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                    單片機智能貨架系統的搭建

                    添加時間:2020/07/02 來源:哈爾濱工業大學 作者:陳東澤
                    本課題通過對委托方提出的技術指標及設備使用環境進行分析,確立了將重量檢測技術和云技術相結合的貨架稱重系統總體設計方案,并且進行了系統功能、整體結構和工作流程的設計。
                    以下為本篇論文正文:

                    摘 要

                      近年來國內物流業的迅速發展,貨運的物流量不斷增大,使得貨物的倉庫管理問題層出不窮,既有倉庫管理設備很難滿足新時代的物流需求。傳統模式下以人力來進行倉庫貨物的數據統計很容易會造成管理數據的出錯和延遲,導致了倉儲管理效率不高,而智能貨架作為一種計算機技術和互聯網技術在倉儲方向上的產物,正在逐步取代傳統的貨架;诨ヂ摼W技術改進的稱重貨架能夠提高倉儲效率,實現貨物計件和貨位管理功能。目前在國內的物流行業被廣泛使用。

                      本課題是受企業方面委托的項目,其主要目的是通過對倉儲貨架進行改進,實現對倉庫中物流信息自動采集和上傳功能,并且要求改進方案能夠適應各種大小的倉儲貨架。本文在充分調研了國內外應用在物流檢測方面智能貨架應用的基礎上,結合本課題的技術指標,最終研制了通過實時檢測貨架上方貨物重量來獲得物流信息的貨架稱重系統,并且本稱重系統通過分離式稱重傳感器電橋的設計,能夠對各種規格的貨架進行貨架稱重系統的安裝,增強了系統的兼容性。

                      本課題通過對委托方提出的技術指標及設備使用環境進行分析,確立了將重量檢測技術和云技術相結合的貨架稱重系統總體設計方案,并且進行了系統功能、整體結構和工作流程的設計。在硬件部分首先進行了主控芯片的選型和最小系統的設計,并在滿足系統工作需求的前提下對最小系統進行最精簡的設計,以減少電量消耗,然后進行了數據采集模塊和通信模塊的硬件選型和結構設計,最后將除了網關和外接的傳感器之外的所有電路集成到了一塊板子上,進一步減少了系統的占用體積。軟件部分采用 C 語言對單片機進行編程,在對軟件系統功能進行設計之后,對系統功能進行軟件層面上的設計實現。實現了對重量、溫度數據的自動采 集功能和狀態判斷的軟件實現,并通過單片機程序將采集到的數據和狀態以數據包的形式上傳到云平臺,同時設計了數據幀,可以實現云平臺對指定貨架的物流信息查詢功能。另外還通過軟件設計減少了系統工作過程中的功耗,延長了系統的使用時間。并在標定過程中采用了精度更高的電子秤對本課題設計的貨架稱重系統進行了重量檢測函數標定,提高了本系統重量檢測的準確性。

                      最后,對本課題設計的貨架稱重系統進行系統搭建、稱重標定和功能測試,實驗結果表明本課題設計的貨架稱重系統測試結果具有重復性,而且重復性檢測的稱重誤差小于 0.1kg,完成了本課題技術指標的相關要求,同時在地下室的通信測試也證明了智能貨架和云平臺的無線通信擁有通信距離遠、透傳性能好等優點。

                      關鍵詞:智能貨架;單片機;無線通信;云平臺

                    智能貨架系統

                    Abstract

                      In reent years, the rapid dewelopment of the domestic logistis industry, thecontinous increase ofcargo flow, so thatthe warchouse management problems of goodsemerge one ater another, both warchouse management equipment is difcult to met thelogistics needs of the new era. In the traditional mode, the data statisties of warehbousegoods by marpower can easily cause erors and delays in mangement data, resuting ininefficient warchouse managment. As a product of computer technology and Intemettechnology in the direction of stonagc, smart shelves are gradually roplace tradlitionalshelves Weighing shelves based on improwed Intemet technology can improve storageefficieny and ralize argo piece counting and argo position mangement functions.Curently in the domestie logistics industry is widely used.

                      This project s a project cmmisioned by the enterprise. Its main purpose is to .realize the automatic collection and uploading of logistics information in the warchousethrough the inprovement of the storage shelves, and the improvement scheme can adaptto the storage shelves of various sizes. Based on the rssearch on the appieation ofinelligent shelf in logisties dctetion at home and abroad, combined with the tchnicalindicatrs of this subject, this paper fnallydeveloped a shelf weighing system that obtainslogist ics infommation by real-time detection of the weight of cargo above the shelf, andthis weighing through the design of the sqparate load cell bridge, the sytem can installthe shelf weighing system for various specificat ions of the shelf, which enhances thecompatbility of the system

                      Through the analysis of the technical indicators and quipment use environmentproposed by the client, this project has established the overall design scheme ofthe shelfrweighing system combining weight dctetion technology and cloud technology, anddesigned the system function, overall struscture and worklow. In the hardware part, theselection of the main controlchip and the design of the minimum system were first ariedout, and the minimum system was designed to reduce the power consumption under thepremise of meeting the system work requirements, and then the data acquisition moduleand communication module were carried ou. The hardware sclection and structuraldesign fnally integrates all the circuits xcept the gateway and extemal sensors into oneboard, futher reducing the system's footprint. The software part uses C kanguage toprogram the single-chip microcomputer. Atfter designing the software system function,the system function s designed and implementod on the software level. The softwareralizes the automatic colletion funetion and state judgment of weight and tenperaturedata, and upbads the olleted data and status to the cloud platform in the form of dutapackets through the single-chip computer program, At the same time, the data frame isdesigned, and the cloud plttorm can be ralized. Specify the logistics information query function of the shelf. In addit ion, the software design reduces power consumption during system operation and extends system usage time. In the calibration proces, a higherprec ision electronic scale is used to calibrate the weight detection fiunction of the shelfweighing system designed by the subject, which inproves the acuracy of the weightdetection ofthe system.

                      Finally,the sytem constuection, we ighing calibration and functional test ofthe shelfweighing system designed by this subject are amied out. The cxperimental results showthat the test results of the shelf weighing system designed by this subject are repetitive,and the weighing emor of the repeatability test is less than 0.1kg. The relevantrequirements of the technical indicators of this subject have been completed, and thecommunication test in the basement also proves that the wireless communicat ion of thesmart shelf and the cloud patform has the advantages of long communication distanceand good tansparent transmission per fomance.

                      Keywords: smart shelL, single chip, wireless communication, cloud

                      1 章 緒 論

                      1.1 課題的背景及意義

                      在如今國內,中國的物流行業[1]迎來了高速穩步增長的新階段,這一變化推進了我國在智能倉儲技術的革新。倉儲技術向智能化方向發展,新零售概念的提出與推廣,以及云技術、大數據、互聯網等技術的不斷革新,使得倉儲系統向著低功耗、智能化、高效率方向不斷進步。其中貨架通過使用新興技術進行改造,使之能夠實現更加多樣化的功能,解決了更多倉儲方面的疑難雜癥。

                      傳統的倉庫管理模式主要以人力來進行貨物的物流數據記錄,而隨著物流行業的飛速發展,傳統管理模式對于企業發展形成了制約。所以人們提出了智能貨架這一概念,智能貨架[2]應該具備以下要求:能夠自動上傳物流的數據并在云平臺進行存儲,能夠通過數據庫來對某一種貨物的存儲數量以及存儲位置進行查詢,能夠在云平臺對智能貨架使用狀態進行設置,能夠對一些特定情況進行判斷和提示。

                      在如今社會的各個領域,都在廣泛關注稱重貨架智能化技術的應用。隨著倉儲業務量的不斷增大,物流行業需要引入更加自動化、信息化和智能化的技術來對傳統的制造業進行技術改革以適應發展需要。目前應用物聯網技術設計的智能貨架能夠大大提高倉儲效率,并且能夠提供自動化的計件和貨位管理功能。倉儲貨架的智能化改進對于物流業的發展進步具有重要意義。

                      1.2 國內外發展現狀

                      1.2.1 稱重技術發展現狀

                      衡器[3]是人們在以物換物的過程中逐漸發展起來的用于重量計量的裝置,通常利用彈簧的彈性形變原理和杠桿平衡原理設計制作而成。其中衡器主要由托盤、力學傳動結構和用來進行重量檢測結果顯示的裝置(如儀表盤)組成。衡器按照應用的力學結構原理不同可以分為機械秤、電子秤、機電結合秤。

                      第一次世界大戰之后由于各個國家經濟和科技的迅猛發展,傳統衡器難以應對當前的稱量需求,人們需要能夠進行快速準確稱重的設備來提高重量計量效率。

                      在這段時間里機械式電子秤發展迅速,并且對用于重量計量結果顯示的讀數裝置也進行了升級換代,出現了扇形和滾筒型的讀數裝置,從而對實現了衡器測量范圍顯示和價格標尺功能的添加。衡器在工業領域的應用中發展出了雙擺錘的測量結構,并且設計出了使用指針來進行數據讀取的圓形表盤式讀數裝置,而且還降低了衡器的成本,提高了計量結果的精確性。第二次世界大戰之后出現了應用現代電子技術的電子衡器,主要由應用稱重原理設計的稱重傳感器、計量結果顯示裝置和對整個衡器的控制器械等部分組成。

                      衡器在發展過程中逐步實現了稱重設備全電子化,并能夠實現更加多功能的重量計量,拓展了衡器的發展空間和應用領域。在二十世紀中期,為了在生產領域實現自動化的重量檢測,在衡器的生產制造中引入了電子技術。之后發展出了采用機械技術的重量計量裝置和應用電子技術的控制、顯示裝置,兩者之間的有機結合發展出了機電結合式衡器。

                      近 30 年以來,工業現場的定量計量和產品質量檢測等工作,大多都應用了基于電子技術原理設計的電子衡器。這類衡器不僅能夠完成重量計量功能,而且能夠作為稱重模塊有機結合到工業系統中,完成控制和檢驗功能,從而可以實現自動化的工業生產流程。電子衡器提高了重量檢測的計量速度,拓寬了重量檢測范圍,并且能夠廣泛的應用于生產生活的各個領域。

                      在電子衡器中起到主要重量計量作用的稱重傳感器是整個稱重系統的關鍵,其性能直接影響到整個電子衡器的重量檢測能力。因此稱重傳感器必須要能夠實現準確穩定的重量檢測功能,以及能夠復現對相同重量的物體的檢測結果,可以說稱重傳感器決定了整套電子衡器的重量檢測性能。目前我國的標準衡器已經實現了電子化,現在應用于工業領域中的衡器有三分之二應用了電子技術,目前已經實現了對 lug~800t 重量范圍內的物體靜態檢測功能。

                      1.2.2 智能貨架發展現狀

                      國外的智能貨架在應用領域已經形成了完備的產業鏈。目前比較新興的技術是將智能貨架和圖像處理技術相結合,實現存取貨物的規范化操作以及實時監測貨架上貨物存取狀況的功能。在信息交互方面,采用了藍牙技術[4]和工作人員進行通信,工作人員通過終端發送指令來控制智能貨架的上鎖和解鎖,通過這樣的設計保證了工作人員只能向指定位置存取貨物,不會出現亂取亂放的現象。在實時監測方面,通過貨架上配置的高清攝像頭來對貨架內部進行主動監控,通過 openCV 技 術[5]來判斷貨架上的貨物是否發生了變動,如果從視頻流中提取出的相鄰兩張圖片中貨物發生了變動,系統立即向貨主發送物流變動通知。

                      相比于國外,國內的智能貨架技術還處在發展階段,但是發展十分迅速,而且應用領域十分廣泛。

                      采用云技術實現的互動云貨架[6]已經被廣泛應用于各大領域的實體店,利用多媒體技術實現了消費者和智能管理系統之間的互動。消費者可以通過顯示屏和后臺進行互動,了解商品的基本信息和查看購買推薦。應用了云技術的智能貨架實現了新零售營銷的執行系統,而且云貨架通過自動檢索分析大量客戶的購買信息,在客戶進行商品選擇時進行推薦[7],配合多媒體的產品廣告和宣傳文案,提高顧客的購買欲求。相比于傳統管理模式,減少了人工成本和店鋪的場地租金,提高了顧客的服務水平。而且云貨架能夠從后臺的購買數據中抓取出商品的被關注次數和購買次數,從而分析出該商品是否暢銷、是否需要增加庫存等信息,用來對商品的商業價值進行評估。

                      商品管理用的貨架常使用 RFID 技術[8]設計。RFID 技術通過射頻識別可以在不接觸商品的前提下對商品信息進行識別,通過閱讀器對商品以及貨架上的紙質標簽進行無線射頻實現非接觸式的數據雙向傳輸。在很小面積的 RFID 標簽上可以存儲大量的數據,且能夠被反復使用。標簽上的信息包含貨物的生產日期、貨物應該存儲的位置編號以及貨物的存儲情況等,通過對貨架上的每一件貨物粘貼 RFID標簽,實現對貨架上商品物流信息的實時監控,提高了商品保管的安全性能,并能夠實現在貨物數量達到一定下限、商品過期、商品擺放位置錯誤等情況發生時發出警告信息,提示管理員進行相關問題的處理。應用 RFID 技術的智能貨架[9]通常采用定時掃描的方式來進行物流數據的更新與存儲。

                      采用電子貨架標簽(ESL)技術[10]的倉儲貨架,相比于 RFID 技術,ESL 技術省去了 RFID 紙質標簽,減少了更換標簽的工作量和紙張的使用量,節約環保。通 過虛擬的標簽和貨架之間進行綁定,在更新數據庫數據時,直接通過貨架本身攜帶的電子標簽和管理系統進行數據交互,該技術實現了貨架與收銀臺之間物流信息的零誤差實時更新。該項技術在國外應用較早,在我國則處于起步階段,擁有良好的發展前景。

                      應用了傳感器檢測技術改良的智能貨架,其實現功能由使用的傳感器類型所決定,常用于實現計件管理和產品質量檢測等功能。其中基于稱重傳感器設計的智能貨架通常用于倉庫方面[11]的物流信息統計,智能貨架實時檢測貨架托盤上方貨物重量并上傳至云平臺,云平臺可以通過上傳數據中的智能貨架 ID 號在系統數據庫中檢索到相應托盤放置貨物的單件重量,從而根據檢測到的重量數據實現物流信息的自動統計功能,進而實現倉庫管理員的遠程管理倉庫的功能。如果貨物有所變動,通過互聯網技術將消息發送到數據庫或者云平臺來告知管理員。該項技術廣泛應用于倉庫存儲中,主要用于標準原料的清點,由于實現的功能能夠依據傳感器的配置而靈活增加,發展前景和應用領域十分可觀。

                      1.3 技術背景簡介

                      1.3.1 無線通信技術介紹

                      傳統的有線通信技術由于需要根據環境地形來進行通信雙方之間的布線,導致其在適用范圍上很受限制,而且拓展性差,相比于有線技術,無線通信技術在通信雙方之間采用電磁波信號的形式來進行通信,解決了物理布線上所引發的種種麻煩。國內外采用的無線通信技術主要有以下幾種:

                     。1)RFID 技術

                      RFID 技術[12]是在識別系統中對射頻信號進行識別并獲取標簽攜帶信息的通 信技術,具有用途廣等特點。通信系統包括讀寫器和存儲了大量數據的標簽,通常用于圖書館或者門禁系統的磁卡掃描。應用 RFID 技術的通信系統內部模塊結構如圖 1-1 所示。

                     。2)Wi-Fi 技術

                      Wi-Fi 相比于藍牙技術具有更加遠的通信范圍,能夠達到 100 米左右,常用于高速數據傳輸業務,通過在需要使用無線網的地方設置熱點,用戶即可使用支持Wi-Fi 技術[13]的終端實現上網服務。應用 Wi-Fi 技術的設備之間的信息交互如圖 1- 2 所示。

                      乘客在搭乘公交的過程中,能夠通過公交內置的路由器,使用手機或者其他的終端設備上網,而且能夠通過公交內掛載的顯示屏來觀看節目,其應用原理是 Wi- Fi 終端如手機、平板電腦內置的智能核心 MCU 在采集完終端要交互的數據之后,通過控制設備內部的 WIFI 通信模塊將數據包發送給服務器進行數據交互,實現數據的更新,使得終端使用者能夠瀏覽到最新的消息。

                     。3)GPRS 技術

                      GPRS 技術[14]支持遠距離信息傳輸,支持流量業務,具有永遠在線的特性和"按量付費"的計費原則。GPRS 終端模塊通過 GPRS 網絡來和服務器進行數據交互,用戶能夠通過對服務器網站進行訪問來獲取更新數據,這是 GPRS 通信的原理。典型 GPRS 通信系統工作過程如圖 1-3 所示,通過服務器和周圍設備組網的形式來監控實際應用現場。

                     。4)紅外通信技術

                      紅外通信技術[15]通過發送設備和接收設備之間的紅外線交互實現了數據的交互。由于紅外線本身是光的部分波段,在傳輸過程中具有光沿直線傳輸的特性,因此不適用于在障礙物較多的地方使用。通常由紅外發射器發射紅外線,經過信息處理用的信道,最終打到基于紅外技術開發的終端接收部分,在終端上顯示出通信數據,該項技術廣泛使用于小型的移動設備之間的信息交互。如圖 1-4 所示,兩個紅外設備之間通過紅外光信號進行數據交互,通過將紅外信號轉碼成串口可識別的數據來進行數據讀取。

                     。5)藍牙技術

                      藍牙[16]是一種能夠在半徑 10 米的范圍內進行配對設備之間雙向通信技術,具有連接簡單方便等優點,常用于各種電子設備之間的數據交互,其中藍牙技術在日常生活中的應用如圖 1-5 所示。

                     。6)UWB 技術

                      UWB 技術[17]不依賴載波的連續發送,只需要瞬間發送標識為 0 和 1 的脈沖信號即可實現通信,所以低功耗性能好,而且通信速度比藍牙快,適用于需要考慮功耗問題、需要進行高速數據交互的工業系統,UWB 技術在定位展示系統中的應用如圖 1-6 所示。被定位的人或者物體上攜帶的定位標簽發出的 UWB 信號在被定位基站接收到之后,將信號中轉發送到云平臺,用戶通過登錄云平臺即可查看定位信息。

                     。7)ZigBee

                      ZigBee[18]相比于高成本的藍牙設備,能夠實現在低功耗的前提下實現數據節點之間的組網通信。由于終端模塊之間的自組網特性,使得通信的效率大幅提升。

                      ZigBee 設備之間的組網通信如圖 1-7 所示,終端節點通過自組網進行數據交互,并最終通過 ZigBee 中心節點將數據發送到數據庫進行數據的保存和顯示,數據庫后臺也可以通過節點 ID 來查詢對應 ID 的終端節點的數據信息,實現基于 ZigBee技術的雙向通信。

                     。8)NFC 技術

                      NFC 設備[19]的工作范圍在 10cm 以內,主要應用于卡和終端之間的信息交互。

                      應用 NFC 技術的主從設備信息交互如圖 1-8 所示,主設備和從設備都以相同的通信速度進行雙向數據傳輸,保證信息的完整。

                     。9)LoRa

                      LoRa 技術[20]相比于傳統的無線技術,在相同功耗的條件下通信距離提升了3~5 倍,常用于各種物聯網應用場景。LoRa 通信系統如圖 1-9 所示。

                      各個場景應用都通過將 LoRa 終端模塊的數據在中控主機出進行數據中轉,從而實現在云平臺上的數據存儲,同時用戶可以通過手機或者電腦的 APP 訪問云平臺,實現數據信息的遠程監控。

                      各種無線技術的性能指標參數如表 1-1 所示。

                      1.3.2 云技術介紹

                      云計算技術[21]徹底改變了互聯網數據中心的服務模式,各種云平臺的出現也使得原有的 IDC 技術相形見絀。該技術允許開發者們將自己開發好的程序在"云"中內置的系統里面運行或者通過使用"云"提供的服務來進行開發設計,或者兩者兼并使用,目前常見的云服務主要有三種:

                     。1)軟件即服務這種云服務支持開發者將所制作的軟件,運行在互聯網服務提供商的服務器中,從而實現軟件在云平臺上的實時保存和更新,Salesforce 就采用了這種應用模式對開發者提供各種服務。

                     。2)附著服務指的是用戶通過登錄客戶端,對"云"中所存儲的個人信息進行訪問,iTunes 軟件就采用了這種應用模式,用戶通過云平臺的服務訪問存儲在云平臺的音視頻和手機信息。微軟公司的 Exchange 的托管服務也采用了這類的云服務,實現了對垃圾郵件的過濾存檔等功能。

                     。3)未來云平臺的想法是直接使用基于"云"的服務,去創建新的基于第一類云服務的應用,實現高效率的開發。

                      1.4 本論文主要研究內容

                      本課題中基于單片機的貨架稱重系統需要滿足以下技術指標要求:

                     。1)重量檢測范圍:0~200kg,稱重分辨率:0.1kg; (2)溫度檢測范圍:-40~60°C;(3)系統設計要求:支持不同大小的貨架稱重,且要求系統具有低功耗、低成本、體積小的特性; (4)貨架提示功能:超重報警、物流變化提示、電量過低提示;(5)多點通信要求:實現以貨架托盤為單位的多點采集,采用無線通信技術將倉庫內的貨架上方貨物重量和周邊溫度信息反饋到云端。

                      本課題來源于企業方面委托的項目,其主要目的是對企業倉庫中的貨架進行智能化改造,使之能夠更加智能化的收集和轉發物流信息到云平臺,方便倉庫管理人員遠程通過云平臺對倉庫物流進行管控。由于主要需要檢測的物流信息包含貨物重量和附近溫度信息,而且需要實時進行貨物數量的清點。綜合上面提及的智能貨架的設計方案,最終采用了基于單片機控制的采用多種傳感器進行檢測的智能貨架設計方案。本課題預期取得的成果如下幾條所示:

                     。1)提升測量托盤上貨物重量的準確度,實現對于貨物的實時、穩定、準確的重量計量。

                     。2)降低系統的功耗,使得貨架稱重系統在更換內置電源后能夠穩定工作更長的時間。添加了電源電量檢測功能,在內置電池電量不足以滿足工作的最低需求時向云平臺發送提示信息,提示更換智能貨架的內置電池。

                     。3)制作成本大幅降低,貨架和傳感器都可以批量生產且工作穩定,由于功耗的降低使得工作時間有所延長,所以系統的性價比較高。 (4)整個系統擁有更好的工作穩定性,能夠為企業倉庫的管理帶來更好的經濟實用性能,同時也減少了企業在倉儲管理方面的負擔。

                      本課題的主要研究內容是:

                     。1)根據企業方面提出的技術指標對稱重傳感器和溫度傳感器進行選型,并進行傳感器工作電路的設計。

                     。2)根據測得的標定數據,使用 MATLAB 擬合出重量和傳感器輸出數據的關系曲線和溫補函數曲線,然后將使用的濾波算法和擬合出來的函數方程編寫到單片機中用于數據處理計算,根據傳感器實測的數據得到對應的重量值。

                     。3)對無線通信的各種協議進行研究,進行通信協議及通信模組的選型,并對整個無線通信過程進行調試。

                     。4)為智能貨架設計一些判斷機制,實現智能貨架提示貨架貨物超重、提示貨架貨物有所變動等功能。

                      第 2 章 貨架稱重系統研制方案及理論
                      2.1 貨架稱重檢測原理及力學理論
                      2.1.1 應變稱重法
                      2.1.2 力矩平衡和靜不定系統
                      2.1.3 偏載的校正方法
                      2.2 系統總體方案設計
                      2.2.1 系統方案設計
                      2.2.2 系統功能設計
                      2.2.3 系統工作流程設計
                      2.3 系統整體結構設計
                      2.4 本章小結

                      第 3 章 貨架稱重檢測系統研制
                      3.1 硬件系統設計
                      3.1.1 主處理器選型及最小系統設計
                      3.1.2 數據采集模塊設計
                      3.1.3 通信模塊設計
                      3.2 軟件系統設計
                      3.2.1 軟件系統功能
                      3.2.2 軟件系統的實現
                      3.3 本章小結

                      第 4 章 系統測試及不確定度分析
                      4.1 引言
                      4.2 貨架稱重系統運行試驗
                      4.3 系統誤差分析
                      4.4 不確定度分析
                      4.4.1 不確定度的分類
                      4.4.2 不確定度分析
                      4.5 本章小結

                    結 論

                      本課題從課題的技術指標要求出發,結合所選擇的稱重傳感器的稱重原理分析,對貨架稱重系統進行了功能設計和各個檢測模塊的具體設計,并且通過硬件連接功能測試和重復性能評估保證了稱重結果的重復性。實現了倉庫管理員通過云平臺實現對倉庫中貨架物流信息的查看功能,并且通過查詢命令來可以實現對指定 ID 號綁定的貨架托盤物流信息進行查詢,并完成對指定貨架稱重系統的遠程去皮和低功耗模式的設置。滿足了本課題技術指標要求,實現了本次設計的順利完成。

                      本課題設計取得了以下研究成果:

                     。1)完成了貨架稱重系統的總體方案設計,并對系統所需要實現的功能和系統的工作流程進行了設計,在此基礎上進行了完成了系統整體結構的設計,明確了系統的設計思路。

                     。2)對貨架稱重系統的硬件部分進行了具體的設計,在明確系統的實現功能的前提下進行了器件的選型和電路設計,主要包括對主控芯片及最小系統的設計、數據采集模塊的設計和通信模塊的設計。通過對上述模塊的具體設計,滿足了系統的設計指標要求,整個貨架稱重系統電路結構簡單,具有低成本和低功耗的特性,同時支持和云端雙向通信。

                     。3)針對于課題的技術要求,通過軟件編程結合硬件來進行系統設計的檢測功能的具體實現。在本課題中,對軟件系統功能進行了具體的設計和單片機編程實現。軟件系統主要由數據采集與處理模塊、狀態判斷模塊、低功耗控制模塊以及通信模塊的軟件設計組成。并通過對這些模塊軟件的具體設計和編程,實現了系統的數據采集、狀態判斷、功耗控制和數據的主動上傳和被動檢測的功能,進一步降低了系統的功耗,延長了系統的正常工作時間。

                     。4)對設備的硬件和軟件部分進行了具體測試,首先確保了通信的順利進行和硬件電路的穩定連接,隨后對系統中稱重模塊進行標定,并將重量檢測函數燒寫到單片機中,實現系統的重量檢測功能,并滿足對不同規格貨架兼容的技術指標要求;多次重復對相同貨架結構條件下的相同重量貨物進行重量檢測,保證檢測結果的可重復性和穩定性;通過多次的相同貨架結構條件下對不同質量貨物的數據測試,最終實現重量檢測結果誤差在±0.1kg,達到了技術指標要求。

                      綜上所述,本課題設計的貨架稱重系統滿足課題要求的技術指標。然而在以后的使用過程中,有必要對貨架的硬件結構添加傳感器附近的調高調角力學結構,實現對偏載誤差校正過程的簡易化和校正結果的精確化。今后,將會對貨架稱重系統的設計方案進行進一步的完善。

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                      致 謝

                      兩年的研究生生活即將過去,這兩年的時光是無疑我人生歷程中的閃光點。在論文的最后,我想要對這兩年來給予我幫助與支持的人們表示我衷心的感謝。

                      首先,我要感謝我的導師戴景民教授在這兩年中給予我的耐心指導。在畢設論文"基于單片機的貨架稱重系統研制"的開題,方案設計,實驗測試以及最終的論文撰寫方面,戴老師給予了我非常大的幫助。在本課題的科研過程中,戴老師對我有很高的期望,我也一直都在為此而努力奮斗。戴老師在科研工作中的言傳身教,對于我的科研能力和科研精神的培養和塑造起到了至關重要的作用,也為本課題的順利完成奠定了基礎。戴老師對待工作認真嚴謹的態度,給我留下了很深的印象,同時也鍛煉了我面對項目開發過程中遇到困難時獨立思考和動手實踐能力,為我今后的工作和學習,打下了堅實的基礎。

                      其次,還要感謝孫曉剛教授在日常的工作和學習過程中給予我的幫助,他以深厚的學術造詣、嚴謹的治學態度在學習和科研上為我樹立了榜樣。感謝霍老師在項目中耐心的指導,幫我解決了很多在硬件方面遇到的困難,相互之間的交流也讓我學到了許多。感謝韓老師在系統測試的過程中對我的極大幫助,不厭其煩的解答我在設計過程遇到的難題。

                      再次,在本課題的設計過程中,有幸得到各位同學們的幫助和鼓勵。感謝付文 廣學長的認真建議,使我在硬件電路設計中受益頗多。感謝句帥同學在 C 程序設計上給予了我的極大幫助,感謝范乃生同學對課題中面臨的主要技術問題的交流和探討。在論文即將交稿之際,真誠的對他們表示感謝。

                      感謝各位實驗室的學長學姐們在我日常學習、生活中提供的諸多寶貴意見和建議。感謝我們自動檢測與過程控制系統研究所的各位師弟師妹們,正是因為你們的熱情活潑,給日常的實驗室生活帶來了許多樂趣,祝愿你們找到滿意的工作,前程似錦。在此還要感謝我的室友們,感謝你們一直以來的陪伴、支持和鼓勵,祝愿你們今后工作順利,身體健康。

                      最后,我要感謝我的父母對我長久以來的支持,在我遇到困難時給我鼓勵,在我面臨抉擇時給我建議,感謝他們為我付出的一切。

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