基于AT89C2051单片机服装行业仓储智能衣架系统的设计

【摘 要】为解决衣架系统自动识别衣架上衣服的种类和清点数量的问题，系统以单片机AT89C2051为核心，利用电容充放电电路配合程序，不使用A/D芯片实现A/D转换功能，清点衣架上衣服的数量。同时采用RS232串行通信实现多机通信，把下位机存储的数据送往上位机进行管理。软件采用模块化编程，通过多任务的工作方式把各模块组合起来。最后把下位机软件、硬件系统与上位机结合调试，验证了本系统的可行性。

【关键词】智能衣架系统；AT89C2051；硬件电路； 软件设计

一、引言

服装行业一直是我国传统的支柱产业，服装行业对我国的创汇起到非常重要的作用。福建是我国服装生产的大省，特别是闽南地区，已经成为服装产业的强势地区。服装生产企业每天衣服的产量都是巨大的，企业必须统计仓储情况，包括成品和半成品衣服的种类和数量，衣服进出仓库的情况。在众多服装当中，有一类贵重衣服，如大衣、风雪衣、西装等，仓储管理要求比较严格，都是以衣钩的形式挂在衣架上进行管理，管理的主要形式是对半成品和成品的数量和种类进行清点。目前服装行业仓储管理还停留在人工清点阶段，工作繁杂且效率低，自动化水平不高，制约我省服装行业的快速发展。本设计采用简易的方法对衣架和衣钩进行改造，使该系统能自动识别衣架上衣服的种类和数量，免去传统繁杂的人工清点工作，提高我省服装行业仓储管理的自动化水平。

二、功能设计和系统结构

本设计系统能够液晶显示衣架上所挂衣服的种类和数量，同时把衣架上衣服的信息用EEPROM存储起来。通过RS232串行通信实现多机通信，下位机根据上位机的命令，把下位机上存储的衣服信息送到上位机进行统一管理。在上位机上建立衣服、衣架的数据库，把下位机传送上来的数据入库，配合上位机的其它软件，可以对仓储进行生产效率管理，物流管理，统计仓库的库存量情况等。

仓储智能衣架系统结构主要包括传感器、MCU、A/D转换模块、LCD显示电路、看门狗与EEPROM模块、硬件时钟模块及串行通信系统几个部分。

三、系统硬件电路设计

（一）单片机 选用AT89C2051也是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）。

（二）传感器 把衣钩的个数转化为同一类电阻的个数，单片机系统通过检测衣架上同类衣钩的个数（即电阻的个数），即可知道衣服的件数。该方案的优点：检测电路简单，成本低，衣钩在衣架上挂的位置灵活，不受限制。缺点是：检测的可靠性不高，得配备专用的衣架和衣钩。

（三）显示电路 选用DM12232F汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16*16点阵）、122个字符（8*16点阵）及32*122点阵显示RAM（GDRAM），模拟实时显示衣架上所挂衣服的种类和数量。

（四）A/D转换模块 本课题没有选用现成的A/D转换芯片，而是利用AT89C2051中的模拟比较器，结合电容充放电电路与程序，自己设计低成本的A/D转换电路。本课题A/D转换模块的作用是：通过电容充放电电路，检测衣架上衣钩的个数，即电阻的个数。本系统中A/D转换电路，检测的不是电阻的具体阻值，而是电阻的个数。经过调试，我们设计的转换方法可靠，精度较高。同时这种转换方法具有元件数量少但转换时间长的特点。

（五）硬件时钟模块 选用DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

（六）看门狗与EEPROM模块 选用X5045芯片是美国Xicor公司的生产的标准化8脚集成电路，它将EEPROM、看门狗定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片之内，大大简化了硬件设计，提高了系统的可靠性，减少了对印制电路板的空间要求，降低了成本和系统功耗，是一种理想的单片机芯片。

（七）通信系统 每隔2分钟通过RS232串口向计算机发送数据。通过串口调试工具可以观察到发送的数据。

四、软件设计

本设计系统采用模块化编程的思想，将软件设计分为三个不同的层次：分别为：系统层、驱动程序层与应用任务层。

系统层：负责系统的各模块的初始化和自检，提供程序运行时标，提供中断支持及协调系统的运行。

驱动程序层：提供各种芯片和外部设备（如LCD显示模块，继电器驱动等）的软件接口。该层为系统层和应用任务层提供透明底层的接口，只需负责底层接口驱动，而无需考虑应用任务的层的工作。

应用任务层：提供针对控制系统实际需要的应用程序，及系统的监控程序。应用任务层不需要关心底层的硬件，只需要专注于本身需要解决的问题。

软件根据所关心的任务的不同，我们将软件分为系统层、驱动程序层与应用层三个层次，这样有利于提高编程效率和软件的可维护性。

五、抗干扰设计

AT89C2051单片机控制装置在硬件上有合理的抗干扰性。在软件上处理干扰措施有：一有软件自检，在上电复位后，调用自检子程序；二是设置软件陷阱拦截程序乱飞。

本系统以AT89C2051单片机为控制系统核心，将软件编程与AT89C2051单片机控制装置的其它硬件模块相结合实现仓储智能衣架系统的设计，显示直观，操作性方便。整个系统采用模块化设计，各个模块相互独立又相互联系，易于排出故障，具有良好的可靠性。

参考文献：

[1] 孙肖子，邓建国，陈南.电子设计指南.高等教育出版社，2006：484-486.

[2] 李广弟，朱月秀，王秀山.单片机基础（修订版）.北京：航空航天大学出版社，2001：137-141.