基于单片机的仓库无人值守系统设计

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摘 要：采用AT89S52单片机实现GSM短信模块的仓库无人值守系统，该系统借助GSM网络，以短信息的方式实现实时监控用户当前仓库的安全状况，当采集值超过传感器设定值，系统可现场报警同时将数据传输到远程，告知当前状况，系统具有采集数据准确、传输可靠、性价比高、智能监测等优点。

关键词：AT89S52；GSM；实时监控；远程

引言

仓库管理与人们日常生活息息相关的问题。大到公司、超市的仓库管理，小到图书馆的藏书管理，都可以认为是各种各样的仓库管理需求。目前的仓库管理系统一般比较落后，性能较差且很不完备，人工干涉过多，操作使用不方便，有的故障率高还不实用，容易造成仓库被盗等问题，造成财产损失。基于以上情况，研究了一种新型的仓库管理系统。这种系统是利用GSM系统的AT指令的开发以及单片机和移动通信模块之间的通信编程。由传感器将采集到的信号发送至单片机，单片机通过判断，发送控制指令到移动通信模块，移动通信模块接到指令后调用预先设计好的报警短信息，利用GSM网络发送给用户手机，从而实现对仓库的无人实时监测功能。

1 系统结构原理

该系统主要由六部分组成：传感器部分、无线通信部分、报警部分、A/D转换部分、单片机控制处理部分、显示部分如图1所示。传感器由温度传感器、振动传感器、红外传感、器烟雾传感器构成，由温度传感器、烟雾传感器来测量温度高低、烟雾大小，A/D转换部分完成模拟量转换成数字量传给单片机经处理判断是否发生火灾。红外传感器、振动传感器把采集到的振动、红外信号经A/D转换部分传给单片机判断是否有人闯入。显示模块用于显示单片机处理的结果。当发生意外情况报警部分发出报警，移动通信模块可以随时把仓库信息发给管理者。

图1 系统原理图

2 系统硬件设计

2.1 主控器的选择

主控制器采用AT89S52单片机，AT89S52是一种低功耗、高性能～CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

2.2 温度传感器的选择

温度传感器采用常用的DSl820温度传感器。DSl820数字温度计提供9位（二进制）温度读数指示器件的温度信息经过单线接口送入DSl820或从DSl820送出因此从主机CPU到DSl820仅需一条线（和地线）DSl820的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一个DSl820在出厂时已经给定了唯一的序号因此任意多个DSl820可以存放在同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件DSl820的测量范围从-55到+125增量值为0.5可在ls（典型值）内把温度变换成数字。

2.3 红外传感器的选择

红外传感器选择热释电红外线（PIR）传感器，这是80年展起来的一种新型高灵敏度探测元件，是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。如图2示为热释电红外传感器的内部电路框图。

图2 热释电红外传感器的内部电路框图

2.4 烟雾传感器的选择

烟雾传感器采用离子型烟雾传感器MQ-2，MQ-2气敏元件的气敏元件的结构和外形如图3所示（结构AorB），由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层，测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。

图3 测量电路如图所示

2.5 报警模块的设计

报警装置采用无源压电式KM3712x型蜂鸣器，较一般的蜂鸣器体积大，声音响亮，适用报警器的报警声音源。

2.6 移动通信模块的选择

采用基于GSM数字移动通信系统的通信模块。GSM模块是传统调制解调器与GSM无线移动系统的结合，可以称之为无线调制解调器。SIM300是小体积即插即用模组中完善的三频、四频*GSM/GPRS解决方案。使用工业标准界面，具备GSM/GPRS 900/1800/1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。可以方便地与单片机连机通讯，可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务（Short Message Service）和传真。SIM300通信模块具有GSM无线通信的所有功能，并提供标准的UAR串行接口通过AT命令控制（GSM07.07，07.05和增强AT命令，直接使用AT命令即可以简便的实现短信息的收发，查询和管理。SIM300模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息。通过独特的40引脚的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。单片机与SIM300通过AT指令控制手机的控制技术，设置SIM300模块的工作模式PDU模式，PDU模式支持中文短信，也能发送英文短信，本设计采用PDU模式进行编写。

2.7 显示模块的设计

显示模块采用LCD液晶显示，LCD（Liquid Crystal Display），为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。

3 系统软件设计

1602显示模块设计、18B20温度传感器模块、24C02存储器模块、1302时钟模块、外部中断、串口中断、主控制模块等几个部分整个系统的设计软件流程图4所示。

4 结束语

本设计采用了单片机与传感器相结合的方法，利用GSM网络进行远程无线传输，实现远距离监测仓库的环境状态，达到了无人值守的目的，通过实验验证，该系统使用灵活、数据采集传输可靠准确、节省资源，提高劳动生产率，实现了仪器仪表智能化，系统也可以在其他需要无线监控的领域使用，应用范围较广。

参考文献

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