單片機(jī)倉庫管理仿真系統(tǒng)研究

江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 管小衛(wèi) 丁 琳

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民收入水平不斷提高，消費(fèi)者越來越熱衷于便捷的網(wǎng)上購物，電子商務(wù)從無到有快速發(fā)展。龐大的網(wǎng)購量刺激了電子商務(wù)企業(yè)和快遞企業(yè)的發(fā)展壯大。然而，越來越多的電子商務(wù)業(yè)務(wù)給快遞企業(yè)帶來了巨大的壓力。尤其是節(jié)假日，業(yè)務(wù)量的激增已成為下游快遞企業(yè)的一大挑戰(zhàn)。我國快遞業(yè)發(fā)展太短，整個(gè)行業(yè)運(yùn)行機(jī)制不完善，導(dǎo)致快遞終端效率低下，無法滿足龐大的網(wǎng)購量。快遞終端的運(yùn)行機(jī)制不完善，表現(xiàn)在快遞滿員后，

隨著物流業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，倉儲配套物流顯得尤為重要。目前，倉庫管理中存在著效率低下、庫存混亂等問題。在高校，這些問題尤為突出。本文設(shè)計(jì)的仿真系統(tǒng)可以根據(jù)需要對倉庫進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)入庫、出庫數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，并可手動停止盤點(diǎn)。通過仿真實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該方法可以代替人工管理，有效地解決人工成本和人工計(jì)算誤差問題，從而完成高效控制，提高計(jì)算精度。

1 倉庫管理系統(tǒng)的背景

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民收入水平不斷提高，消費(fèi)者越來越熱衷于便捷的網(wǎng)上購物，電子商務(wù)從無到有快速發(fā)展。龐大的網(wǎng)購量刺激了電子商務(wù)企業(yè)和快遞企業(yè)的發(fā)展壯大。然而，越來越多的電子商務(wù)業(yè)務(wù)給快遞企業(yè)帶來了巨大的壓力。尤其是節(jié)假日，業(yè)務(wù)量的激增已成為下游快遞企業(yè)的一大挑戰(zhàn)。我國快遞業(yè)發(fā)展太短，整個(gè)行業(yè)運(yùn)行機(jī)制不完善，導(dǎo)致快遞終端效率低下，無法滿足龐大的網(wǎng)購量?？爝f終端的運(yùn)行機(jī)制不完善，表現(xiàn)在快遞滿員后，

會導(dǎo)致人力資源流失大、倉儲時(shí)間慢、取貨效率低。這些問題在高校尤為突出。

如今，隨著系統(tǒng)的不斷升級和完善，適合國內(nèi)低成本企業(yè)的倉儲管理系統(tǒng)層出不窮。以標(biāo)領(lǐng)倉儲管理系統(tǒng)為例，其價(jià)格低廉，操作界面簡單，培訓(xùn)時(shí)間短，對操作人員的技術(shù)和專業(yè)要求較低。而且它的管理功能非常強(qiáng)大，適合很多企業(yè)。

在整個(gè)物流過程中，貨物從倉庫轉(zhuǎn)移到個(gè)人的過程尤為重要。如果采用傳統(tǒng)的人工倉庫管理方法，不僅耗費(fèi)人力和時(shí)間，而且容易產(chǎn)生差錯(cuò)。將基于MCU的倉庫管理應(yīng)用于貨物管理中，可以避免錯(cuò)誤，大大提高倉庫的工作效率。因此，運(yùn)用MCU管理是降低成本、實(shí)現(xiàn)物流倉庫現(xiàn)代化管理的重要手段。單片機(jī)是一種微型計(jì)算機(jī)。其結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是將CPU、存儲器、定時(shí)器和各種輸入/輸出接口電路集成到一個(gè)超大規(guī)模的集成電路芯片中。它的成本低、體積小、可控性強(qiáng)、可靠性高，應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，本文所論述的系統(tǒng)便采用了80C51單片機(jī)來模擬實(shí)現(xiàn)倉庫管理。

圖2 倉庫管理控制流程

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)：

倉庫管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，總的來說，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括四個(gè)模塊，分別為按鈕控制、撥碼開關(guān)、單片機(jī)以及四位LED顯示數(shù)碼管組成。

圖1 倉庫管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

單片機(jī)可以通過編程控制顯示的數(shù)碼管，選用的單片機(jī)型號為80C51。80C51是一種具有4K字節(jié)的flash可編程可擦除80C51 MCU。單片機(jī)可以通過編程實(shí)現(xiàn)做算術(shù)邏輯指令從而達(dá)到控制數(shù)碼管低電平從而有效控制LED顯示模塊。按鈕控制模塊提供四個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)加一、減一、停止等操作模擬貨物的入庫出庫等行為。撥碼開關(guān)用于置數(shù)，模擬貨物的總庫存量。四位LED顯示模塊則負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對應(yīng)數(shù)碼管發(fā)光。

系統(tǒng)控制流程可描述為：根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測倉庫庫存，單片機(jī)會通過撥碼開關(guān)設(shè)定庫存量；按鈕開關(guān)start控制，指示燈亮，系統(tǒng)開始工作。每撥動入庫出庫開關(guān)，數(shù)碼管顯示數(shù)字加一或減一視作入庫或出庫一件，直到數(shù)碼管顯示上限停止入庫或是數(shù)碼管顯示零時(shí)停止出庫。

3 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)原理，包含單片機(jī)模塊、顯示模塊、按鈕模塊、電機(jī)控制模塊、置數(shù)模塊。

3.1 單片機(jī)模塊

STC89C51RC/RD系列單片機(jī)是STC推出的新型的具有超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗等優(yōu)異性能的單片機(jī)，各種指令以及代碼完美兼容傳統(tǒng)的51單片機(jī)，其內(nèi)部的時(shí)鐘、機(jī)器周期可以隨意選擇。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，當(dāng)時(shí)鐘頻率在6MHz時(shí)，該復(fù)位電路是可靠的；當(dāng)時(shí)鐘頻率在12MHz時(shí)，勉強(qiáng)可用。在要求不高的情況下，可在復(fù)位腳外接電阻電容復(fù)位，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 STC89C51RC單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3.2 顯示模塊

數(shù)碼管可以顯示從0到9的總共10位數(shù)字。如果加上小數(shù)點(diǎn)，驅(qū)動數(shù)碼管顯示器的段選擇信號需要總共8位數(shù)據(jù)，如圖4所示。

圖4 顯示模塊

3.3 置數(shù)模塊

采用8位薄編碼器和5位表盤的組合，形成最高13位的二進(jìn)制數(shù)，即最大設(shè)定值8191，很好地利用了4位數(shù)碼管，如圖5所示。

圖5 置數(shù)模塊

3.4 按鈕模塊

每個(gè)按鍵連接一條輸入線，一條輸入線的工作狀態(tài)不影響其他輸入線。軟件設(shè)計(jì)同時(shí)采用查詢方式和外部中斷的方法。該鍵直接與80C51的I/O端口線相連，通過讀取I/O端口的電平狀態(tài)即可識別按鍵。電路原理如圖6所示。

圖6 按鈕模塊

3.5 電機(jī)控制模塊

二極管用來保護(hù)三極管，電容用來減少火花的沖擊。如圖7所示。

圖7 電機(jī)控制模塊

4 仿真及調(diào)試

系統(tǒng)仿真過程如下：當(dāng)需要設(shè)置數(shù)字時(shí)，8位撥碼盤控制二進(jìn)制數(shù)的下8位，5位撥碼盤控制上8位。啟動后，LED數(shù)碼管將顯示設(shè)定的編碼。按啟動鍵STAR，電機(jī)將開始運(yùn)行，LED數(shù)碼管將顯示4位數(shù)字。按入庫鍵INTO，然后按數(shù)碼管顯示數(shù)字加1，這意味著一件貨物入庫。然后按RST鍵，數(shù)字將被清除，計(jì)數(shù)將再次開始，此時(shí)，我們?nèi)钥梢园慈霂戽I計(jì)數(shù)。出庫同理，按出庫鍵OUT，按數(shù)碼管顯示數(shù)字減1，表示貨物出庫一件。在這個(gè)過程中，可以按動STOP鍵關(guān)閉電機(jī)，同時(shí)停止計(jì)數(shù)，然后按STAR的開始鍵，從它剛剛停止時(shí)繼續(xù)計(jì)數(shù)。

本文介紹了利用80C1單片機(jī)代替人工實(shí)現(xiàn)對物流倉庫的管理?；趩纹瑱C(jī)的倉庫管理系統(tǒng)可以有效解決倉儲管理中存在的工作量大、效率低等問題。通過系統(tǒng)仿真證明，這種管理系統(tǒng)能夠解放雙手，利用單片機(jī)自動管理倉庫，實(shí)現(xiàn)倉庫入庫、出庫數(shù)量的統(tǒng)計(jì)以及手動停止計(jì)數(shù)等功能。經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用該倉庫管理系統(tǒng)可以代替人工管理，有效地解決了人力的成本和人工計(jì)算出現(xiàn)差錯(cuò)等問題，從而完成高效控制，提高計(jì)算精度，有著良好的利用價(jià)值。