基于單片機的倉庫無人值守系統設計

陳旭日+++席桂清

摘 要：采用AT89S52單片機實現GSM短信模塊的倉庫無人值守系統，該系統借助GSM網絡，以短信息的方式實現實時監控用戶當前倉庫的安全狀況，當采集值超過傳感器設定值，系統可現場報警同時將數據傳輸到遠程，告知當前狀況，系統具有采集數據準確、傳輸可靠、性價比高、智能監測等優點。

關鍵詞：AT89S52；GSM；實時監控；遠程

引言

倉庫管理與人們日常生活息息相關的問題。大到公司、超市的倉庫管理，小到圖書館的藏書管理，都可以認為是各種各樣的倉庫管理需求。目前的倉庫管理系統一般比較落后，性能較差且很不完備，人工干涉過多，操作使用不方便，有的故障率高還不實用，容易造成倉庫被盜等問題，造成財產損失。基于以上情況，研究了一種新型的倉庫管理系統。這種系統是利用GSM系統的AT指令的開發以及單片機和移動通信模塊之間的通信編程。由傳感器將采集到的信號發送至單片機，單片機通過判斷，發送控制指令到移動通信模塊，移動通信模塊接到指令后調用預先設計好的報警短信息，利用GSM網絡發送給用戶手機，從而實現對倉庫的無人實時監測功能。

1 系統結構原理

該系統主要由六部分組成：傳感器部分、無線通信部分、報警部分、A/D轉換部分、單片機控制處理部分、顯示部分如圖1所示。傳感器由溫度傳感器、振動傳感器、紅外傳感、器煙霧傳感器構成，由溫度傳感器、煙霧傳感器來測量溫度高低、煙霧大小，A/D轉換部分完成模擬量轉換成數字量傳給單片機經處理判斷是否發生火災。紅外傳感器、振動傳感器把采集到的振動、紅外信號經A/D轉換部分傳給單片機判斷是否有人闖入。顯示模塊用于顯示單片機處理的結果。當發生意外情況報警部分發出報警，移動通信模塊可以隨時把倉庫信息發給管理者。

圖1 系統原理圖

2 系統硬件設計

2.1 主控器的選擇

主控制器采用AT89S52單片機，AT89S52是一種低功耗、高性能～CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。

2.2 溫度傳感器的選擇

溫度傳感器采用常用的DSl820溫度傳感器。DSl820數字溫度計提供9位（二進制）溫度讀數指示器件的溫度信息經過單線接口送入DSl820或從DSl820送出因此從主機CPU到DSl820僅需一條線（和地線）DSl820的電源可以由數據線本身提供而不需要外部電源因為每一個DSl820在出廠時已經給定了唯一的序號因此任意多個DSl820可以存放在同一條單線總線上這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件DSl820的測量范圍從-55到+125增量值為0.5可在ls（典型值）內把溫度變換成數字。

2.3 紅外傳感器的選擇

紅外傳感器選擇熱釋電紅外線（PIR）傳感器，這是80年代發展起來的一種新型高靈敏度探測元件，是一種能檢測人體發射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路。如圖2示為熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖。

圖2 熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖

2.4 煙霧傳感器的選擇

煙霧傳感器采用離子型煙霧傳感器MQ-2，MQ-2氣敏元件的氣敏元件的結構和外形如圖3所示（結構AorB），由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。

圖3 測量電路如圖所示

2.5 報警模塊的設計

報警裝置采用無源壓電式KM3712x型蜂鳴器，較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，適用報警器的報警聲音源。

2.6 移動通信模塊的選擇

采用基于GSM數字移動通信系統的通信模塊。GSM模塊是傳統調制解調器與GSM無線移動系統的結合，可以稱之為無線調制解調器。SIM300是小體積即插即用模組中完善的三頻、四頻*GSM/GPRS解決方案。使用工業標準界面，具備GSM/GPRS 900/1800/1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗實現語音、SMS、數據和傳真信息的高速傳輸。可以方便地與單片機連機通訊，可以快速、安全、可靠地實現系統方案中的數據、語音傳輸、短消息服務（Short Message Service）和傳真。SIM300通信模塊具有GSM無線通信的所有功能，并提供標準的UAR串行接口通過AT命令控制（GSM07.07，07.05和增強AT命令，直接使用AT命令即可以簡便的實現短信息的收發，查詢和管理。SIM300模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息。通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現電源連接、指令、數據、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。單片機與SIM300通過AT指令控制手機的控制技術，設置SIM300模塊的工作模式PDU模式，PDU模式支持中文短信，也能發送英文短信，本設計采用PDU模式進行編寫。

2.7 顯示模塊的設計

顯示模塊采用LCD液晶顯示，LCD（Liquid Crystal Display），為平面超薄的顯示設備，它由一定數量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面配合背部燈管構成畫面。

3 系統軟件設計

1602顯示模塊設計、18B20溫度傳感器模塊、24C02存儲器模塊、1302時鐘模塊、外部中斷、串口中斷、主控制模塊等幾個部分整個系統的設計軟件流程圖4所示。

4 結束語

本設計采用了單片機與傳感器相結合的方法，利用GSM網絡進行遠程無線傳輸，實現遠距離監測倉庫的環境狀態，達到了無人值守的目的，通過實驗驗證，該系統使用靈活、數據采集傳輸可靠準確、節省資源，提高勞動生產率，實現了儀器儀表智能化，系統也可以在其他需要無線監控的領域使用，應用范圍較廣。

參考文獻

[1]徐惠民，安德寧.單片微型計算機原理接口及應用.第二版[M].北京：北京郵電大學出版社，2000.

[2]陳雷，丁曉明，李強.GSM短消息系統在遠程數據采集中的應用[J].中國數據通信，2003，3.

[3]王福瑞.單片微機測控系統設計大全[M].北京：北京航空航天大學出版社，1998.

[4]陳學平.AltiumDesigner10.0電路設計與制作完全學習手冊.北京：清華大學出版社，2012.

[5]王幸之.AT89系列單片機原理與接口技術[M].北京航空航天大學出版社，2004.

[6]彭為，黃科，雷道仲.單片機典型系統設計實例精講[M].北京：電子工業出版社，2006.endprint

摘 要：采用AT89S52單片機實現GSM短信模塊的倉庫無人值守系統，該系統借助GSM網絡，以短信息的方式實現實時監控用戶當前倉庫的安全狀況，當采集值超過傳感器設定值，系統可現場報警同時將數據傳輸到遠程，告知當前狀況，系統具有采集數據準確、傳輸可靠、性價比高、智能監測等優點。

關鍵詞：AT89S52；GSM；實時監控；遠程

引言

倉庫管理與人們日常生活息息相關的問題。大到公司、超市的倉庫管理，小到圖書館的藏書管理，都可以認為是各種各樣的倉庫管理需求。目前的倉庫管理系統一般比較落后，性能較差且很不完備，人工干涉過多，操作使用不方便，有的故障率高還不實用，容易造成倉庫被盜等問題，造成財產損失。基于以上情況，研究了一種新型的倉庫管理系統。這種系統是利用GSM系統的AT指令的開發以及單片機和移動通信模塊之間的通信編程。由傳感器將采集到的信號發送至單片機，單片機通過判斷，發送控制指令到移動通信模塊，移動通信模塊接到指令后調用預先設計好的報警短信息，利用GSM網絡發送給用戶手機，從而實現對倉庫的無人實時監測功能。

1 系統結構原理

該系統主要由六部分組成：傳感器部分、無線通信部分、報警部分、A/D轉換部分、單片機控制處理部分、顯示部分如圖1所示。傳感器由溫度傳感器、振動傳感器、紅外傳感、器煙霧傳感器構成，由溫度傳感器、煙霧傳感器來測量溫度高低、煙霧大小，A/D轉換部分完成模擬量轉換成數字量傳給單片機經處理判斷是否發生火災。紅外傳感器、振動傳感器把采集到的振動、紅外信號經A/D轉換部分傳給單片機判斷是否有人闖入。顯示模塊用于顯示單片機處理的結果。當發生意外情況報警部分發出報警，移動通信模塊可以隨時把倉庫信息發給管理者。

圖1 系統原理圖

2 系統硬件設計

2.1 主控器的選擇

主控制器采用AT89S52單片機，AT89S52是一種低功耗、高性能～CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。

2.2 溫度傳感器的選擇

溫度傳感器采用常用的DSl820溫度傳感器。DSl820數字溫度計提供9位（二進制）溫度讀數指示器件的溫度信息經過單線接口送入DSl820或從DSl820送出因此從主機CPU到DSl820僅需一條線（和地線）DSl820的電源可以由數據線本身提供而不需要外部電源因為每一個DSl820在出廠時已經給定了唯一的序號因此任意多個DSl820可以存放在同一條單線總線上這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件DSl820的測量范圍從-55到+125增量值為0.5可在ls（典型值）內把溫度變換成數字。

2.3 紅外傳感器的選擇

紅外傳感器選擇熱釋電紅外線（PIR）傳感器，這是80年代發展起來的一種新型高靈敏度探測元件，是一種能檢測人體發射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路。如圖2示為熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖。

圖2 熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖

2.4 煙霧傳感器的選擇

煙霧傳感器采用離子型煙霧傳感器MQ-2，MQ-2氣敏元件的氣敏元件的結構和外形如圖3所示（結構AorB），由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。

圖3 測量電路如圖所示

2.5 報警模塊的設計

報警裝置采用無源壓電式KM3712x型蜂鳴器，較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，適用報警器的報警聲音源。

2.6 移動通信模塊的選擇

采用基于GSM數字移動通信系統的通信模塊。GSM模塊是傳統調制解調器與GSM無線移動系統的結合，可以稱之為無線調制解調器。SIM300是小體積即插即用模組中完善的三頻、四頻*GSM/GPRS解決方案。使用工業標準界面，具備GSM/GPRS 900/1800/1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗實現語音、SMS、數據和傳真信息的高速傳輸。可以方便地與單片機連機通訊，可以快速、安全、可靠地實現系統方案中的數據、語音傳輸、短消息服務（Short Message Service）和傳真。SIM300通信模塊具有GSM無線通信的所有功能，并提供標準的UAR串行接口通過AT命令控制（GSM07.07，07.05和增強AT命令，直接使用AT命令即可以簡便的實現短信息的收發，查詢和管理。SIM300模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息。通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現電源連接、指令、數據、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。單片機與SIM300通過AT指令控制手機的控制技術，設置SIM300模塊的工作模式PDU模式，PDU模式支持中文短信，也能發送英文短信，本設計采用PDU模式進行編寫。

2.7 顯示模塊的設計

顯示模塊采用LCD液晶顯示，LCD（Liquid Crystal Display），為平面超薄的顯示設備，它由一定數量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面配合背部燈管構成畫面。

3 系統軟件設計

1602顯示模塊設計、18B20溫度傳感器模塊、24C02存儲器模塊、1302時鐘模塊、外部中斷、串口中斷、主控制模塊等幾個部分整個系統的設計軟件流程圖4所示。

4 結束語

本設計采用了單片機與傳感器相結合的方法，利用GSM網絡進行遠程無線傳輸，實現遠距離監測倉庫的環境狀態，達到了無人值守的目的，通過實驗驗證，該系統使用靈活、數據采集傳輸可靠準確、節省資源，提高勞動生產率，實現了儀器儀表智能化，系統也可以在其他需要無線監控的領域使用，應用范圍較廣。

參考文獻

[1]徐惠民，安德寧.單片微型計算機原理接口及應用.第二版[M].北京：北京郵電大學出版社，2000.

[2]陳雷，丁曉明，李強.GSM短消息系統在遠程數據采集中的應用[J].中國數據通信，2003，3.

[3]王福瑞.單片微機測控系統設計大全[M].北京：北京航空航天大學出版社，1998.

[4]陳學平.AltiumDesigner10.0電路設計與制作完全學習手冊.北京：清華大學出版社，2012.

[5]王幸之.AT89系列單片機原理與接口技術[M].北京航空航天大學出版社，2004.

[6]彭為，黃科，雷道仲.單片機典型系統設計實例精講[M].北京：電子工業出版社，2006.endprint

摘 要：采用AT89S52單片機實現GSM短信模塊的倉庫無人值守系統，該系統借助GSM網絡，以短信息的方式實現實時監控用戶當前倉庫的安全狀況，當采集值超過傳感器設定值，系統可現場報警同時將數據傳輸到遠程，告知當前狀況，系統具有采集數據準確、傳輸可靠、性價比高、智能監測等優點。

關鍵詞：AT89S52；GSM；實時監控；遠程

引言

倉庫管理與人們日常生活息息相關的問題。大到公司、超市的倉庫管理，小到圖書館的藏書管理，都可以認為是各種各樣的倉庫管理需求。目前的倉庫管理系統一般比較落后，性能較差且很不完備，人工干涉過多，操作使用不方便，有的故障率高還不實用，容易造成倉庫被盜等問題，造成財產損失。基于以上情況，研究了一種新型的倉庫管理系統。這種系統是利用GSM系統的AT指令的開發以及單片機和移動通信模塊之間的通信編程。由傳感器將采集到的信號發送至單片機，單片機通過判斷，發送控制指令到移動通信模塊，移動通信模塊接到指令后調用預先設計好的報警短信息，利用GSM網絡發送給用戶手機，從而實現對倉庫的無人實時監測功能。

1 系統結構原理

該系統主要由六部分組成：傳感器部分、無線通信部分、報警部分、A/D轉換部分、單片機控制處理部分、顯示部分如圖1所示。傳感器由溫度傳感器、振動傳感器、紅外傳感、器煙霧傳感器構成，由溫度傳感器、煙霧傳感器來測量溫度高低、煙霧大小，A/D轉換部分完成模擬量轉換成數字量傳給單片機經處理判斷是否發生火災。紅外傳感器、振動傳感器把采集到的振動、紅外信號經A/D轉換部分傳給單片機判斷是否有人闖入。顯示模塊用于顯示單片機處理的結果。當發生意外情況報警部分發出報警，移動通信模塊可以隨時把倉庫信息發給管理者。

圖1 系統原理圖

2 系統硬件設計

2.1 主控器的選擇

主控制器采用AT89S52單片機，AT89S52是一種低功耗、高性能～CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。

2.2 溫度傳感器的選擇

溫度傳感器采用常用的DSl820溫度傳感器。DSl820數字溫度計提供9位（二進制）溫度讀數指示器件的溫度信息經過單線接口送入DSl820或從DSl820送出因此從主機CPU到DSl820僅需一條線（和地線）DSl820的電源可以由數據線本身提供而不需要外部電源因為每一個DSl820在出廠時已經給定了唯一的序號因此任意多個DSl820可以存放在同一條單線總線上這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件DSl820的測量范圍從-55到+125增量值為0.5可在ls（典型值）內把溫度變換成數字。

2.3 紅外傳感器的選擇

紅外傳感器選擇熱釋電紅外線（PIR）傳感器，這是80年代發展起來的一種新型高靈敏度探測元件，是一種能檢測人體發射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路。如圖2示為熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖。

圖2 熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖

2.4 煙霧傳感器的選擇

煙霧傳感器采用離子型煙霧傳感器MQ-2，MQ-2氣敏元件的氣敏元件的結構和外形如圖3所示（結構AorB），由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。

圖3 測量電路如圖所示

2.5 報警模塊的設計

報警裝置采用無源壓電式KM3712x型蜂鳴器，較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，適用報警器的報警聲音源。

2.6 移動通信模塊的選擇

采用基于GSM數字移動通信系統的通信模塊。GSM模塊是傳統調制解調器與GSM無線移動系統的結合，可以稱之為無線調制解調器。SIM300是小體積即插即用模組中完善的三頻、四頻*GSM/GPRS解決方案。使用工業標準界面，具備GSM/GPRS 900/1800/1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗實現語音、SMS、數據和傳真信息的高速傳輸。可以方便地與單片機連機通訊，可以快速、安全、可靠地實現系統方案中的數據、語音傳輸、短消息服務（Short Message Service）和傳真。SIM300通信模塊具有GSM無線通信的所有功能，并提供標準的UAR串行接口通過AT命令控制（GSM07.07，07.05和增強AT命令，直接使用AT命令即可以簡便的實現短信息的收發，查詢和管理。SIM300模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息。通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現電源連接、指令、數據、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。單片機與SIM300通過AT指令控制手機的控制技術，設置SIM300模塊的工作模式PDU模式，PDU模式支持中文短信，也能發送英文短信，本設計采用PDU模式進行編寫。

2.7 顯示模塊的設計

顯示模塊采用LCD液晶顯示，LCD（Liquid Crystal Display），為平面超薄的顯示設備，它由一定數量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產生點、線、面配合背部燈管構成畫面。

3 系統軟件設計

1602顯示模塊設計、18B20溫度傳感器模塊、24C02存儲器模塊、1302時鐘模塊、外部中斷、串口中斷、主控制模塊等幾個部分整個系統的設計軟件流程圖4所示。

4 結束語

本設計采用了單片機與傳感器相結合的方法，利用GSM網絡進行遠程無線傳輸，實現遠距離監測倉庫的環境狀態，達到了無人值守的目的，通過實驗驗證，該系統使用靈活、數據采集傳輸可靠準確、節省資源，提高勞動生產率，實現了儀器儀表智能化，系統也可以在其他需要無線監控的領域使用，應用范圍較廣。

參考文獻

[1]徐惠民，安德寧.單片微型計算機原理接口及應用.第二版[M].北京：北京郵電大學出版社，2000.

[2]陳雷，丁曉明，李強.GSM短消息系統在遠程數據采集中的應用[J].中國數據通信，2003，3.

[3]王福瑞.單片微機測控系統設計大全[M].北京：北京航空航天大學出版社，1998.

[4]陳學平.AltiumDesigner10.0電路設計與制作完全學習手冊.北京：清華大學出版社，2012.

[5]王幸之.AT89系列單片機原理與接口技術[M].北京航空航天大學出版社，2004.

[6]彭為，黃科，雷道仲.單片機典型系統設計實例精講[M].北京：電子工業出版社，2006.endprint