基于RFID技術(shù)的物流運(yùn)輸管理系統(tǒng)的構(gòu)建

　引言

　　隨著物流水平的提高，信息的提取和分析越發(fā)顯得重要，貨物運(yùn)輸管理的信息化水平已成為衡量當(dāng)今物流工業(yè)先進(jìn)性的標(biāo)志。目前，國內(nèi)運(yùn)輸信息化管理方法單一，大多數(shù)物流運(yùn)營公司僅能提供實(shí)時(shí)的定位跟蹤與查詢服務(wù)，不能獲得運(yùn)載工具上的貨物信息，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)貨物裝卸過程的失誤，特別是危險(xiǎn)品的運(yùn)輸，一旦出錯，后果不堪想象。

　　本文設(shè)計(jì)了一種物流貨物運(yùn)輸管理系統(tǒng)以解決這類問題。該系統(tǒng)基于GPRS、GPS和RFID（無線射頻技術(shù)），采用單片機(jī)串口時(shí)分復(fù)用方式控制各功能模塊，將采集的信息在運(yùn)載工具上實(shí)時(shí)顯示，并通過無線傳輸發(fā)送到遠(yuǎn)程終端。這樣，不僅實(shí)現(xiàn)了對運(yùn)載工具的定位，而且可以有效管理其裝載的貨物，達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯誤，及時(shí)處理的目的，提高了貨物運(yùn)輸管理中的效率，減少了時(shí)間成本。

　　硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　功能模塊

　　系統(tǒng)采用三個(gè)功能模塊：RFID模塊，GPS模塊和GPRS模塊。

　　RFID模塊采用的是WJ公司的MPR6000，工作頻率為UHF902~928MHz，支持EPC Class0、Class1和Class0+協(xié)議。

　　貼在箱內(nèi)各貨物上的電子標(biāo)簽（Tag）寫入了貨物的基本信 息和編號，RFID模塊與Tag之間可每幾微秒通信一次，實(shí)時(shí)了解運(yùn)載工具上的貨物信息、以及運(yùn)輸途中貨物裝卸或出入庫等情況，以便對貨物進(jìn)行智能管理。

　　2合1模塊TRIZIUM-GPS采用Telit公司GPS和GPRS產(chǎn)品。

　　該模塊支持4800、9600、38400、57600bps等常見波特率，并集成了GPRS和GPS兩個(gè)模塊，既可以獨(dú)立工作也可以聯(lián)合工作，并且兩模塊都各自有兩對UART口（UART0和UART1）。在聯(lián)合工作模式下，GPRS模塊的UART1和GPS模塊的UART0對接，使用AT命令，GPS模塊采集的定位信息就可以傳輸?shù)紾PRS模塊的UART接口上，然后通過GPRS的UART0口傳輸?shù)組CU。

　　GPS的目的在于采集定位信息，用于對運(yùn)載工具進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，以便實(shí)時(shí)跟蹤、優(yōu)化調(diào)度。GPRS模塊的目的就是將采集到的信息發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控終端。

　　系統(tǒng)模型

　　系統(tǒng)模型如圖1所示，MUC采用AT89S51單片機(jī)，功耗低，具有4KB在線可編程Flash存儲器，片內(nèi)WDT能提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

　　圖1 系統(tǒng)模型

　　3個(gè)功能模塊共同由單片機(jī)控制，內(nèi)置于運(yùn)載工具內(nèi)。

　　運(yùn)行流程主要是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和終端處理及反饋。單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，主要用于與3個(gè)功能模塊和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的通信。數(shù)據(jù)采集包括GPS模塊和RFID模塊的數(shù)據(jù)，通過串口傳入單片機(jī)進(jìn)行預(yù)處理，顯示在 LCD上，同時(shí)通過GPRS模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，進(jìn)行終端處理分析。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心也可以通過GPRS傳輸命令，向單片機(jī)發(fā)出提示、警告或獲取其他實(shí)時(shí)信息。

　　電路設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)系統(tǒng)

　　電路原理圖如圖2所示，3個(gè)功能模塊受1塊51單片機(jī)控制，模塊與單片機(jī)之間采用異步串行通行模式。雖然各功能模塊提供了許多控制線，但為了簡化接口設(shè)計(jì)，均采用兩線（TXD、RXD）連接。模塊之間通信的控制通過軟件來實(shí)現(xiàn)，采用軟件實(shí)現(xiàn)控制具有使用靈活的特點(diǎn)，避免了過多的硬件信號的檢測。

　　圖2 電路原理圖

　　AT89S51單片機(jī)只有一對串口，這樣，如何解決單片機(jī)串口的復(fù)用問題是整個(gè)硬件的重點(diǎn)之一。本系統(tǒng)用單片機(jī)的P3.0、P3.1、P3.2三個(gè)管腳來分別控制三個(gè)功能模塊的RXD。串口通信的起始位處于“space”狀態(tài)，只有當(dāng)某控制管腳為低電平時(shí)，對應(yīng)的模塊才能享有使用串口的權(quán)力，達(dá)到串口時(shí)分復(fù)用的目的。

　　LCD顯示模塊采用OCMJ48，它是12864點(diǎn)陣液晶模塊。該模塊內(nèi)含GB2312 1616點(diǎn)陣國際一級簡體漢字和ASCII88（半高）及816（全高）點(diǎn)英文字庫，用戶輸入?yún)^(qū)位碼或ASCII碼即可實(shí)現(xiàn)文本顯示。

　　鍵盤控制器HD7279的主要作用是提供運(yùn)載工具上“人機(jī)對話”的功能，可根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)采集所需信息，并顯示在車載LCD上，這樣就可在貨物裝卸過程中獲得當(dāng)前狀況，方便管理。

　　為了擴(kuò)展MCU的外部ROM和RAM，單片機(jī)外接16k的E2PROM AT28C16和COMS靜態(tài)RAM IDT6116。

　　此外TRIZIUM-GPS模塊的邏輯電平為COMS2.8V，單片機(jī)和RFID模塊均為TTL電平，本系統(tǒng)采用的是SN74HC245N電平轉(zhuǎn)換芯片解決功能模塊與單片機(jī)之間電平轉(zhuǎn)換的問題。

　　外圍電源電路

　　各功能模塊中， RFID射頻模塊（工作電壓為4.5v）對外圍電源電路要求具有穩(wěn)壓功能和紋波小的特點(diǎn)。本系統(tǒng)中采用12V的輸入電源，由于輸入輸出電壓差比較大，所以線性調(diào)整器并不適用于該電壓轉(zhuǎn)換電路。為了衰減電流的峰值，必須使用100mF的旁路等效串聯(lián)電阻電容來保護(hù)電路，并且去耦電阻、去耦電容和電感也要盡可能地靠近模塊的電源輸入端口，其原理如圖3所示。

　　圖3 電源電路