劉磊 李芳 馮沖

摘 要： 本文給出了一種基于STM32的分揀裝置設(shè)計，闡述了此系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計及其應(yīng)用。此設(shè)計一方面實現(xiàn)了對特定屬性的產(chǎn)品的選擇功能，驅(qū)動電機將其分揀出來，并且可利用紅外通信對電機進行無線控制，顯示裝置則可更直觀地掌握分揀情況；另一方面，此設(shè)計具有分揀精準(zhǔn)，操作方便等優(yōu)點。使復(fù)雜的分揀工作更趨高效、簡便地得以展開，分擔(dān)了人工挑選的工作量，節(jié)約了人力成本。

關(guān)鍵詞： STM32；精準(zhǔn)分揀；紅外通信

Abstract：This paper presents a design of sorting device based on STM32 and elaborates the hardware and software design of this system and its application. On one hand the research realizes the function of selecting the products of the specific properties and driving the motor to sort out the products meanwhile uses infrared communication to conduct wireless control of motor. During the operating process the display device could more intuitively grasp the situation of sorting. On the other hand this design has the advantages of convenient operation accurate sorting etc. The fruits in the paper could make the complex sorting work more efficient and more easy not only share the workload of manual selection but also save manpower cost.

Key words： STM32；precise sorting；infrared communication

引言

物流是物質(zhì)資料從供應(yīng)者到需求者的物理運動，是運輸、保管、包裝、裝卸、流通加工、配送以及信息發(fā)布等多項基本活動應(yīng)用集結(jié)的統(tǒng)一整體。在經(jīng)濟全球化潮流和電子商務(wù)風(fēng)行的雙重推動下，物流業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)前一體化的必然走向，傳統(tǒng)的物流也正在向現(xiàn)代物流轉(zhuǎn)變，而現(xiàn)代物流的本質(zhì)形態(tài)特征就是強化整合資源和優(yōu)化物流全程，所以物流業(yè)已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)社會中不可或缺的重點實用基礎(chǔ)支撐。

隨著現(xiàn)代科技的長足進步與發(fā)展，各領(lǐng)域的自動化程度也在不斷地向上攀升。其中，自動分揀裝置與傳統(tǒng)的手工分揀相比具有效率高、差錯率低、分揀點多、作業(yè)無人化等優(yōu)勢，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用在物流分揀的需求場景中。但是自動分揀裝置的等級表現(xiàn)卻仍是參差不齊的，智能化水平還有待進一步加強。因此，要引入更智能的方法實現(xiàn)物流的自動分揀。而且，這也符合 “中國制造2025”的發(fā)展規(guī)劃要求。

本文將基于STM32微控制器研究設(shè)計一種物流分揀裝置，該裝置由PC串口指揮操作，能顯示分揀狀態(tài)，并可使用紅外遙控器遠(yuǎn)程控制分揀機構(gòu)的分揀狀態(tài)。

1 總體設(shè)計方案

本系統(tǒng)基于STM32的分揀裝置設(shè)計主要可闡析論述如下：

核心部分要實現(xiàn)將已知信息傳輸給STM32，使STM32控制電機的轉(zhuǎn)動，同時將數(shù)據(jù)指令展開傳輸與顯示。PC機接收數(shù)據(jù)后，再將其傳輸給STM32，STM32判斷是否需要開啟電機驅(qū)動模塊從而使電機進入運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在驅(qū)動電機的同時將其收到的信息在LCD屏幕上做出顯示，并通過紅外模塊對電機進行控制。本次研究中的系統(tǒng)設(shè)計方案則如圖1所示。

2 硬件部分

2.1 電機驅(qū)動模塊

本設(shè)計選用的是L298N電機驅(qū)動模塊，設(shè)定的供電范圍5～35 V，采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制，具有2個使能端，可單獨控制2臺直流電機、一臺步進電機。L298N電機驅(qū)動模塊性能特點為：可實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)及調(diào)速。啟動性能好，啟動轉(zhuǎn)矩大。

2.2 LCD顯示模塊

本設(shè)計選擇的是2.8寸的TFTLCD 即薄膜晶體管液晶顯示器，配備有3.3 V工作電壓。該模塊有如下特點：320×240的分辨率，16位真彩顯示。自帶觸摸屏，可以將其作為控制輸入。

2.3 紅外遙控電路模塊

紅外無線通信采用紅外線作為無線傳輸載體，并可應(yīng)用于室內(nèi)外以實際獲得點對點的通信。紅外線技術(shù)成熟，施展領(lǐng)域空間廣闊，不受高頻電磁波的干擾，在使用紅外線傳輸信息時，效果穩(wěn)定。在本系統(tǒng)中，采用紅外一體化接收頭HS0038，此中心頻率為38.0 KHz，環(huán)氧樹脂封裝提供特殊的紅外濾光器，可改善自然光的反射干擾，并能防止無用脈沖輸出。電源電壓為5 V，低功耗，輸出電平兼容TTL、CMOS。

3 軟件部分

3.1 電機控制模塊

每個電機需要2個I/O口輸入高低電平來控制電機的工作狀態(tài)。首先，要使能驅(qū)動電機的端口，即使能端口時鐘，然后進行端口配置，設(shè)置推挽輸出，設(shè)置I/O口的輸出速度，最后設(shè)置I/O的輸出電平來控制電機。綜上可知，電機控制流程如圖2所示。

3.2 LCD顯示模塊

初始化液晶顯示屏，為展現(xiàn)電機工作狀態(tài)做好前期預(yù)備。設(shè)計可得LCD顯示流程如圖3所示。

3.3 紅外無線控制模塊

在鍵盤上輸入鍵值后，通過紅外一體化接收頭HS0038采集得到后，進行光電放大、解調(diào)，再由STM32單片機經(jīng)過定制解碼處理，根據(jù)輸入的不同鍵值，調(diào)用不同的子程序來達(dá)到控制不同電機的目的?？刂颇K的整體流程如圖4所示。

4 結(jié)束語

本設(shè)計是基于STM32的一種高端智能的物流分揀裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對特定屬性產(chǎn)品的選擇功能，驅(qū)動電機將其分揀出來。

本設(shè)計也可利用紅外通信對電機進行遠(yuǎn)程無線控制，顯示模塊LCD則可更為直觀地掌握分揀情況。

該款設(shè)計具有分揀精準(zhǔn)，操作方便等優(yōu)點。使復(fù)雜的分揀工作更趨高效、簡便，分擔(dān)人工挑選的工作量，節(jié)約了人力成本。

參考文獻

[1] 錢金川. 電子計數(shù)器原理、功能、參數(shù)及使用淺析[J]. 機床電器，2011（5）：40-44.

[2] 高慧芳. 單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計[M]. 杭州：杭州電子科技大學(xué).2008.

[3] 杜春雷. ARM體系結(jié)構(gòu)與編程[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[4] 李寧. ARM 開發(fā)工具ReaIView MDK使用入門[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[5] 李寧. 基于MDK的STM32處理器開發(fā)應(yīng)用[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[6] 肖瀟，楊金堂，全芳成，等. 伺服電機的選型原則與計算[J]. 機床與液壓，2014，42（22）：44-46，49.

[7] 楊平，王威. MSP430系列超低功耗單片機及應(yīng)用[J]. 國外電子測量技術(shù)，2008，27（12）：48-50.

[8] 王艷艷. 并行自動分揀系統(tǒng)分揀任務(wù)及補貨緩存優(yōu)化研究[D]. 濟南：山東大學(xué)，2012.

[9] 周江. STM32單片機原理及硬件電路設(shè)計研究[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（11）：1.

[10]張靜，孫文慧，喬衛(wèi)斌，等. 直動式電磁閥的改進設(shè)計[J]. 水電站機電技術(shù)，2002（4）：41-42.

[11]CAIRTNS R B. Infared spectroscopic studies on solid oxygen[D].Berkeley： University of California，1965.