基于RFID技术的物流运输管理系统的构建

引言

　　随着物流水平的提高，信息的提取和分析越发显得重要，货物运输管理的信息化水平已成为衡量当今物流工业先进性的标志。目前，国内运输信息化管理方法单一，大多数物流运营公司仅能提供实时的定位跟踪与查询服务，不能获得运载工具上的货物信息，无法及时发现货物装卸过程的失误，特别是危险品的运输，一旦出错，后果不堪想象。

　　本文设计了一种物流货物运输管理系统以解决这类问题。该系统基于GPRS、GPS和RFID（无线射频技术），采用单片机串口时分复用方式控制各功能模块，将采集的信息在运载工具上实时显示，并通过无线传输发送到远程终端。这样，不仅实现了对运载工具的定位，而且可以有效管理其装载的货物，达到及时发现错误，及时处理的目的，提高了货物运输管理中的效率，减少了时间成本。

　　硬件系统结构

　　功能模块

　　系统采用三个功能模块：RFID模块，GPS模块和GPRS模块。

RFID模块采用的是WJ公司的MPR6000，工作频率为UHF902~928MHz，支持EPC Class0、Class1和Class0+协议。

　　贴在箱内各货物上的电子标签（Tag）写入了货物的基本信 息和编号，RFID模块与Tag之间可每几微秒通信一次，实时了解运载工具上的货物信息、以及运输途中货物装卸或出入库等情况，以便对货物进行智能管理。

　　2合1模块TRIZIUM-GPS采用Telit公司GPS和GPRS产品。

　　该模块支持4800、9600、38400、57600bps等常见波特率，并集成了GPRS和GPS两个模块，既可以独立工作也可以联合工作，并且两模块都各自有两对UART口（UART0和UART1）。在联合工作模式下，GPRS模块的UART1和GPS模块的UART0对接，使用AT命令，GPS模块采集的定位信息就可以传输到GPRS模块的UART接口上，然后通过GPRS的UART0口传输到MCU。

　　GPS的目的在于采集定位信息，用于对运载工具进行实时定位，以便实时跟踪、优化调度。GPRS模块的目的就是将采集到的信息发送到远程监控终端。

系统模型

　　系统模型如图1所示，MUC采用AT89S51单片机，功耗低，具有4KB在线可编程Flash存储器，片内WDT能提高系统的抗干扰能力。

　　图1 系统模型

　3个功能模块共同由单片机控制，内置于运载工具内。

　　运行流程主要是数据采集、数据处理、数据传输和终端处理及反馈。单片机作为整个系统的控制核心，主要用于与3个功能模块和远程监控中心的通信。数据采集包括GPS模块和RFID模块的数据，通过串口传入单片机进行预处理，显示在 LCD上，同时通过GPRS模块发送到远程监控中心，进行终端处理分析。远程监控中心也可以通过GPRS传输命令，向单片机发出提示、警告或获取其他实时信息。

　电路设计

单片机系统

　　电路原理图如图2所示，3个功能模块受1块51单片机控制，模块与单片机之间采用异步串行通行模式。虽然各功能模块提供了许多控制线，但为了简化接口设计，均采用两线（TXD、RXD）连接。模块之间通信的控制通过软件来实现，采用软件实现控制具有使用灵活的特点，避免了过多的硬件信号的检测。

　　图2 电路原理图

　　AT89S51单片机只有一对串口，这样，如何解决单片机串口的复用问题是整个硬件的重点之一。本系统用单片机的P3.0、P3.1、P3.2三个管脚来分别控制三个功能模块的RXD。串口通信的起始位处于“space”状态，只有当某控制管脚为低电平时，对应的模块才能享有使用串口的权力，达到串口时分复用的目的。

　　LCD显示模块采用OCMJ48，它是12864点阵液晶模块。该模块内含GB2312 1616点阵国际一级简体汉字和ASCII88（半高）及816（全高）点英文字库，用户输入区位码或ASCII码即可实现文本显示。

　　键盘控制器HD7279的主要作用是提供运载工具上“人机对话”的功能，可根据实际情况随时采集所需信息，并显示在车载LCD上，这样就可在货物装卸过程中获得当前状况，方便管理。

　　为了扩展MCU的外部ROM和RAM，单片机外接16k的E2PROM AT28C16和COMS静态RAM IDT6116。

　　此外TRIZIUM-GPS模块的逻辑电平为COMS2.8V，单片机和RFID模块均为TTL电平，本系统采用的是SN74HC245N电平转换芯片解决功能模块与单片机之间电平转换的问题。

外围电源电路

　　各功能模块中， RFID射频模块（工作电压为4.5v）对外围电源电路要求具有稳压功能和纹波小的特点。本系统中采用12V的输入电源，由于输入输出电压差比较大，所以线性调整器并不适用于该电压转换电路。为了衰减电流的峰值，必须使用100mF的旁路等效串联电阻电容来保护电路，并且去耦电阻、去耦电容和电感也要尽可能地靠近模块的电源输入端口，其原理如图3所示。

　　图3 电源电路