CN104111614A - 基于物联网的agv站点呼叫器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的AGV站点呼叫器。本发明中基于物联网的站点呼叫器使用9V电源适配器将220VAC转换9VDC给站点呼叫器供电，通过电源模块DC/DC实现稳压减压供电，STM32W108处理器模块与无线通信模块实现数据通信，然后利用显示模块进行显示系统状态。P6提供USB接口和STM32W108处理器编程接口，利用数据线连接USB和车载控制器可以对STM32W108处理器在线编程。本发明采用了物联网技术的无线Zigbee通信设计方案，每个工位上放置的站点呼叫器是一个Zigbee网络中的路由节点，可以进行数据通信、参数设置和数据转发。

Description

基于物联网的AGV站点呼叫器

技术领域

本发明属于物联网无线控制技术领域，具体涉及一种基于无线网络用于AGV系统站点呼叫功能的控制装置。

背景技术

随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，AGV(Automated Guided Vehicle)即自动导引车作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。AGV是以微控制器为控制核心、物联网技术为支持、蓄电池为动力、装有非接触导引装置的无人驾驶自动导引运载车，其自动作业的基本功能是导向行驶、认址停准和移交载荷。作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备，AGV已经得到了越来越广泛的应用。 

目前AGV的导引方式可分为两大类：车外固定路径导引方式和自由路径导引方式。车外固定路径导引方式指在行驶的路径上设置导引用的信息媒介物，AGV通过检测出它的信息来得到导引，如电磁导引、光学导引、磁带导引等；自由路径导引方式是AGV上储存着系统布局上的尺寸坐标，通过识别车体当前方位，自主地决定行驶路径，这类导引方式也称为车上软件—编程路径方式。其中车外固定路径导引方式为常用方式。

AGV系统应用中主要有设备有四种，分别是车载控制器、站点呼叫器、集中协调器和信息显示器。AGV的控制指令一般是由站点呼叫器提出，经集中协调器发出，AGV的状态也通过通信系统送回集中协调器，通信系统有两种：连续方式和分散方式。连续通信系统允许AGV在任何时候和相对地面控制器的任何位置使用射频方法或使用在导引路径内的通信电缆收发信息。如采用无线电、红外激光的通信方法。分散式系统只是在预定的地点如AGV呼叫站点、车载控制器、信息显示器等，在特定的AGV设备与集中协调器之间提供通信。一般来说，这种通信是通过无线网络技术的方法来实现的，分散式通信方式的优点是价格较便宜、通信可靠稳定。

AGV系统中站点呼叫器的主要功能是安装在工厂特定的位置称工位，当工位上需要材料运入或有做好的货物需要运出时，操作人员可以通过按站点呼叫器的按键，利用Zigbee无线网络将按键的需求传输到集中协调器，站点呼叫器通常会有二个或多个按键，每个按键分别代表不同的车的类型，集中协调器根据当时车库中车的情况，派送一种工位的站点呼叫器要求的车类型，优化路径，规定目的站点和沿路各道口的行为，并将这些信息通过Zigbee无线网络发给站点呼叫器、派送车载控制器和信息显示器等AGV其他设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于自动导引车辆系统中的核心控制器之一站点呼叫器。站点呼叫器采用Zigbee无线通信、状态显示、命令发送等功能，这种站点呼叫器利用车载物联网技术实现操作工位、集中协调器和车载控制器之间的信息传输。

本发明涉及的基于物联网的站点呼叫器包括适配器电源接口模块、STM32W108处理器模块、无线处理模块、LED显示模块、按键控制模块和程序下载接口模块。

所述的适配器电源接口采用通用的电源适配器接头，将电源适配器将220VAC转换9VDC直流电源，通过常用DC/DC芯片IC62的转换成VDD33接口电压对整体系统进行供电，包括第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第二个二极管D2、第二电感L2。第二个二极管D2阳极接电压转换芯片IC62的第8引脚（EN），第1引脚（VIN）和VCC_9V电源9V输入端，第二个二极管D2阴极接VCC_24V电源24V输入端，第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9的一端与电压转换芯片IC62的第8引脚（EN），第1引脚（VIN）相连，第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9的另一端接地。电压转换芯片IC62的第6引脚（LBI）、第7引脚（SYNC）、第3引脚接地。第二电感L2的一端与电压转换芯片IC62的第9引脚（SW）相连，另一端为VDD33为系统电源提供端。第十电容C10、第十一电容C11一端连接VDD33和第二电感L2的一端，第十电容C10、第十一电容C11的另一端接地。电压转换芯片IC62的第5引脚（FB）连接VDD33电源输出端。电压转换芯片IC62的第4引脚（PG）、第2引脚（LBO）、第10引脚（PGND）接地。

所述的STM32W108处理器和无线处理模块包括处理器芯片IC32、天线ANT_SMT。处理器芯片IC32的第1、2引脚接VDD33电压3.3V，处理器芯片IC32的第30、31、32引脚接地。处理器芯片IC32的第7引脚接/RESET，处理器芯片IC32的第15引脚接BOOT，/RESET和BOOT通过程序下载接口模块的CBUS2、CBUS0和VT1、VT2相连。处理器芯片IC32的11引脚接LED1的阴极；处理器芯片IC32的18、19引脚分别接芯片IC232的TXD、RXD的两个引脚；处理器芯片IC32的10、13、14引脚分别接按键KEY3、KEY1和KEY2；处理器芯片IC32的第37引脚接天线ANT_SMT，处理器芯片IC32的其他引脚悬空。

所述的按键处理模块包括第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、3个2芯插座Header2、6芯插座P7。第三电阻R3的一端接VDD33电压3.3V，另一端接第十三电容C13和Header2的KEY1、P7的第1脚；第四电阻R4的一端接VDD33电压3.3V，另一端接第十四电容C14和Header2的KEY2、P7的第3脚；第五电阻R5的一端接VDD33电压3.3V，另一端接第十五电容C15和Header2的KEY3、P7的第5脚。第十三电容C13一端接KEY1，另一端接地；第十四电容C14一端接KEY2，另一端接地；第十五电容C15一端接KEY3，另一端接地。3个Header2的第2脚接地，6芯插座P7的第2脚、第4脚、第6脚接地。

所述的LED显示模块包括两个LED1、LED2、第十一电阻R11、第十二电阻R12。第十一电阻R12的一端连接地，另一端LED2的阴极。LED2的阳极连接输入电源VCC_24V。第十二电阻R11的一端连接VDD33电压V3.3，另一端连接处理器芯片IC32的第11引脚（PA1）。

所述的程序下载接口模块包括芯片IC232、第一个三极管VT1、第二个三极管VT2、第六电阻R6、第九电阻R9、第十电阻R10、第七电阻R7、第八电阻R8、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、4芯插座P6。第十电阻R10的一端接芯片IC232的第23脚，第十电阻R10的另一端接第二个三极管VT2的基极，第九电阻R9的一端接芯片IC232的第13脚，第九电阻R9的另一端接第一个三极管VT1的基极，第六电阻R6的一端接VDD33电压3.3V，第六电阻R6的另一端接第一个三极管VT1的集电极和芯片IC32的第7引脚，第一个三极管VT1的发射极接地，第二个三极管VT2的集电极一端接芯片IC32的第15引脚，第二个三极管VT2的发射极接地，第七电阻R7的一端接VDD33电压3.3V，第七电阻R7的另一端接芯片IC232的第1引脚和芯片IC32的第18引脚，第八电阻R8的一端接VDD33电压3.3V，第八电阻R8的另一端接芯片IC232的第5引脚和芯片IC32的第19引脚，第十七电容C17的一端接地，第十七电容C17的另一端接芯片IC232的第1引脚，第十八电容C18的一端接地，第十八电容C18的另一端接芯片IC232的第5引脚，第十九电容C19的一端接地，第十九电容C19的另一端接芯片IC232的第17引脚，芯片IC232的第26、7、18、21、25接地，芯片IC232的第17脚输出VDD33电压3.3V，芯片IC232的第16脚连接P6的第3脚，芯片IC232的第15脚连接P6的第2脚，芯片IC232的第20脚连接P6的第1脚，芯片IC232的其他引脚都为悬空 。

与背景技术相比，本发明采用了物联网技术的无线Zigbee通信设计方案，每个工位上放置的站点呼叫器是一个Zigbee网络中的路由节点，可以进行数据通信、参数设置和数据转发等功能，利用Zigbee的安全特性将站点呼叫器、自动导引车辆组成一个安全、专用网络，实时管理、上报自动导引车辆的信息，单节点可以传输距离可达500米，传输数据速度可达250KBPS，上层协议数据报文传输速度可达100f/ms，完全满足工厂AGV站点呼叫器要求。

附图说明

图1为本发明的整体电路结构示意图；

图2为图1中的适配器电源接口模块示意图；

图3为图1中的按键处理模块示意图；

图4为图1中的按键处理接口模块示意图；

图5为图1中的LED显示模块示意图；

图6为图1中的STM32W108处理器模块示意图；

图7为图1中的程序下载接口模块示意图；

图8为图1中的程序下载接口电平转换电路示意图；

图9为本发明的软件流程图。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种适用于AGV系统中工位上放置的站点呼叫器，当工位上需要材料运入或有做好的货物需要运出时，操作人员可以通过按站点呼叫器的按键。本发明采用采用了物联网技术的无线Zigbee通信设计方案，每个工位上放置的站点呼叫器是一个Zigbee网络中的路由节点，可以进行数据通信、参数设置和数据转发等功能，利用Zigbee的安全特性将站点呼叫器、自动导引车辆组成一个安全、专用网络，实时管理、上报自动导引车辆的信息，单节点可以传输距离可达500米，传输数据速度可达250KBPS，上层协议数据报文传输速度可达100f/ms，下行协议数据传输速度可达50f/ms，具有命令重发机制，站点呼叫器可以保证呼叫命令正确传输和实时显示呼叫状态。

如图1所示，本发明涉及的基于物联网的站点呼叫器包括适配器电源接口模块3、STM32W108处理器模块1、无线处理模块5、LED显示模块4、按键处理模块6和程序下载接口模块2。基于物联网的站点呼叫器使用标准的9V电源适配器将220VAC转换9VDC给站点呼叫器供电，通过站点呼叫器中的电源模块DC/DC实现稳压减压供电，STM32W108处理器模块与无线通信模块实现数据通信，然后利用LED1和LED2显示模块进行显示系统状态，LED1为系统工作状态，当站点呼叫器按下按键，集中协调器查看车库中是否有车可派？并发送状态给站点呼叫器，LED1常亮表明车在路上，LED1闪烁表明要求已收到但车库中无车可派；LED2为电源状态，如果电能不足LED2就会变化。P6提供USB接口和STM32W108处理器编程接口，利用数据线连接USB和车载控制器可以对STM32W108处理器在线编程。

如图2所示，本发明所述的适配器电源接口采用通用的电源适配器接头，将电源适配器将220VAC转换9VDC直流电源，通过常用DC/DC芯片IC62的转换成VDD33接口电压对整体系统进行供电，包括第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第二个二极管D2、第二电感L2。第二个二极管D2阳极接电压转换芯片IC62的第8引脚（EN），第1引脚（VIN）和VCC_9V电源9V输入端，第二个二极管D2阴极接VCC_24V电源24V输入端，第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9的一端与电压转换芯片IC62的第8引脚（EN），第1引脚（VIN）相连，第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9的另一端接地。电压转换芯片IC62的第6引脚（LBI）、第7引脚（SYNC）、第3引脚接地。第二电感L2的一端与电压转换芯片IC62的第9引脚（SW）相连，另一端为VDD33为系统电源提供端。第十电容C10、第十一电容C11一端连接VDD33和第二电感L2的一端，第十电容C10、第十一电容C11的另一端接地。电压转换芯片IC62的第5引脚（FB）连接VDD33电源输出端。电压转换芯片IC62的第4引脚（PG）、第2引脚（LBO）、第10引脚（PGND）接地。

如图6所示，本发明所述的STM32W108处理器和无线处理模块包括处理器芯片IC32、天线ANT_SMT。处理器芯片IC32的第1、2引脚接VDD33电压3.3V，处理器芯片IC32的第30、31、32引脚接地。处理器芯片IC32的第7引脚接/RESET，处理器芯片IC32的第15引脚接BOOT，/RESET和BOOT通过程序下载接口模块的CBUS2、CBUS0和VT1、VT2相连。处理器芯片IC32的11引脚接LED1的阴极；处理器芯片IC32的18、19引脚分别接芯片IC232的TXD、RXD的两个引脚；处理器芯片IC32的10、13、14引脚分别接按键KEY3、KEY1和KEY2，处理器芯片IC32的第37引脚接天线ANT_SMT；处理器芯片IC32的其他引脚悬空。

如图3、4所示，本发明所述的按键处理模块包括第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、3个2芯插座Header2、6芯插座P7。第三电阻R3的一端接VDD33电压3.3V，另一端接第十三电容C13和Header2的KEY1、P7的第1脚；第四电阻R4的一端接VDD33电压3.3V，另一端接第十四电容C14和Header2的KEY2、P7的第3脚；第五电阻R5的一端接VDD33电压3.3V，另一端接第十五电容C15和Header2的KEY3、P7的第5脚。第十三电容C13一端接KEY1，另一端接地；第十四电容C14一端接KEY2，另一端接地；第十五电容C15一端接KEY3，另一端接地。3个Header2的第2脚接地，6芯插座P7的第2脚、第4脚、第6脚接地。

如图5所示，本发明所述的LED显示模块包括两个LED1、LED2、第十一电阻R11、第十二电阻R12。第十一电阻R12的一端连接地，另一端LED2的阴极。LED2的阳极连接输入电源VCC_24V。第十二电阻R11的一端连接VDD33电压V3.3，另一端连接处理器芯片IC32的第11引脚（PA1）。

如图7、8所示，本发明所述的程序下载接口模块包括芯片IC232、第一个三极管VT1、第二个三极管VT2、第六电阻R6、第九电阻R9、第十电阻R10、第七电阻R7、第八电阻R8、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、4芯插座P6。第十电阻R10的一端接芯片IC232的第23脚，第十电阻R10的另一端接第二个三极管VT2的基极，第九电阻R9的一端接芯片IC232的第13脚，第九电阻R9的另一端接第一个三极管VT1的基极，第六电阻R6的一端接VDD33电压3.3V，第六电阻R6的另一端接第一个三极管VT1的集电极和芯片IC32的第7引脚，第一个三极管VT1的发射极接地，第二个三极管VT2的集电极一端接芯片IC32的第15引脚，第二个三极管VT2的发射极接地，第七电阻R7的一端接VDD33电压3.3V，第七电阻R7的另一端接芯片IC232的第1引脚和芯片IC32的第18引脚，第八电阻R8的一端接VDD33电压3.3V，第八电阻R8的另一端接芯片IC232的第5引脚和芯片IC32的第19引脚，第十七电容C17的一端接地，第十七电容C17的另一端接芯片IC232的第1引脚，第十八电容C18的一端接地，第十八电容C18的另一端接芯片IC232的第5引脚，第十九电容C19的一端接地，第十九电容C19的另一端接芯片IC232的第17引脚，芯片IC232的第26、7、18、21、25接地，芯片IC232的第17脚输出VDD33电压3.3V，芯片IC232的第16脚连接P6的第3脚，芯片IC232的第15脚连接P6的第2脚，芯片IC232的第20脚连接P6的第1脚，芯片IC232的其他引脚都为悬空 。

本发明所采用的电压转换芯片IC62、处理器芯片IC32、芯片IC232均采用成熟产品，电压转换芯片IC62采用TI公司的TPS62056，处理器芯片IC32采用ST公司的STM32W108。Header2接口、P7的按键模块接口、P6的USB接口接插件都采用成熟的接插件，芯片IC323采用FTDI公司的FT232R，三极管VT1、VT2采用较为常用的2N3904，二极管D1选用1N5408。

本发明的软件流程如图9所示，每个站点呼叫器都具有唯一的ID值，通过Zigbee无线网络建立通信，可以快速获取站点呼叫器的信息状态，根据每个工位的需要安装不同类型的呼叫器，当工位上需要材料运入或有做好的货物需要运出时，操作人员可以通过按站点呼叫器的按键，利用Zigbee无线网络将按键的需求传输到集中协调器，站点呼叫器通常会有二个或多个按键，每个按键分别代表不同的车的类型，集中协调器根据当时车库中车的情况，派送一种工位的站点呼叫器要求的车类型，优化路径，规定目的站点和沿路各道口的行为，并将这些信息通过Zigbee无线网络发给站点呼叫器、派送车载控制器和信息显示器等AGV其他设备。由于采用了物联网的通信协议和技术，所以能够实现站点呼叫器、集中协调器与车载控制器多点通信，也可以采用广播的形式给所有站点呼叫器发布通知，为了保证所有命令得到正确执行，上、下层协议设计了可靠性传输的机制。

Claims (1)

1. 基于物联网的AGV站点呼叫器，包括适配器电源接口模块、STM32W108处理器模块、无线处理模块、LED显示模块、按键控制模块和程序下载接口模块，其特征在于：

所述的STM32W108处理器和无线处理模块包括处理器芯片IC32、天线ANT_SMT；处理器芯片IC32的第1、2引脚接VDD33电压3.3V，处理器芯片IC32的第30、31、32引脚接地，处理器芯片IC32的第37引脚接天线ANT_SMT；

所述的适配器电源接口模块包括第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第二个二极管D2、第二电感L2；第二个二极管D2阳极接电压转换芯片IC62的第8引脚、第1引脚和VCC_9V电源9V输入端，第二个二极管D2阴极接VCC_24V电源24V输入端，第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9的一端与电压转换芯片IC62的第8引脚，第1引脚相连，第七电容C7、第八电容C8和第九电容C9的另一端接地；电压转换芯片IC62的第6引脚、第7引脚、第3引脚接地；第二电感L2的一端与电压转换芯片IC62的第9引脚相连，另一端为VDD33为系统电源提供端；第十电容C10、第十一电容C11一端连接VDD33和第二电感L2的一端，第十电容C10、第十一电容C11的另一端接地；电压转换芯片IC62的第5引脚连接VDD33电源输出端；电压转换芯片IC62的第4引脚、第2引脚、第10引脚接地；

所述的按键处理模块包括第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、3个2芯插座Header2、6芯插座P7；第三电阻R3的一端接VDD33电压3.3V，另一端接第十三电容C13的一端和Header2的KEY1、P7的第1脚；第四电阻R4的一端接VDD33电压3.3V，另一端接第十四电容C14的一端和Header2的KEY2、P7的第3脚；第五电阻R5的一端接VDD33电压3.3V，另一端接第十五电容C15的一端和Header2的KEY3、P7的第5脚；第十三电容C13另一端、第十四电容C14另一端、第十五电容C15另一端接地；3个Header2的第2脚接地，6芯插座P7的第2脚、第4脚、第6脚接地；

所述的LED显示模块包括两个LED1、LED2、第十一电阻R11、第十二电阻R12；第十一电阻R12的一端连接地，另一端接LED2的阴极；LED2的阳极连接输入电源VCC_24V；第十二电阻R11的一端连接VDD33电压V3.3，另一端连接处理器芯片IC32的第11引脚；

所述的程序下载接口模块包括芯片IC232、第一个三极管VT1、第二个三极管VT2、第六电阻R6、第九电阻R9、第十电阻R10、第七电阻R7、第八电阻R8、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、4芯插座P6；第十电阻R10的一端接芯片IC232的第23脚，第十电阻R10的另一端接第二个三极管VT2的基极，第九电阻R9的一端接芯片IC232的第13脚，第九电阻R9的另一端接第一个三极管VT1的基极，第六电阻R6的一端接VDD33电压3.3V，第六电阻R6的另一端接第一个三极管VT1的集电极和芯片IC32的第7引脚，第一个三极管VT1的发射极接地，第二个三极管VT2的集电极一端接芯片IC32的第15引脚，第二个三极管VT2的发射极接地，第七电阻R7的一端接VDD33电压3.3V，第七电阻R7的另一端接芯片IC232的第1引脚和芯片IC32的第18引脚，第八电阻R8的一端接VDD33电压3.3V，第八电阻R8的另一端接芯片IC232的第5引脚和芯片IC32的第19引脚，第十七电容C17的一端接地，第十七电容C17的另一端接芯片IC232的第1引脚，第十八电容C18的一端接地，第十八电容C18的另一端接芯片IC232的第5引脚，第十九电容C19的一端接地，第十九电容C19的另一端接芯片IC232的第17引脚，芯片IC232的第26、7、18、21、25接地，芯片IC232的第17脚输出VDD33电压3.3V，芯片IC232的第16脚连接P6的第3脚，芯片IC232的第15脚连接P6的第2脚，芯片IC232的第20脚连接P6的第1脚，芯片IC232的其他引脚都为悬空；

所述的电压转换芯片IC62采用TI公司的TPS62056，处理器芯片IC32采用ST公司的STM32W108，芯片IC323采用FTDI公司的FT232R。