智能电子元件管理仓库系统设计.docx

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智能电子元件管理仓库系统设计

沈阳工程学院

毕业设计论文

专业班级：

测控技术与仪器081班

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密级：

内部

智能电子元件管理仓库系统

TheWarehouseSystemofIntelligentElectronicComponentsManagement

系别名称：

自动控制工程系

专业班级：

测控技术与仪器081班

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学号：

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摘要

目前，智能仓库管理技术应用正在国家的大力倡导下如荼如火的进行着，各行各业也希望在管理控制手段上能应用此技术，在行业竞争中抢占先机。

对于仓库管理系统来讲，仓库货物的安全存储是很重要的事，某些货物在存储期间，由于环境、气候和通风条件等因素变化直接关系到货物的存储质量，科学的管理具有重要的经济价值。

仓内的温度和湿度会发生异常，这有可能造成货物的变质，影响质量。

利用现有电子元件仓库管理技术实现货物的进销存及库存管理同样也具有划时代意义，是管理手段上的一次飞跃。

为此，提出了基于单片机硬件设施“智能电子元件仓库管理系统”，利用实时通信，实现仓库数据自动更新，同时能更好的监控仓库内的温湿度。

智能电子元件仓库管理系统是为了实现电子元件产品管理的系统化、规范化和自动化，从而提高电子产品管理效率而设计的。

它完全取代了原来一直用人工管理的工作方式，避免了由于管理人员的工作疏忽以及管理质量问题所造成的各种错误，为及时、准确、高效的完成智能电子元件仓库管理系统提供了强有力的工具和管理手段。

基于单片机的条形码技术在货物仓储管理中的应用可以避免差错和提高工作效率，大大提高物流公司的竞争力。

因此，使用条形码进行管理是降低货物物流成本。

实现物流仓储现代化管理的重要手段。

关键词：

电子元件，智能仓库管理，条形码温湿度检测

Abstract

Atpresent,the vigorousadvocacy of the countries of the intelligent warehousemanagement technology, such as the Tea fire, allwalksinourdailylife also in the managementandcontrol means to applythis technology, competitionintheindustry to theseize theinitiative. TheSecurestorage in the storage ofgoods isveryimportant for the warehousemanagementsystem intermsof certaingoods inthestorage period,dueto the changeof environment,climate andventilation conditionsandotherfactors directlyrelatedto thequality of thegoods stored, scientificmanagement has animportanteconomic value.Temperatureandhumidity insidethe warehouse willbe anexceptionoccurs,whichmaycause deterioration of thegoods,affectingthequality. TheUseoftheexisting electroniccomponents warehousemanagement technologytoachieve Invoicingand inventorymanagement of goods isalso alandmark, is aleapforward on the managementtools.Tothisend, the microcontroller hardwarefacilities-based "smart electroniccomponentswarehousemanagement system", usingreal-time communications, and warehouse dataisautomaticallyupdated, and betterableto monitor temperatureandhumidity inside thewarehouse.

The intelligent electroniccomponents warehousemanagementsystem inordertoachieve the systematization,standardization andautomation of electroniccomponents,products,therebyimproving the management efficiency of the electronicproducts. Itcompletelyreplacesthe original work that hasbeenusing artificial management, toavoiddue to the negligence of themanagementstaff and managementof qualityproblemscausedbythe error, and for timely,accurateandefficient completionof the intelligentelectroniccomponents warehousemanagementsystem providesastrong tools andmanagementtools.

TheMicrocontroller-based barcodetechnology in the cargo warehousemanagement canavoid errorsand improveefficiency, and greatlyimprove the competitiveness of thelogisticscompany. Thedailylifeuseofthe barcode managementis to reduce the logisticscost ofgoods. Important means toachieve the modernization of logisticsandwarehousemanagement.

Keywords:

Electroniccomponents,Intelligentwarehousemanagement,Barcode,TemperatureandHumiditydetection

摘要I

AbstractII

1.绪论1

1.1智能电子元件管理仓库系统的开发背景1

1.2课题研究的意义和内容1

2.电子元器件管理系统解决方案3

2.1电子元器件管理系统概述3

2.1.1系统描述3

2.1.2系统功能3

2.2电子元器件管理系统总体方案设计3

3.条形码识别电子元件的实现5

3.1条形码在仓储管理中的必要性5

3.2条形码识别系统在仓储管理中的工作流程5

3.3条形码识别系统的硬件设计6

3.4条形码识别原理6

3.5条形码识别系统的软件设计8

3.6本章小结9

4.电子元件仓库管理系统温湿度检测的实现10

4.1智能电子元件仓库温湿度检测的必要性10

4.2温湿度检测主要元器件介绍11

4.2.1湿度传感器简介11

4.2.2温度传感器简介12

4.3设计方框图13

4.4各部分电路设计14

4.4.1信号输入端电路设计14

4.4.2湿度控制电路比较器14

4.4.3温度控制部分的设计15

4.4.4声光报警系统16

4.4.5外部高电压电路17

4.5工作过程分析17

4.6本章小结18

5.电子元件出入库管理及仓库库存计数19

5.1出入库管理19

5.1.1概述19

5.1.2工作原理及硬件设计19

5.1.3软件设计20

5.2计数方式21

5.2.1计数信号输入21

5.2.2控制输出22

5.2.3操作按键22

总结23

致谢24

参考文献25

附录A1.1程序清单26

附录A1.2条形码识别电路34

附录A1.3温湿度检测电路35

1.绪论

1.1智能电子元件管理仓库系统的开发背景

改革开放以来，国际生产大转移给我国内地发展电子元件带来了机遇。

其生产规模和经济总量不断扩大。

2000年，系统内企业生产通用电子元件2371亿只，印制电路板1473㎡，光电线缆3007万公里，我国内地电子元件的产值、市场规模低于日本和美国，处于世界第3位。

社会进步和经济发展对信息资源技术、信息产业的依赖程度越来越大。

计算机网络以其对信息的收集存储、传输、加工并为人们的决策提供智能化的服务而成为现代企业的一个技术支柱，一个管理上的强有力的工具，为了适应激烈的竞争，各个企业都开始了信息方面的竞争。

要保持我国电子元器件大国的地位，使我国电子元器件产业适应21世纪国内外市场的需要，适应社会主义市场经济的需要，就必然要求厂商适应市场变化，具备信息观念，同时需要运用各种信息指导电子元器件的生产经营管理活动。

国外许多电子元器件企业要了解国内同行业数据只需几秒钟。

国内有些企业至今还是靠人工处理，工作效率低，可靠程度不高。

究其原因，是因为电子元器件行业中，中小企业比较多，信息难以集中和统一。

据第三次工业普查，1995年底内地电子元件生产企业六千余家，其中集体企业占61%，小型企业占88%，百人以下的企业占57%[1]。

信息产业部电子科学技术情报研究所鑫海威信息中心委托开发的中国电子元器

件产品数据库系统就是为了给国内电子元器件的厂商和需求企业提供一个产品查询的信息平台。

产品数据库欲在3年时间内收集涵盖3000家国内电子元器件制造商的100万条产品信息、基本覆盖重点收集产品所有型号的元器件产品数据库以该数据库为基础的网络服务平台为客户提供信息发布和检索以及求购和询价服务。

条件成熟后逐步向网上交易、电子商务领域拓展。

目前鑫海威已经有一套C/S模式的电子元器件信息管理系统支持信息的输入输出等，鑫海威希望能在网上发布电子元器件的信息以方便厂商之间的业务往来。

另外由于产品信息量不断膨胀，信息输入工作在局域网的几台机器上无法迅速完成。

因此急需开发B/S版本以方便信息从各个地方的搜集汇总。

1.2课题研究的意义和内容

目前，智能仓库管理技术应用正在国家的大力倡导下如荼如火的进行着，各行各业也希望在管理控制手段上能应用此技术，在行业竞争中抢占先机。

对于仓库管理系统来讲，仓库货物的安全存储是很重要的事，某些货物在存储期间，由于环境、气候和通风条件等因素变化直接关系到货物的存储质量，科学的管理具有重要的经济价值。

仓内的温度和湿度会发生异常，这有可能造成货物的变质，影响质量。

利用现有电子元件仓库管理技术实现货物的进销存及库存管理同样也具有划时代意义，是管理手段上的一次飞跃。

为此，提出了基于单片机硬件设施“智能电子元件仓库管理系统”，利用实时通信，实现仓库数据自动更新，同时能更好的监控仓库内的温湿度。

电子元器件管理系统的开发目标是管理电子元器件的所有信息。

包括数据扫描、电子元件入库管理、出库管理、库存量计数、温湿度检测以及系统的显示。

该系统采用温度传感器测量温度，用湿度传感器测量室内湿度，在传感器两端加上一定的工作电压，则其输出电压随着温度/湿度的变化而变化，由传感器输出的电压再由运放转将信号放大，输入到比较器中，与所需温度/湿度的上、下限数值进行比较。

当仓库内温度低于规定温度范围的下限时，比较器输出端输出的电压导通光耦电路，使发热器开始工作，直到达到适当的温度，同时比较器输出的电压接通报警电路，报警电路中发光二极管开始发出蓝光，电铃同步响。

如果测得的温度超出规定值的上限时，比较器的输出端输出电压将驱动光耦电路连接的散热器，使室内的温度降低，输出的电压也接通报警电路，开始报警，发光二极管发出不同颜色的光。

当仓库内湿度低于规定湿度范围的下限时，比较器输出端输出的电压导通光耦电路，使通风机开始工作，直到达到适当的湿度，同时比较器输出的电压接通报警电路，报警电路中发光二极管开始发出红光，电铃同步响。

如果测得的湿度超出规定值的上限时，比较器的输出端输出电压将驱动光耦电路连接的除湿机，使室内的湿度降低，输出的电压也接通报警电路，开始报警，发光二极管发出不同颜色的光。

课题的意义和主要工作有以下几点：

（1）研究了条形码扫描在智能管理中的是实际应用。

（2）根据电子元件的种类不同，不同的元件分类管理，对元件入\出库进行统计，并对库存量进行统计，并实时报警发出警告。

（3）根据各个元件对温湿度的要求不同，对于不同的电子元件仓库设置不同的温湿度数据，保证了元件的质量。

（4）液晶显示器实时显示各项数据。

（5）报警系统能对整个仓库系统的各项超标数据进行实时报警。

2.电子元器件管理系统解决方案

2.1电子元器件管理系统概述

智能电子元件仓库管理系统是为了实现电子元件产品管理的系统化、规范化和自动化，从而提高电子产品管理效率而设计的。

它完全取代了原来一直用人工管理的工作方式，避免了由于管理人员的工作疏忽以及管理质量问题所造成的各种错误，为及时、准确、高效的完成智能电子元件仓库管理系统提供了强有力的工具和管理手段。

2.1.1系统描述

本系统共分为元件条形码扫描识别、入库/出库数据管理、库存量数据管理、系统温湿度检测、液晶数据显示共5部分内容。

2.1.2系统功能

条形码识别可以将不同种类的不同产品进行分类，划分出元件的种类，进行分类管理。

当有元件条形码被扫描时，根据扫描的数据，对应的分类管理仓库打开仓门，将元件放入/取出仓库，计数器进行数据计数。

整个系统在运行时，温湿度检测系统实时监控仓库的温湿度，保证元件处于最适宜的环境。

液晶显示部分实时显示各项数据，包括扫描的条形码数据，温湿度实时数据等。

报警系统的作用就是当各个数据超过要求数据时，进行报警，便于修整。

2.2电子元器件管理系统总体方案设计

条形码扫描采集初始信息：

对即将入库的所有货物建立条形码标识．每个条形码中包含货物的相关信息，信息内容可自行定义如包括货物的名称、规格、数量、入库时间、出库时间、条形码序列号等。

入库：

在货物进入仓库前．将包含此类货物信息的条形码标签贴于货物外包装上入库时再用条形码阅读器将其条形码扫描进仓库管理系统的入库信息中自动增加库存信息。

出库：

当货物出库时．用条形码阅读器将出库货物条形码扫描进仓库管理系统的出库信息中，自动减少此货物的库存信息。

实现及时准确地记录库存商品的流转情况．确保账面信息与实物信息的统一。

温湿度检测：

当仓库内温度低于规定温度范围的下限时，比较器输出端输出的电压导通光耦电路，使发热器开始工作，直到达到适当的温度，同时比较器输出的电压接通报警电路，报警电路中发光二极管开始发出蓝光，电铃同步响。

如果测得的温度超出规定值的上限时，比较器的输出端输出电压将驱动光耦电路连接的散热器，使仓库内的温度降低，输出的电压也接通报警电路，开始报警，发光二极管发出不同颜色的光。

当仓库内湿度低于规定湿度范围的下限时，比较器输出端输出的电压导通光耦电路，使通风机开始工作，直到达到适当的湿度，同时比较器输出的电压接通报警电路，报警电路中发光二极管开始发出红光，电铃同步响。

如果测得的湿度超出规定值的上限时，比较器的输出端输出电压将驱动光耦电路连接的除湿机，使仓库内的湿度降低，输出的电压也接通报警电路，开始报警，发光二极管发出不同颜色的光。

液晶显示：

实时显示出扫描的数据包括条形码编号、品名、型号等，显示实时温湿度数据以及设置值。

整个系统总方框图如下2-1所示：

图2-1系统方框图

3.条形码识别电子元件的实现

3.1条形码在仓储管理中的必要性

货物在从制造商传送到顾客手中的整个物流过程中，仓储管理成本在整个物流成本所占的比例日益增大。

因此，降低仓储管理成本，提高管理效益，就显得尤为重要。

如果采用手工进行仓储管理，不仅费工费时，而且容易产生差错。

基于单片机的条形码技术在货物仓储管理中的应用可以避免差错和提高工作效率，大大提高流公司的竞争力。

因此，使用条形码进行管理是降低货物物流成本，实现物流仓储现代化管理的重要手段。

单片机是微型机的一个主要分支，在结构上的最大特点是把CPU存储器、定时器和多种输入／输出接口电路集成在一块超大规模的集成电路芯片上．它的成本低、体积小、可控性强、可靠性高，应用遍及各个领域基于单片机的条形码识别系统就是应用在仓储管理中的一个实例。

条形码出现于20世纪40年代，最早应用在铁路车辆上。

到20世纪40年代后期出现了相应的自动识别设备。

随着时代的发展，条形码自动识别设备的应用越来越广泛。

1971年，用于库存验算的“布莱西码”及相应的自动识别让条形码技术第一次应用在仓储管理中，在仓储管理中使用条形码识别系统能够有效地对货物进行自动识别、快速获取货物信息，对仓库进行整体规划、分类、汇总，极大地提高仓储管理的效率[2]。

3.2条形码识别系统在仓储管理中的工作流程

1采集初始信息：

对即将入库的所有货物建立条形码标识。

每个条形码中包含货物的相关信息，信息内容可自行定义如包括货物的名称、规格、数量、入库时间、出库时间、条形码序列号等。

2入库：

在货物进入仓库前，将包含此类货物信息的条形码标签贴于货物外包装上，入库时再用条形码阅读器将其条形码扫描进仓库管理系统的入库信息中，自动增加库存信息。

3出库：

当货物出库时，用条形码阅读器将出库货物条形码扫描进仓库管理系统的出库信息中，自动减少此货物的库存信息。

实现及时准确地记录库存商品的流转情况，确保账面信息与实物信息的统一。

3.3条形码识别系统的硬件设计

为了阅读出条形码所代表的信息，需要一套条形码识别系统。

它一般由条形码自动识别设备、系统软件、应用软件等组成。

条形码自动识别设备包括条形码扫描器、放大整形电路、译码接口电路和计算机系统。

条形码扫描器有许多种类，如光笔型、手持式枪型、台式、卡式、便携式激光式等。

在仓储管理中，使用手持式枪型扫描器较为便捷，常见的平板式扫描枪一般由光源光学透镜、扫描模组、模拟数字转换电路加塑料外壳构成[3]。

3.4条形码识别原理

要将按照一定规则编译出来的条形码转换成有意义的信息，需要经历扫描和译码两个过程。

物体的颜色是由其反射光的类型决定的，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码扫描器光源发出的光在条形码上反射后，反射光照射到条码扫描器内部的光电转换器上，光电转换器根据强弱不同的反射光信号，转换成相应的电信号。

根据原理的差异，扫描器可以分为光笔、CCD、激光三种。

电信号输出到条码扫描器的放大电路增强信号之后，再送到整形电路将模拟信号转换成数字信号。

白条、黑条的宽度不同，相应的电信号持续时间长短也不同。

然后译码器通过测量脉冲数字电信号0，1的数目来判别条和空的数目。

通过测量0，1信号持续的时间来判别条和空的宽度。

此时所得到的数据仍然是杂乱无章的，要知道条形码所包含的信息，则需根据对应的编码规则（例如：

EAN-8码），将条形符号换成相应的数字、字符信息。

最后，由计算机系统进行数据处理与管理，物品的详细信息便被识别了[4]。

扫描原理：

条形码的扫描需要扫描器，扫描器利用自身光源照射条形码，再利用光电转换器接受反射的光线，将反射光线的明暗转换成数字信号。

它利用光电元件将检测到的光信号转换成电信号再将电信号通过模拟数字转换器转化为数字信号传输到计算机中处理。

其工作原理如图3-1所示：

图3-1条形码扫描器工作原理

（1）条形码扫描器发出光源经凸透镜1，照射到黑白相间的条形码上，

（2）反射光经凸透镜2聚焦后，照射到光电转换器上，

（3）光电转换器将接收到强弱不同的反射光信号，转换成相应的电信号输出到放大整形电路上，将模拟信号放大且转换成数字信号。

（4）译码器将整形电路的脉冲数字信号译成数字字符信息。

（5）信息通过接口电路送计算机系统进行数据处理与管理，完成条形码识别[5]。

不论是采取何种规则印制的条形码，都由静区、起始字符、数据字符与终止字符组成。

有些条码在数据字符与终止字符之间还有校验字符。

（1）静区：

静区也叫空白区，分为左空白区和右空白区，左空白区是让扫描设备做好扫描准备，右空白区是保证扫描设备正确识别条码的结束标记。

为了防止左右空白区（静区）在印刷排版时被无意中占用，可在空白区加印一个符号（左侧没有数字时印<号，右侧没有数字时加印>号）这个符号就叫静区标记。

主要作用就是防止静区宽度不足。

只要静区宽度能保证，有没有这个符号都不影响条码的识别。

（2）起始字符：

第一位字符，具有特殊结构，当扫描器读取到该字符时，便开始正式读取代码了。

（3）数据字符：

条形码的主要内容。

（4）校验字符：

检验读取到的数据是否正确。

不同编码规则可能会有不同的校验规则。

（5）终止字符：

最后一位字符，一样具有特殊结构，用于告知代码扫描完毕，同时还起到只是进行校验计算的作用。

为了方便双向扫描，起止字符具有不对称结构。

因此扫描器扫描时可以自动对条码信息重新排列。

条码扫描器有光笔、CCD、激光三种[6]。

（1）光笔：

最原始的扫描方式，需要手动移动光笔，并且还要与条形码接触。

（2）CCD：

以CCD作为光电转换器，LED作为发光光源的扫描器。

在一定范围内，可以实现自动扫描。

并且可以阅读各种材料、不平表面上的条码，成本也较为低廉。

但是与激光式相比，扫描距离较短。

（3）激光：

以激光作为发光源的扫描器。

又可分为线型、全角度等几种。

线型：

多用于手持式扫描器，范围远，准确性高。

全角度：

多为卧式，自动化程度高，在各种方向上都可以自动读取条码。

为了阅读出条码所代表的信息，需要一套条码识别系统，它由条码扫描器、放大整形电路、译码接口电路和计算机系统等部分组成[7]。

由于不同颜色的物体，其反射的可见光的波长不同，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜1后，照射到黑白相间的条码上时，反射光经凸透镜2聚焦后，照射到光电转换器上，于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号，并转换成相应的电信号输出到放大整形电路．白条、黑条的宽度不同，相应的电信号持