基于單片機的全自動密集儲分倉儲系統高速穿梭車電路設計

文/徐偉偉

本文將會在前人研究的基礎上，對單片機的優勢進行了解，探討基于單片機運作基礎上密集倉儲系統中穿梭車的電路設計。

1　單片機技術的發展與特點

單片機是一種嵌入式的微控制器，通過將各項具有邏輯功能的運算集中到芯片中來實現對系統控制的微型計算機。單片機經過多年的發展，在工業領域、醫療領域、家電領域等都得到了廣泛的應用。它的優勢主要包含以下幾點：

1.1　簡單快捷

通過對單片機的操作，可以更好的實現系統的模塊化，為系統的高效運作奠定基礎。

1.2　長時間的耐用性

與計算機相比，單片機在使用上更加耐用，并且性價比極高。

1.3　較快的處理速度

單片機由于運行速度快，因此在處理上更加方便。

1.4　低能耗

由于設計較為簡單，單片機的能耗率低，因而能夠更好的適應周圍的環境。

2　智能穿梭車的電路設計

2.1　電機的選型

在電機類型的選擇上，需要考慮與倉儲系統相匹配的功率、慣量、轉矩等，當其慣量越小，那么相應的電機控制力會越大。

2.2　電源模塊的設計

在高速穿梭車的設計中，由于涉及到較多的模塊，并且每一個模塊具有不同的電壓，比如光電傳感器等只需要24V的穩定電壓，而紅外線接受器則需要5V的穩定電壓，而對于他們不同的電壓需求，都可以通過24V的可充電電池組來進行實現。因此，在電源模塊的設計過程中，需要對系統設計中的每一個功能需求有所了解，通過電路轉換有效切換5V與24V的電壓需求。在本文的電路設計中，會采用如圖1所示的降壓穩壓電路來進行，采用大的直流三端穩壓，讓C1C2C3在一定范圍內進行濾波與穩壓的作用，利用三端穩壓芯片將大于5V的直流電壓轉化出恒定的直流5V電壓。

2.3　電量檢測的設計

正如上文所提到的，由于每一個功能模塊的電壓需求都有所差異，因此為了確保電壓的穩定性，需要對電路中的電壓進行實時的檢測，如圖2所示。首先，需要及時采集電路中的電壓數據，利用A/D轉換來給系統的電壓V進行賦值，如果Vset1＞V，那么則提示燈會亮并表示電池需進行充電。在進行充電之后，當Vset2＞V時，則會提示報警，表明電量已經充滿，應當結束充電。而在這個過程中需要通過自動化的模式來實施對電壓的檢測，避免穿梭車在作業中因電量不足而無法運行。

2.4　編碼器接口的電路設計

在編碼器接口的設計中，為了更好的確保貨物運輸的安全，穿梭車的運行速度應當逐漸上升、達到勻速運轉并最終慢慢減少。在這個運轉過程中，穿梭車的運行速度需要做及時的檢測，因此，通過可識別的脈沖信號來計算相應的脈沖數，可以有效的采集穿梭車運轉過程中產生的位移、轉速、轉角等參數，而這些則需要通過編碼器來進行實現，當這些數據被采集之后，碼盤會將其轉換為燈亮的信號，然后利用各種光電器件來實現信號的輸出。這其中，穿梭車的位移信息需要通過旋轉式光電編碼來進行實現，穿梭車的轉角則需要通過輸入的脈沖數來進行選擇，總的來說，轉角與位移呈現出正比例關系。本文設計的編碼接口如下圖3所示。在該編碼器的設計中，電路SN75175的工作電壓為5V，主要包含a-a與b-b兩路外來信號，通過SN75175來實現對內部電路的輸入與轉換。

3　結束語

圖1：降壓穩壓電路示意圖

圖2：電壓檢測流程圖

圖3：編碼器接口示意圖

綜上所述，全自動的密集倉儲系統在提升倉庫效率方面發揮著重要的作用，而單片機由于其簡易輕便、高效節能等優勢在這類系統的電路設計中應用廣泛。本文在探討當前單片機應用的特點與優勢的基礎上，分析其在智能穿梭車系統電路設計中的方案，通過電機選型、電源模塊設計、電量檢測設計以及編碼接口設計四個方面來探討密集儲倉儲系統設計中的有效性，提供一種解決思路與方案。