查询信息指令将向主机返回储物柜信息；从机在待机中将定期读取周围环境的温湿度信息。 2 主从机硬件电路设计
2.1 供电单元设计
该管理系统的主从机均采用市场上的五号电池进行供电，为整个系统提供5V电源。由于微处理器和无线通讯模块的电源供电电压是3.3V，为此采用线性稳压芯片AMS11173.3，该芯片可将5V电压线性稳压至3.3V电压，最大输出能力1A，稳压电路如图3所示。
电路中C14是5V电源的滤波电容，用于滤除输入电源的杂波，使电源更加稳定，AMS11173.3输出的3.3V电压经过C13的滤波使电源更加纯净，R10用于对电源指示灯的电流限制。在进入主控芯片的电源都采用0.1uf的陶瓷电容作为去耦电容使主控芯片更加稳定，抗干扰性更强，在模拟地和数字地之间采用0欧电阻相连接，用于隔离模拟地和数字地，使模拟采样数值更加稳定。
2.2 输入单元设计
主机与从机的参数输入均采用触摸式按键，本设计中采用UTouch08B触摸检测IC是一款使用电容感应式原理设计的触摸芯片。此芯片内建稳压电路供触摸传感器使用，稳定的触摸效果可以应用在各种不同应用上，人体触摸面板可以通过非导电性绝缘材料连接，可以透过此材料达到触摸效果。微控制器采用识别UTouch08B引脚高低电平的方式识別触摸式按键的触摸情况达到参数输入的目的。
2.3 提示单元设计
从机提示装置有提示音和亮灯。电路中再用蜂鸣器进行听觉提示，用灯进行视觉提示。蜂鸣器采用三極管进行驱动，因为芯片IO口的驱动能力不够强，利用三极管的开关特性进行通断。提示灯采用IO口进行点亮只在中间串联电阻进行限流。蜂鸣器和指示灯原理图如图4所示。
3 智能仓库寻物装置的软件设计
3.1 智能仓库寻物装置的物品数据处理
在仓库寻物系统中仓库里的物品是通过数字编码来表示物品的。通过软件把仓库里的物品和对应的编号写入寻物系统的SD卡内，寻找物品时输入物品名称，由主机解析名称为编码，并打包为指令向所有从机广播，从机接收后，解析指令并将结果反馈给给主机。主机信息采集功能的数据格式：功能码+机器码+结束位；寻物功能的数据格式：功能码+物品代码+结束位；应答反应功能数据格式：功能码。从机接收寻物指令反馈数据格式：机器码+物品代码+位置信息+环境温湿度+剩余数量+结束位；从机接收信息采集指令反馈数据格式：机器码+环境温湿度+物品代码+剩余数量+结束位；应答反应指令反馈数据格式：机器码；温湿度警示信息数据格式：机器码+环境温湿度+结束位；剩余数量警示信息数据格式：机器码+物品代码+剩余数量+结束位。智能寻物系统是靠物品的数字编码来识别物品的，主机通过反馈的代码找到对应的物品名称显示出来。
3.2 主机软件程序设计
主机的工作流程：开机后，先向各从机发送应答指令，等待从机设备回馈信息，通过反馈信息对整个系统进行自检，检测是否都通讯正常，各个从机有无故障。如果从机没有故障则进入寻物或查看信息状态，如果有故障，则对故障机持续有间隔的发送10次应答指令，如仍然没有应答，则报告没有应答的从机出故障。主机继续进入寻物和查看信息状态。只有在通过按键启动发送模式才使无线传输模块出于发送模式，发送完成后自动转为接收模式，这样有利于在平时储物柜出现问题能及时向主机报告。主机的软件整体流程图如图5所示。
3.3 从机软件程序设计
从机主要工作流程：开机后，采集温湿度信息并判断剩余数量，如发现异常则向主机发送相应的信息，然后进入指令接收状态。当接收到寻物指令后，判断物品是否在该从机数据库中，不在数据库中则跳出查询进入等待接收数据状态，如果在数据库中，将向主机发送位置信息并发出提示音和电量指示灯；当接收到自检信号时，反馈自己的机器码；接收到数据采集指令，判断机器码是否吻合，进行数据反馈发送。从机软件整体流程图如图6所示。
4 系统测试
为了测试系统功能的完整性，对系统做了简单的部署，把从机放在离主机200米范围内的任意地方，然后先对从机事先设定好的物品参数剩余数量进行改动并对其他从机人为提升温湿度，开启主机看从机应答正常，物品信息参数超过设定范围后可以反馈给主机。通过主机进行寻物操作，从机能够回复物品位置信息和剩余量并在该物品储物柜上进行声光提示。主机进行物品信息提取操作，从机能够进行信息采集并回复主机。经过长期的测试，系统可以达到预期要求，使仓库的管理更加高效。
5 结语
随着科学技术的不断发展，人们对高效、低成本和智能化的追求越来越高。本文将WLK01L39无线通信技术及嵌入式 ARM 技术结合在一起，利用触摸按键和OLED屏显示技术进行人机交互。此装置具有安装方便，无需繁琐杂乱的布线，也无需对室内电线做任何改动，可扩展性强，具有很强的实用性，适合仓库中物品种类多、物品数量大的仓库和一些存放种类繁多的储物房使用，具有很好的市场前景。但是作为一个完善的系统需要考虑到用户的各种需求，可以在此系统的基础上通过后续的不断开发来实现更多的功能和用途。
参考文献：
[1]方红，朱健全，邓静，张陈.无线短距离寻物系统的设计与研究[J].制造业自动化，2011，（17）：107108.
[2]黄敏，梁建芳.主动式无线寻物系统的设计与实现[J].内江科技，2007，（09）：104.
[3]王韦舒，安霆，何冬冬.基于单片机的小件物品无线寻找系统[J].中国新通信，2016，（13）：121122.
[4]李琳.浅谈电子寻物器的设计原理[J].经营管理者，2014，（12）：390.
[5]马万治.无线通信抗干扰技术性能研究[D].电子科技大学，2012.
[6]李勇，张以帅，唐广耀.基于MSP430和WLK01L39的多点无线温度采集系统设计[J].数字通信世界，2015，（S1）：2224.