ZigBee物流配送系统设计

目前生产系统的物流配送大部分仍处于较落后的状态，使用单位有物料需求时通过电话或邮件与配送单位进行沟通，这种方式存在沟通不及时和缺少数据记录的缺陷。在出现缺料问题时造成无法追究问题的责任单位，容易出现推脱等问题，对管理和考核造成极大的不便。

1 系统总体设计方案

系统的硬件包括：电脑、PIC 单片机控制系统、ZigBee无线模块、警告指示灯，硬件连接图如图1。

图1 系统硬件连接图

 

2 系统硬件设计

2.1 微控制器选择

单片机控制系统中使用的芯片为PIC18F442，PIC18F442 系列控制芯片是一种带16K 字节闪烁可编程可擦只读存储器的低电压，高性能CMOS8 位微处理器。

    该器件采用低功耗高速闪/EEPROM 技术，全静态设计，宽工作电压范围（2.0V~5.5V）。增强型典型闪存程序存储器可擦写100,000 次，闪存/ 数据EEPROM 保存期大于40 年，并能够通过软件控制下可自行再编程，可以通过两引脚进行在线调试（In-Circuit Debug，ICD）。

2.2 ZigBee无线模块选择

系统选用的ZigBee模块为即联科技JL13 ZigBee无线模块，JL13 ZigBee无线模块工作电压为3.3V，Zigbee 网络基于IEEE802.15.4 国际标准、上层协议为ZigBee 协议栈，具有低功耗，低速率，高可靠性，网络路由功能强大的特点。

    其内核芯片JL13 ZigBee无线模块是一个真正的单芯片解决方案，遵从ZigBee 规范和IEEE 802.15.4 标准，它由一个含有基带modem 的射频收发器、硬连线的MAC 和内嵌8051内核的微控制器（带有内部Flash 存储器）组成。

2.3 外围电路设计

单片机PIC18F442 的TX、RX 端与ZICM2410 的TX、RX 直接相连，同时与电脑的DB9 端口进行连接，形成三方通讯的连接电路。同时在控制系统中设计5V和3.3V 的稳压电路，为单片机与无线模块工作供电。在单片机中选取两个未被使用的I/O 口作为物料呼叫的触发输入和警示装置的输出，因为一般的警示益的驱动电流较大，需在单片机输出端口处外接一个ULN2003 模块进行电流放大再与警示装置进行连接，保证系统工作正常。JL13 ZigBee无线模块的P0_0、P0_1、P0_2，三个引脚分别连接三个发光二极管，三个二极管分别下拉一个1K的电阻接地，用于观察模块工作状态，若模块正常发送数据，P0_0 处于高电平状态，若模块正常接收数据P0_1处于高电平状态，若模块发生通讯故障，P0_2 处于高电平状态。

3 系统控制逻辑

 

图2 系统控制逻辑流程图

4 系统调试

首先要测试各器件本身是否能正常工作，画出元器件的引脚图，然后再将元器件按照原理图排列并连接好所有导线，并用万用表测试连接导线是否能够正常导通，确保单片机能正常工作和硬件电路连接正确后开始进行电路调试，调试过程先按设计电路逐个模块进行测试，确保所有模块正常工作，上电之前必须先测试电源正负极是否存在短接情况。

    首先是软件调试，在Proteus 仿真平台上进行硬件仿真来调试各功能元件是否能正常运行，模块之间能否正常通讯，程序是否正确执行。

    其次是实物调试，测试线路确定无误时连接开关电源调试。JL13 ZigBee模块在出厂时需要进行一定设置才能更好的使用，把硬件与电脑的DB9 串口进行连接，使用串口调试助手进行模块初始化设置，主要更改技术参数为“本地网络地址”、“目的网络地址”、“信道号”等的设置，所有从机的目的网络地址都必须设置为电脑端模块的本地网络地址，所有模块的本地网络地址不允许出现重复的现象，为避免其他系统的无线模块之间存在数据干扰，模块工作的信道号必须在工作范围内唯一，传输数据波特率、数据位、校验位、停止位等信息必须与单片机程序中使用的数据信息匹配，避免造成通讯协议不同而造成数据错误。除了数据协议，还需要设置模块的通讯传输速率以及模块发送功率，在使用时根据实际情况进行功率的设置，JL13 ZigBee无线模块在实际环境中，有普通障碍的实际通讯距离为50-100 米，如由于需求或其他原因造成两个通讯点之间的距离大于模块工作距离，可通过在中间增加模块进行信号中转，同时把模块的设备类型改为“路由设备”。在调试过程中很容易出现抖动干扰等现象，需在程序中添加各种抗干扰语句，增加程序可靠性。

5 总结设计

采用单片机PIC18F442 与 ZigBee模块作为核心，实现物料呼叫系统的无线通讯。随着社会的发展，对无线技术的要求越来越高，减少现场布线的优势越来越明显，而单片机的低廉价格也为系统的推广和研发降低了经济负担，整个系统具有较好的应用优势与开发价值。