引言

　　隨著物流水平的提高，信息的提取和分析越發顯得重要，貨物運輸管理的信息化水平已成為衡量當今物流工業先進性的標志。目前，國內運輸信息化管理方法單一，大多數物流運營公司僅能提供實時的定位跟蹤與查詢服務，不能獲得運載工具上的貨物信息，無法及時發現貨物裝卸過程的失誤，特別是危險品的運輸，一旦出錯，后果不堪想象。

　　本文設計了一種物流貨物運輸管理系統以解決這類問題。該系統基于GPRS、GPS和RFID（無線射頻技術），采用單片機串口時分復用方式控制各功能模塊，將采集的信息在運載工具上實時顯示，并通過無線傳輸發送到遠程終端。這樣，不僅實現了對運載工具的定位，而且可以有效管理其裝載的貨物，達到及時發現錯誤，及時處理的目的，提高了貨物運輸管理中的效率，減少了時間成本。

　　硬件系統結構

　　功能模塊

　　系統采用三個功能模塊：RFID模塊，GPS模塊和GPRS模塊。

　　RFID模塊采用的是WJ公司的MPR6000，工作頻率為UHF902~928MHz，支持EPC Class0、Class1和Class0+協議。

　　貼在箱內各貨物上的電子標簽（Tag）寫入了貨物的基本信 息和編號，RFID模塊與Tag之間可每幾微秒通信一次，實時了解運載工具上的貨物信息、以及運輸途中貨物裝卸或出入庫等情況，以便對貨物進行智能管理。

　　2合1模塊TRIZIUM-GPS采用Telit公司GPS和GPRS產品。

　　該模塊支持4800、9600、38400、57600bps等常見波特率，并集成了GPRS和GPS兩個模塊，既可以獨立工作也可以聯合工作，并且兩模塊都各自有兩對UART口（UART0和UART1）。在聯合工作模式下，GPRS模塊的UART1和GPS模塊的UART0對接，使用AT命令，GPS模塊采集的定位信息就可以傳輸到GPRS模塊的UART接口上，然后通過GPRS的UART0口傳輸到MCU。

　　GPS的目的在于采集定位信息，用于對運載工具進行實時定位，以便實時跟蹤、優化調度。GPRS模塊的目的就是將采集到的信息發送到遠程監控終端。

　　系統模型

　　系統模型如圖1所示，MUC采用AT89S51單片機，功耗低，具有4KB在線可編程Flash存儲器，片內WDT能提高系統的抗干擾能力。

　　圖1 系統模型

　　3個功能模塊共同由單片機控制，內置于運載工具內。

　　運行流程主要是數據采集、數據處理、數據傳輸和終端處理及反饋。單片機作為整個系統的控制核心，主要用于與3個功能模塊和遠程監控中心的通信。數據采集包括GPS模塊和RFID模塊的數據，通過串口傳入單片機進行預處理，顯示在 LCD上，同時通過GPRS模塊發送到遠程監控中心，進行終端處理分析。遠程監控中心也可以通過GPRS傳輸命令，向單片機發出提示、警告或獲取其他實時信息。

　　電路設計

　　單片機系統

　　電路原理圖如圖2所示，3個功能模塊受1塊51單片機控制，模塊與單片機之間采用異步串行通行模式。雖然各功能模塊提供了許多控制線，但為了簡化接口設計，均采用兩線（TXD、RXD）連接。模塊之間通信的控制通過軟件來實現，采用軟件實現控制具有使用靈活的特點，避免了過多的硬件信號的檢測。

　　圖2 電路原理圖

　　AT89S51單片機只有一對串口，這樣，如何解決單片機串口的復用問題是整個硬件的重點之一。本系統用單片機的P3.0、P3.1、P3.2三個管腳來分別控制三個功能模塊的RXD。串口通信的起始位處于“space”狀態，只有當某控制管腳為低電平時，對應的模塊才能享有使用串口的權力，達到串口時分復用的目的。

　　LCD顯示模塊采用OCMJ48，它是12864點陣液晶模塊。該模塊內含GB2312 1616點陣國際一級簡體漢字和ASCII88（半高）及816（全高）點英文字庫，用戶輸入區位碼或ASCII碼即可實現文本顯示。

　　鍵盤控制器HD7279的主要作用是提供運載工具上“人機對話”的功能，可根據實際情況隨時采集所需信息，并顯示在車載LCD上，這樣就可在貨物裝卸過程中獲得當前狀況，方便管理。

　　為了擴展MCU的外部ROM和RAM，單片機外接16k的E2PROM AT28C16和COMS靜態RAM IDT6116。

　　此外TRIZIUM-GPS模塊的邏輯電平為COMS2.8V，單片機和RFID模塊均為TTL電平，本系統采用的是SN74HC245N電平轉換芯片解決功能模塊與單片機之間電平轉換的問題。

　　外圍電源電路

　　各功能模塊中， RFID射頻模塊（工作電壓為4.5v）對外圍電源電路要求具有穩壓功能和紋波小的特點。本系統中采用12V的輸入電源，由于輸入輸出電壓差比較大，所以線性調整器并不適用于該電壓轉換電路。為了衰減電流的峰值，必須使用100mF的旁路等效串聯電阻電容來保護電路，并且去耦電阻、去耦電容和電感也要盡可能地靠近模塊的電源輸入端口，其原理如圖3所示。

　　圖3 電源電路