CN104648884A - 一种智能物料箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能物料箱，包括控制电路和物料箱两部分，控制电路包括触摸屏、单片机模块、电源电路、译码模块、232转485模块、电磁铁驱动电路、灯光驱动电路和蜂鸣器驱动电路，电源电路的输出端和232转485模块的输出端分别与单片机模块的输入端连接，单片机模块的输出端与译码模块的输入端连接，译码模块设置复数个输出端，译码模块的每一个输出端控制一个物料箱，物料箱包括箱体、电磁铁、指示灯、蜂鸣器和位置开关，当电磁铁驱动电路工作后，电磁铁会自动弹出，将物料箱打开，同时，该物料箱的蜂鸣器发出声音，指示灯开始闪烁，位置开关打开。当使用者取料完成后，将物料箱关闭，位置开关闭合，蜂鸣器停止工作，指示灯熄灭。

Description

一种智能物料箱

技术领域

本发明涉及一种智能物料箱，具体是一种能够通过帮助使用者整理仓库，并记录数据的智能物料箱；使用者通过触摸屏选择需要的物料，物料箱会根据信息自动打开对应物料所在的物料箱，同时可以根据物料箱提供的数据清点仓库。

背景技术

在企业管理中经常会出现仓库材料放置混乱，同一种材料放在两个不同的地方，材料的清点费时费力容易出错；在医药行业中出现药品摆放不规范，营业员找不到药品摆放的位置；取出的错误的药品；药品数量清点费时费力容易出错等问题。而现代智能仓库管理系统所需设备繁多，价格非常昂贵，一般中小企业和药店无法承担采购费用。因此需要一款解决上述问题的智能物料箱。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种智能物料箱，该物料箱采用触摸屏控制技术、总线控制技术和机械结构设计技术，使用者只需要通过触摸屏进行操作，就可以轻松发现所需要物品存放的位置。在物料箱没有关闭之前，会不断的有声光电提示发出，让使用者能够最方便的找到所需要的物品位置。当物料箱关闭以后，声光电提示会自动关闭。同时通过触摸屏还能查看所选物品的剩余数量，为了方便仓库物品清点。该物料箱还专门设计了数据导出功能，使用者存储设备插入到USB口中，点击数据导出，数据可以存储到USB设备中，轻松知道仓库中所有物料的情况。

本发明，包括控制电路和物料箱两部分，所述控制电路包括触摸屏、单片机模块、电源电路、译码模块、232转485模块、电磁铁驱动电路、灯光驱动电路和蜂鸣器驱动电路，电源电路的输出端和232转485模块的输出端分别与单片机模块的输入端连接，单片机模块的输出端与译码模块的输入端连接，译码模块设置复数个输出端，译码模块的每一个输出端分别与控制一个物料箱的电磁铁驱动电路的输入端、灯光驱动电路的输入端和蜂鸣器驱动电路的输入端连接，电磁铁驱动电路输出端与电磁铁线圈输入端连接，灯光驱动电路输出端与指示灯连接，蜂鸣器驱动电路与蜂鸣器连接，触摸屏输出端与232转485模块输入端连接，物料箱包括箱体、电磁铁、指示灯、蜂鸣器和位置开关，当电磁铁驱动电路工作后，电磁铁被驱动，将箱体推出，同时指示灯发光，蜂鸣器发出声音，位置开关打开，取物料完毕后，将箱体推回物料箱，位置开关闭合，指示灯熄灭，蜂鸣器不再发出声音。

本发明，所述单片机模块由型号为Atmega16的单片机U2、复位按键S1、上电复位电阻R2和电容C7组成，单片机U2的9脚分别通过电容C7和复位按键开关S2与地连接，单片机U2的9脚通过电阻R2与电源VCC连接，Atmega16单片机判断检测232转485模块输出的信号，从而I/O端口输出控制译码模块。

本发明，所述译码模块最少由1块型号为SN74154的集成芯片U8构成的一级译码器，集成芯片U8的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的22脚、23脚、24脚、25脚，18脚和19脚短接后接地；集成芯片U8的1脚-11脚和13脚-17脚作为输出端M0-M15分别连接控制16个物料箱。

本发明，所述译码模块设置二级译码器，由1-15块型号为SN74154的集成芯片（U4……）构成，当二级译码器采用1块SN74154集成芯片U4时，SN74154集成芯片U4的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的26脚、27脚、28脚、29脚，18脚和19脚短接后接到集成芯片U8的2脚，U4的1脚-11脚和13脚-17脚作为输出端Y1.0-Y1.15分别连接控制16个物料箱；当二级译码器的采用15块SN74154集成芯片时，所有15个SN74154集成芯片的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的26脚、27脚、28脚、29脚，每个SN74154集成芯片的18脚和19脚短接后接到集成芯片U8的2脚~11脚和13脚~17脚，由15块SN74154集成芯片构成的二级译码器最多可连接控制15*16=240个物料箱。

本发明，所述的电源模块由型号为LM2576的集成芯片、电容C1、电容C2、稳压管VD1、电感L1、电阻R1和发光二极管D1组成。本模块采用开关电压调节器。本模块能提供降压开关稳压器的各种功能，能驱动3A的负载，有优异的线性和负载调整能力。

本发明，所述232转485模块为无源RS232转RS485转换器。232转485模块U3的2脚DATA-与单片机U2的14脚连接，232转485模块U3的1脚DATA+与单片机U2的15脚连接。

本发明，所述电磁铁驱动模块由电阻R3、三极管Q1、继电器K1和二极管D2组成，电阻R3一端与集成芯片U4的1脚连接，另一端与三极管Q1基极连接，继电器线圈一端与二极管D2和三极管Q1的发射极连接，另一端与二极管D2和电源VCC连接，继电器的常开触头一端与+12V电源连接，另一端接电磁铁线圈，当物料箱的开启时，集成芯片U4驱动三极管Q1的导通将继电器吸合，继电器吸合后接通电磁铁电源，使电磁铁工作。

本发明，所述灯光驱动电路是由电阻R5、三极管Q2、电阻R4、发光二极管D3组成，当电磁铁被驱动后，三极管Q2会被导通，发光二极管D2导通发光。

本发明，所述蜂鸣器驱动电路是由电阻R7、三极管Q3、电阻R6、蜂鸣器LS1组成，当电磁铁被驱动后，三极管Q3会被导通，蜂鸣器LS1得电，发出声音。

本发明，所述触摸屏采用RS232通讯方式，触摸屏的RS232接口中的RXD脚与232转485模块U3的5脚连接，TXD脚与232转485模块U3的4脚连接，GND脚与232转485模块U3的6脚连接。该模块的主要功能为使用者通过物料类型选择需要的物料，然后通过物料型号，选择型号后，触摸屏会自动显示剩余数量，使用者通过操作方式选择是存入还是取出，并填写数量，点击打开后，触摸屏会通过串口自动发送数据。触摸屏还有数据导出功能，将存储设备插入USB插口后，点击导出数据，物料存取箱中的数据就被导出到存储设备中。

本发明，其主要功能是使使用者通过触摸屏选择需要的材料类型和材料型号，这时触摸屏上会自动显示出该型号材料剩余数量，再选择是存入/取出的数量，点击打开后，触摸屏会自动发送数据给单片机模块，单片机模块会根据接收到的数据进行数据处理，数据处理完成后控制译码模块进行译码后，驱动对应的电磁铁驱动电路，同时驱动对应物料箱的蜂鸣器驱动电路和灯光驱动电路。当电磁铁驱动电路工作后，电磁铁会自动弹出，将物料箱打开，同时，该物料箱的蜂鸣器发出声音，指示灯开始闪烁，位置开关打开。当使用者取料完成后，将物料箱关闭，位置开关闭合，蜂鸣器停止工作，指示灯熄灭。可进行下一个物料的取出。当需要清点物料时，只需要将存储设备插入USB接口，点击导出数据，物料存储箱的所有信息就会存储到存储设备中。清点物料方便快捷。

本发明，具有如下优点：

1、有别于市场上的物料箱，将自动控制的概念融入到物料箱中。

2、解决了同类物品摆放在不同地方造成物品浪费的情况，本发明为每一种物品规定了特定的存放箱，如果有特殊位置需求，使用者可通过触摸屏修改。

3、本发明充分考虑到药店和企业中物品繁多的情况，通过485总线方式控制各个单片机系统，这样使用者只要将智能物料箱接入到485总线上就可以使用。

4、为了减少物料箱开启时复杂的机械结构，本设计为每一个箱体都安装了一个电磁铁，如果电磁铁通电，电磁铁开始动作，将物料箱打开。

5、为了能够让使用者能够快速准确的找到存储的物品，本设计在箱体上加入了声光电提示，如果物料箱打开，对应该物料箱的蜂鸣器和指示灯开始工作，提示使用者，所存取物品的位置。

6、方便的触摸屏操作界面，触摸屏操作界面中不但可以显示当前物料剩余量，还可以通过导出物料清单界面，可以将所有物料的清单剩余量全部导出，方便使用者清单物料。

7、造价低，现在市面上的智能仓库系统，普遍价格昂贵，对于中小企业和药店无法承担采购费用，本设计可以很好地克服这一缺点，市场更好。

8、市场应用广泛，本设计可以广泛的应用到各个行业，如企业仓库、药店、零售商店等。有很广的市场前景。

附图说明

图1为控制电路结构方框图；图2为单片机模块原理图；图3为电源模块原理图；图4为译码器模块原理图；图5为232转485模块原理图；图6为电磁铁驱动电路原理图；图7为灯光驱动电路原理图；图8为蜂鸣器驱动电路原理图；图9为触摸屏操作界面示意图；图10为箱体结构示意图。

图中，2、单片机模块；3、电源电路；4、译码模块；5、232转485模块；6、电磁铁驱动电路；7、灯光驱动电路；8、蜂鸣器驱动电路；9、触摸屏；10、箱体；11、电磁铁；12、指示灯；13、蜂鸣器；14、位置开关。

具体实施方式

一种智能物料箱，包括控制电路和物料箱两部分。

参考图1，控制电路包括触摸屏9、单片机模块2、电源电路3、译码模块4、232转485模块5、电磁铁驱动电路6、灯光驱动电路7和蜂鸣器驱动电路8。电源电路3的输出端和232转485模块5的输出端分别与单片机模块2的输入端连接，单片机模块2的输出端与译码模块4的输入端连接，译码模块设置复数个输出端，译码模块的每一个输出端分别与控制一个物料箱的电磁铁驱动电路6的输入端、灯光驱动电路7的输入端和蜂鸣器驱动电路8的输入端连接，电磁铁驱动电路6输出端与电磁铁线圈输入端连接，灯光驱动电路7输出端与指示灯连接，蜂鸣器驱动电路8与蜂鸣器连接，触摸屏9输出端与232转485模块5输入端连接。

参考图2，单片机模块2由型号为Atmega16的单片机U2、复位按键S1和上电复位电阻R2、电容C7组成。单片机U2的9脚分别通过电容C7和复位按键开关S2与地连接，单片机U2的9脚通过电阻R2与电源VCC连接，Atmega16单片机判断检测232转485模块5输出的信号，从而I/O端口输出控制译码器模块4。

参考图3，为了保证电源的足够的电流强度和电压稳定性，电源模块采用开关电压调节器。本模块能提供降压开关稳压器的各种功能，能驱动3A的负载，有优异的线性和负载调整能力。电源模块3由型号为LM2576的集成芯片U1、电容C1、电容C2、稳压管VD1、电感L1、电阻R1、发光二极管D1组成。接通电源后，电源电压通过LM2576电路进行降压变换成5V电压给电路供电。

参考图4，为了能够驱动更多的物料箱，采用了译码器进行物料箱的驱动，本实施例译码模块由一块一级译码器U8和4块二级译码器U4、U5、U6、U7组成，所有译码器均采用型号为SN74154的集成芯片，集成芯片U8的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的22脚、23脚、24脚、25脚，18脚和19脚短接后接地。集成芯片U4的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的26脚、27脚、28脚、29脚，18脚和19脚短接后接到集成芯片U8的2脚。集成芯片U5的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的26脚、27脚、28脚、29脚，18脚和19脚短接后接到集成芯片U8的3脚。集成芯片U6的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的26脚、27脚、28脚、29脚，18脚和19脚短接后接到集成芯片U8的4脚。集成芯片U7的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的26脚、27脚、28脚、29脚，18脚和19脚短接后接到集成芯片U8的5脚。图4给出的译码模块具有4*16=64个输出端可挂接控制64个物料箱，每一个输出端可挂接控制一个物料箱的电磁铁驱动电路6、灯光驱动电路7和蜂鸣器驱动电路8，电磁铁驱动电路6、灯光驱动电路7和蜂鸣器驱动电路8的输入控制端Y1.0与集成芯片U4的1脚（Y1.0）连接。

在译码模块中，最少由1块型号为SN74154的集成芯片U8构成的一级译码器，集成芯片U8的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的22脚、23脚、24脚、25脚，18脚和19脚短接后接地；集成芯片U8的1脚-11脚和13脚-17脚作为输出端M0-M15可分别连接控制16个物料箱。

为了能够驱动更多的物料箱，本译码模块4可设置二级译码器可由1-15块型号为SN74154的集成芯片（U4……）构成，当二级译码器采用1块SN74154集成芯片U4时，SN74154集成芯片U4的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的26脚、27脚、28脚、29脚，18脚和19脚短接后接到集成芯片U8的2脚，U4的1脚-11脚和13脚-17脚作为输出端Y1.0-Y1.15分别连接控制16个物料箱；当二级译码器的采用15块SN74154集成芯片时，所有15个SN74154集成芯片的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的26脚、27脚、28脚、29脚，每个SN74154集成芯片的18脚和19脚短接后接到集成芯片U8的2脚~11脚和13脚~17脚，由15块SN74154集成芯片构成的二级译码器最多可连接控制15*16=240个物料箱。

为了能够挂载更多的物料箱，本发明有两种方式扩容：第一种增加译码模块。利用单片机的PB0~PB7，即单片机U2的1脚~8脚八个I/O口再连接一个译码模块；利用单片机的PA0~PA7，即单片机U2的33脚~40脚八个I/O口再连接一个译码模块；所以一个单片机模块可以挂载720个物料箱。如果再继续扩展，可采用第二种方法增加单片机模块，将单片机模块接到RS485总线上，即，将单片机模块的14脚和15脚，接到232转485模块的1脚和2脚，通过触摸屏指令，选择哪个单片机模块工作，RS485总线控制方式最多可以挂载256个单片机模块。如果全部挂满，那么最多可以控制184320个（720*256=184320）物料箱。

参考图5，232转485模块U3是将触摸屏9的RS232通讯方式转换为RS485通讯方式，所述232转485模块为无源RS232转RS485转换器，232转485模块U3的2脚DATA-与单片机U2的14脚连接，232转485模块U3的1脚DATA+与单片机U2的15脚连接，这样转换的目的在于可以挂载更多的单片机模块2，控制更多的物料箱。

参考图6，电磁铁驱动电路6电阻R3、三极管Q1、继电器K1、二极管D2组成。电阻R3一端与集成芯片U4的1脚连接，另一端与三极管Q1基极连接，继电器线圈一端与二极管D2和三极管Q1的发射极连接，另一端与二极管D2和电源VCC连接，继电器的常开触头一端与+12V电源连接，另一端接电磁铁线圈。当物料箱的开启时，集成芯片U4驱动三极管Q1的导通将继电器吸合，继电器吸合后接通电磁铁电源，使电磁铁工作。

参考图7，灯光驱动电路是由电阻R5、三极管Q2、电阻R4、发光二极管D3组成，电阻R5一端接集成芯片U4的1脚，另一端接三极管Q2的基极，当电磁铁被驱动后，三极管Q2会被导通，发光二极管D2导通发光。

参考图8，蜂鸣器驱动电路是由电阻R7、三极管Q3、电阻R6、蜂鸣器LS1组成，电阻R7一端接集成芯片U4的1脚，另一端接三极管Q3的基极，当电磁铁被驱动后，三极管Q3会被导通，蜂鸣器LS1得电，发出声音。

参考图9，触摸屏9采用RS232通讯方式，为了能够驱动更多的物料箱，触摸屏9与232转485模块5连接。使用者通过物料类型选择需要的物料，然后通过物料型号，选择型号后，触摸屏会自动显示剩余数量，使用者通过操作方式选择是存入还是取出，并填写数量，点击打开后，触摸屏会通过串口自动发送数据。触摸屏还有数据导出功能，将存储设备插入USB插口后，点击导出数据，物料存取箱中的数据就被导出到存储设备中。

参考图10，图10为物料箱的结构示意图，物料箱包括箱体10、电磁铁11、指示灯12、蜂鸣器13和位置开关14，当电磁铁驱动电路6工作后，电磁铁被驱动，将箱体10推出，同时指示灯12发光，蜂鸣器13发出声音，位置开关14打开，取物料完毕后，将箱体推回物料箱，位置开关14闭合，指示灯12熄灭，蜂鸣器13不再发出声音。

本设计的使用方法为：使用者通过触摸屏选择需要的材料类型和材料型号，这时触摸屏上会自动显示出该型号材料剩余数量，再选择是存入/取出的数量，点击打开后，触摸屏会自动发送数据给单片机模块，单片机模块会根据接收到的数据进行数据处理，数据处理完成后控制译码模块进行译码后，驱动对应的电磁铁驱动电路，同时驱动对应物料箱的蜂鸣器驱动电路和灯光驱动电路。当电磁铁驱动电路工作后，电磁铁会自动弹出，将物料箱打开，同时，该物料箱的蜂鸣器发出声音，指示灯开始闪烁，位置开关打开。当使用者取料完成后，将物料箱关闭，限位开关闭合，蜂鸣器停止工作，指示灯熄灭。可进行下一个物料的取出。当需要清点物料时，只需要将存储设备插入USB接口，点击导出数据，物料存储箱的所有信息就会存储到存储设备中。清点物料方便快捷。

Claims (7)

1.一种智能物料箱，其特征在于：包括控制电路和物料箱两部分，所述控制电路包括触摸屏（9）、单片机模块（2）、电源电路（3）、译码模块（4）、232转485模块（5）、电磁铁驱动电路（6）、灯光驱动电路（7）和蜂鸣器驱动电路（8），电源电路（3）的输出端和232转485模块（5）的输出端分别与单片机模块（2）的输入端连接，单片机模块（2）的输出端与译码模块（4）的输入端连接，译码模块设置复数个输出端，译码模块的每一个输出端分别与控制一个物料箱的电磁铁驱动电路（6）的输入端、灯光驱动电路（7）的输入端和蜂鸣器驱动电路（8）的输入端连接，电磁铁驱动电路（6）输出端与电磁铁线圈输入端连接，灯光驱动电路（7）输出端与指示灯连接，蜂鸣器驱动电路（8）与蜂鸣器连接，触摸屏（9）输出端与232转485模块（5）输入端连接，物料箱包括箱体（10）、电磁铁（11）、指示灯（12）、蜂鸣器（13）和位置开关（14），当电磁铁驱动电路（6）工作后，电磁铁被驱动，将箱体（10）推出，同时指示灯（12）发光，蜂鸣器（13）发出声音，位置开关（14）打开，取物料完毕后，将箱体推回物料箱，位置开关（14）闭合，指示灯（12）熄灭，蜂鸣器（13）不再发出声音。

2.如权利要求1所述的智能物料箱，其特征在于：所述单片机模块（2）由型号为Atmega16的单片机U2、复位按键S1、上电复位电阻R2和电容C7组成，单片机U2的9脚分别通过电容C7和复位按键开关S2与地连接，单片机U2的9脚通过电阻R2与电源VCC连接，Atmega16单片机判断检测232转485模块（5）输出的信号，从而I/O端口输出控制译码模块（4）。

3.如权利要求1所述的智能物料箱，其特征在于：所述译码模块（4）最少由1块型号为SN74154的集成芯片U8构成的一级译码器，集成芯片U8的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的22脚、23脚、24脚、25脚，18脚和19脚短接后接地；集成芯片U8的1脚-11脚和13脚-17脚作为输出端M0-M15分别连接控制16个物料箱。

4.如权利要求3所述的智能物料箱，其特征在于：所述译码模块（4）设置二级译码器，由1-15块型号为SN74154的集成芯片（U4……）构成，当二级译码器采用1块SN74154集成芯片U4时，SN74154集成芯片U4的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的26脚、27脚、28脚、29脚，18脚和19脚短接后接到集成芯片U8的2脚，U4的1脚-11脚和13脚-17脚作为输出端Y1.0-Y1.15分别连接控制16个物料箱；当二级译码器的采用15块SN74154集成芯片时，所有15个SN74154集成芯片的23脚、22脚、21脚、20脚分别接到单片机U2的26脚、27脚、28脚、29脚，每个SN74154集成芯片的18脚和19脚短接后接到集成芯片U8的2脚~11脚和13脚~17脚，由15块SN74154集成芯片构成的二级译码器最多可连接控制15*16=240个物料箱。

5.如权利要求1所述的智能物料箱，其特征在于：所述232转485模块为无源RS232转RS485转换器，232转485模块U3的2脚DATA-与单片机U2的14脚连接，232转485模块U3的1脚DATA+与单片机U2的15脚连接。

6.如权利要求1所述的智能物料箱，其特征在于：所述电磁铁驱动模块（6）由电阻R3、三极管Q1、继电器K1和二极管D2组成，电阻R3一端与集成芯片U4的1脚连接，另一端与三极管Q1基极连接，继电器线圈一端与二极管D2和三极管Q1的发射极连接，另一端与二极管D2和电源VCC连接，继电器的常开触头一端与+12V电源连接，另一端接电磁铁线圈，当物料箱的开启时，集成芯片U4驱动三极管Q1的导通将继电器吸合，继电器吸合后接通电磁铁电源，使电磁铁工作。

7.如权利要求1所述的智能物料箱，其特征在于：所述触摸屏（9）采用RS232通讯方式，触摸屏的RS232接口中的RXD脚与232转485模块U3的5脚连接，TXD脚与232转485模块U3的4脚连接，GND脚与232转485模块U3的6脚连接。