1 總體方案設(shè)計(jì)

　　物流中心自動(dòng)引導(dǎo)小車(AGV)控制系統(tǒng)由AGV智能控制模塊,、監(jiān)視模塊、及無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊等三大部分組成,。工作過程是通過接入互聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)或者微機(jī)客戶端通過無線網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程的AGV發(fā)送控制指令代碼,，期間傳輸信號由發(fā)送端使用加密狗加密。當(dāng)信號經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到接收終端時(shí),，AGV網(wǎng)絡(luò)模塊把接受的指令傳送到處理器,，處理器指示驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)AGV執(zhí)行動(dòng)作。運(yùn)動(dòng)的同時(shí)監(jiān)視模塊把采集到的圖像通過無線互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)娇蛻魴C(jī)端,，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

　　1．1 智能控制模塊

　　這部分是AGV的核心部分。采用的是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì),，可以準(zhǔn)確高效地運(yùn)行及處理數(shù)據(jù),。控制器通過網(wǎng)絡(luò)組件WIFI或者GPRS與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,，用戶可以使用家用寬帶網(wǎng)絡(luò)或者手機(jī)短信的方式實(shí)現(xiàn)模塊的遠(yuǎn)程控制,。同時(shí)在本地控制還可以應(yīng)用紅外無線鍵盤、數(shù)字液晶屏來提供本地人機(jī)交流界面,。

　　1．2 網(wǎng)絡(luò)模塊

　　AGV無線網(wǎng)絡(luò)通訊模塊是AGV通訊信號傳輸?shù)闹匾M成部分,，由WIFI或者GPRS模塊來實(shí)現(xiàn)通訊。通訊中介是家用無線路由或者移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)GPRS,。

　　1．3 監(jiān)視模塊

　　AGV監(jiān)視模塊通過單片機(jī)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)實(shí)現(xiàn)全方位的監(jiān)視,。視頻信號通過攝像頭來采集，信號轉(zhuǎn)換后將視頻的PAL信號傳輸至處理器,，經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)傳到客戶端,。攝像頭的控制與智能控制模塊連接，攝像頭的運(yùn)動(dòng)受控制模塊的控制,。

　　1．4 驅(qū)動(dòng)模塊

　　AGV驅(qū)動(dòng)模塊是通過可編碼的直流電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的,。當(dāng)處理器接收到客戶端傳來的指令，處理器對驅(qū)動(dòng)模塊信號處理,。從而實(shí)現(xiàn)AGV的全方位移動(dòng),。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　本文采用的是PHILIPS單片32位ARM微控制器LPC2138,，作為控制器的處理器，負(fù)責(zé)和WIFI,、GPRS無線通訊模塊,、監(jiān)視模塊、數(shù)據(jù)存儲,、鍵盤,、紅外、顯示屏等模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和對無線網(wǎng)絡(luò)客戶端發(fā)送的信號進(jìn)行采集和處理,。

　　2．1 控制核心模塊

　　ARM外圍電路包括電源鍵盤顯示屏,、SD卡、SDRAM以及與各個(gè)輔助模塊進(jìn)行連接的擴(kuò)展接口等,。ARM處理器內(nèi)嵌512k FLASH,、32k的可讀寫RAM。電路中SDRAM芯片選用hy57v25641,，存儲容量為16M,。用其做系統(tǒng)運(yùn)行所需內(nèi)存,，為操作系統(tǒng)信號的采集和數(shù)據(jù)的處理提供了可靠的運(yùn)行空間,。擴(kuò)展的接口有串口、USB接口,。串口為下載程序和與GPRS饃塊通訊用,，USB接口用于與WIFI連接從而接入無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。LCD顯示屏主要與鍵盤配合完成本地人機(jī)交互界面,，LCD液晶240×320像素,，65k色，驅(qū)動(dòng)芯片是ili9325,。鍵盤采用的是PS2接口方便使用電腦鍵盤,，與LCD合力完成本地人機(jī)信息交換。串口通過MAX232與上位機(jī)進(jìn)行通信,，輔助單片機(jī)的下載通過ISP下載,，支持在線調(diào)試。

　　2．2 外圍網(wǎng)絡(luò)模塊

　　WIFI和GPRS模塊用于實(shí)現(xiàn)處理器與客戶端的通信連接,。WIFI模塊采用的是wf8000-u USBWIFI模塊,。GPRS模塊采用的是BENQ M22A模塊。各通訊模塊外圍電路主要由電源部分,、工作指示及數(shù)據(jù)連接擴(kuò)展口組成,。

　　2．2．1 TTL電平

　　GPRS模塊與處理器的連接通過串口通訊，模塊與處理器間的電平均為TIL電平,，所以無需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換就可直接進(jìn)行連接,。

　　2．2．2 MAX232轉(zhuǎn)換電平

　　由于編程及調(diào)試控制器電腦與處理器間的電平定義不同,，采用MAX232進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，其外圍電路主要有電源供電部分,。

　　MAX232電平轉(zhuǎn)換模塊用來把電腦端的RS232信號處理得到TTL電平實(shí)現(xiàn)電腦和處理器及GPRS模塊之間的通信,，電路如圖2所示。

　　2．2．3 GPRS外圍網(wǎng)絡(luò)模塊

　　GPRS模塊第15管腳必須持續(xù)3s的低電平才能實(shí)現(xiàn)模塊的啟動(dòng),。本文采用的是軟件模擬低電平GPRS模塊啟動(dòng),。關(guān)機(jī)電路同樣是管腳持續(xù)低電平3s，電路如圖3所示,。

　　GPRS模塊第35腳是一個(gè)工作狀態(tài)指示燈接口,，狀態(tài)表示分別為：亮1s滅1s為啟動(dòng)搜索信號；亮1s滅2s為信號正常,；持續(xù)點(diǎn)亮為有數(shù)據(jù)輸入或者輸出,。其工作原理圖如圖4(a)所示。圖4(b)為GPRS模塊SIM卡連接示意圖,。

　　GPRS模塊串口工作方式的電平為TTL電平,，所以GPRS模塊和控制核心處理器的連接可以是直接連接。但考慮到模塊的調(diào)試及程序的燒錄,，所以在GPRS模塊與處理器連接處使用轉(zhuǎn)接開關(guān),。以此完成電腦到處理器的通信、GPRS模塊到電腦的通信,。GPRS模塊,、處理器、電腦的通信電路連接示意圖如圖5所示,。

　　3 監(jiān)視模塊

　　監(jiān)視模塊采用的是普通高清視頻攝像頭,，分辨率達(dá)1024×768。視頻采用PAL模式傳輸經(jīng)處理器處理,，通過無線互聯(lián)網(wǎng)把圖像傳輸?shù)娇蛻舳?，其電路圖如圖6(a)所示。攝像頭的各方位由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)來實(shí)現(xiàn)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖6(b)所示,。

　　4 驅(qū)動(dòng)模塊

　　驅(qū)動(dòng)模塊采用的驅(qū)動(dòng)芯片為L298N該芯片功率大,，電源可直接采用12V。單個(gè)芯片可以控制兩個(gè)直流電機(jī),，本文采用兩片L298N 以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)引導(dǎo)小車(AGV)的各方位移動(dòng),。電路如圖7所示。

　　5 電源模塊

　　電源部分采用的是12V直流鋰電池,，功率為10W,。對各個(gè)模塊部分進(jìn)行分別供電。穩(wěn)壓管采用的是7805,。由于GPRS對電源要求特別高,，所以單獨(dú)采用一個(gè)LM2941S對其供電,。

　　wf8000 WIFI模塊是華為公司生產(chǎn)的一種專門用于嵌入式系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)模塊，其符合802．11b標(biāo)準(zhǔn),，芯片采用prism3．0,。原理圖如圖8所示。

　　6 結(jié)論

　　利用本控制系統(tǒng),，可以實(shí)現(xiàn)AGV的遠(yuǎn)程控制及工作環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控,。結(jié)合運(yùn)輸機(jī)械裝置可以實(shí)現(xiàn)在特殊工作環(huán)境下的智能遠(yuǎn)程控制搬運(yùn)工作。在物流中心等一些環(huán)境較差的場所可以代替人工作實(shí)現(xiàn)更多的功能,，為貨物搬運(yùn)工作帶來便利,。