基于rfid的小型立体库及其货物存放控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于物流自动化技术领域，具体涉及一种基于RFID的小型立体库及其货物存放控制方法。
【背景技术】
[0002]三维立体物流仓库的设计一般都是多层框架结构，每层再划分若干货位或停车单元。利用电梯式升降机，将物品或车辆提升到所要去的层位，再利用纵、横方向输运机构，将物品或车辆运送到指定的货位或停车单元，完成从地面到空中存储物品或车辆的过程，取出物品或车辆时的过程则相反。
[0003]三维立体物流仓库以其占地少，存储货物多的特点，作为新兴仓储设施，正在得到快速发展；但是，现有技术中的三维立体物流仓库必须配备结构复杂、造价较高、操作繁琐的电梯式升降机和纵、横向输运机构，未能满足“存取物品简单方便”的原则，普遍存在结构较复杂、操作较繁琐、造价较高、用途单一等缺点，而且，现有技术中没有合适的立体库的货物存放优化控制方法，致使立体库存放货物的效率较低。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单紧凑、占地少、存储货物多、实现方便且成本低、使用操作便捷的基于RFID的小型立体库。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种基于RFID的小型立体库，其特征在于:包括三维立体库和立体库控制电路，所述三维立体库包括用于堆放货箱的多层货架和安装在多层货架顶部且用于带动货箱做三维运动的三维运动体，所述货箱的顶面上张贴有RFID标签，所述三维运动体包括沿X轴方向布设在多层货架顶部中间位置处的旋转丝杠、沿Y轴方向布设的运动丝杠和沿Z轴方向布设的立柱，所述多层货架顶部固定连接有用于带动旋转丝杠旋转的第一电机，所述旋转丝杠上螺纹连接有第一丝杠螺母，所述运动丝杠与所述第一丝杠螺母固定连接，所述运动丝杠的一端固定连接有用于带动运动丝杠旋转的第二电机，所述运动丝杠上螺纹连接有第二丝杠螺母，所述立柱与所述第二丝杠螺母固定连接，所述立柱上固定连接有第三电机，所述第三电机的输出轴上固定连接有卷筒，所述卷筒上缠绕有钢丝绳，所述钢丝绳的底部连接有用于取放货箱的货叉；所述立体库控制电路包括微控制器模块和为控制电路中各用电模块供电的电源模块，以及与微控制器模块相接且用于识别RFID标签的射频识别电路和用于与上位计算机进行连接并通信的RS-232通信电路，所述微控制器模块的输出端接有液晶显示电路、语音播放电路、用于驱动第一电机的第一电机驱动电路模块、用于驱动第二电机的第二电机驱动电路模块和用于驱动第三电机的第三电机驱动电路模块。
[0006]上述的基于RFID的小型立体库，其特征在于:所述多层货架的顶部还安装有用于对货箱的取放过程进行摄像的全景视觉摄像头，所述全景视觉摄像头与上位计算机相接。
[0007]上述的基于RFID的小型立体库，其特征在于:所述微控制器模块由单片机STC89C52、晶振电路和复位电路组成，所述晶振电路由晶振X2以及非极性电容C35和非极性电容C36组成，所述晶振X2的一端和非极性电容C36的一端均与所述单片机STC89C52的第18引脚相接，所述晶振X2的另一端和非极性电容C35的一端均与所述单片机STC89C52的第19引脚相接，所述非极性电容C35的另一端和非极性电容C36的另一端均接地；所述复位电路由复位按键S、电阻RlO和极性电容C37组成，所述复位按键S的一端、电阻RlO的一端和极性电容C37的负极均与所述单片机STC89C52的第9引脚相接，所述复位按键S的另一端和极性电容C37的正极均与电源模块的5V电压输出端相接，所述电阻RlO的另一端接地，所述单片机STC89C52的第20引脚接地，所述单片机STC89C52的第31引脚和第40引脚均与电源模块的5V电压输出相接。
[0008]上述的基于RFID的小型立体库，其特征在于:所述射频识别电路包括射频读写芯片MFRC522、天线线圈L和用于指示射频识别电路正在工作的发光二极管D1，所述射频读写芯片MFRC522的第2引脚、第3引脚、第12引脚、第15引脚和第32引脚均与电源模块的3.3V电压输出端相接，所述射频读写芯片MFRC522的第I引脚、第4引脚、第5引脚、第10引脚和第18引脚均接地；所述射频读写芯片MFRC522的第6引脚与所述单片机STC89C52的第4引脚相接，且通过电阻Rl与电源模块的3.3V电压输出端相接；所述射频读写芯片MFRC522的第31?29引脚依次对应与所述单片机STC89C52的第5?7引脚相接，所述射频读写芯片MFRC522的第24引脚与所述单片机STC89C52的第8引脚相接；所述射频读写芯片MFRC522的第21引脚和第22引脚之间接有晶振XI，所述射频读写芯片MFRC522的第21引脚通过非极性电容C12接地，所述射频读写芯片MFRC522的第22引脚通过非极性电容C13接地；所述射频读写芯片MFRC522的第16引脚通过非极性电容Cll接地，且通过串联的电阻R3、电阻R4和非极性电容ClO与所述天线线圈L的一端相接，所述天线线圈L的另一端通过串联的非极性电容C2和电感LI与所述射频读写芯片MFRC522的第11引脚相接，且通过串联的非极性电容C9和电感L2与所述射频读写芯片MFRC522的第13引脚相接；所述天线线圈L的另一端与非极性电容C2的连接端与所述射频读写芯片MFRC522的第14引脚之间并联有非极性电容C4和非极性电容C5，所述天线线圈L的另一端与非极性电容C9的连接端与所述射频读写芯片MFRC522的第14引脚之间并联有非极性电容C7和非极性电容C8，所述射频读写芯片MFRC522的第17引脚与电阻R3和电阻R4的连接端相接，所述电感LI和非极性电容C2的连接端通过非极性电容C3与所述射频读写芯片MFRC522的第14引脚相接，所述电感L2和非极性电容C9的连接端通过非极性电容C6与所述射频读写芯片MFRC522的第14引脚相接；所述射频读写芯片MFRC522的第12引脚通过非极性电容Cl接地，所述射频读写芯片MFRC522的第15引脚通过电阻R2与发光二极管Dl的正极相接，所述发光二极管Dl的负极接地。
[0009]上述的基于RFID的小型立体库，其特征在于:所述语音播放电路包括语音芯片ISD1760、麦克风MIC、扬声器LSl和用于指示语音播放电路正在工作的发光二极管D2，所述语音芯片ISD1760的第I引脚与电源模块的5V电压输出端相接，所述语音芯片ISD1760的第8引脚、第12引脚、第16引脚和第28引脚均接地；所述语音芯片ISD1760的第2引脚通过电阻R8与发光二极管D2的负极相接，所述发光二极管D2的正极与电源模块的5V电压输出端相接，所述语音芯片ISD1760的第10引脚通过非极性电容C17与所述麦克风MIC的正极相接，所述麦克风MIC的正极与非极性电容C17的连接端通过串联的电阻R6和电阻R7与电源模块的5V电压输出端相接，所述电阻R6和电阻R7的连接端通过极性电容C18接地，所述语音芯片ISD1760的第11引脚通过非极性电容C16与所述麦克风MIC的负极相接，所述麦克风MIC的负极与非极性电容C16的连接端通过电阻R5接地；所述语音芯片ISD1760的第14引脚与电源模块的5V电压输出端相接，且通过并联的非极性电容C15和极性电容C14接地；所述语音芯片ISD1760的第18引脚通过极性电容C20接地，所述语音芯片ISD1760的第20引脚通过电阻R9接地；所述语音芯片ISD1760的第21引脚与电源模块的5V电压输出端相接，且通过并联的非极性电容C21和极性电容C22接地；所述语音芯片ISD1760的第23引脚与所述单片机STC89C52的第28引脚相接，所述语音芯片ISD1760的第26引脚与所述单片机STC89C52的第27引脚相接；所述扬声器LSl的正极与所述语音芯片ISD1760的第15引脚相接，所述扬声器LSl的负极与所述语音芯片ISD1760的第13引脚相接。
[0010]上述的基于RFID的小型立体库，其特征在于:所述第一电机为步进电机，所述第一电机驱动电路模块包括型号为L298N的电机驱动芯片U4，以及稳压二极管D1、稳压二极管D2、稳压二极管D3、稳压二极管D4、稳压二极管D5、稳压二极管D6、稳压二极管D7和稳压二极管D8 ;所述电机驱动芯片U4的第6引脚和第11引脚均与电源模块的5V电压输出端相接，所述电机驱动芯片U4的第9引脚与电源模块的5V电压输出端相接，且通过并联的极性电容C23和非极性电容C24接地，所述电机驱动芯片U4的第4引脚与电源模块的24V电压输出端相接，且通过并联的非极性电容C25和极性电容C26接地，所述电机驱动芯片U4的第I引脚、第8引脚和第15引脚均接地；所述电机驱动芯片U4的第5引脚与所述单片机STC89C52的第21引脚相接，所述电机驱动芯片U4的第7引脚与所述单片机STC89C52的第22引脚相接，所述电机驱动芯片U4的第10引脚与所述单片机STC89C52的第23引脚相接，所述电机驱动芯片U4的第12引脚与所述单片机STC89C52的第24引脚相接；所述电机驱动芯片U4的第2引脚与第一电机的A相线圈的一端相接，且与稳压二极管Dl的阳极和稳压二极管D5的阴极相接，所述稳压二极管Dl的阴极与电源模块的24V电压输出端相接，所述稳压二极管D5的阳极接地；所述电机驱动芯片U4的第3引脚与第一电机的A相线圈的另一端相接，且与稳压二极管D2的阳极和稳压二极管D6的阴极相接，所述稳压二极管D2的阴极与电源模块的24V电压输出端相接，所述稳压二极管D6的阳极接地；所述电机驱动芯片U4的第13引脚与第一电机的B相线圈的一端相接，且与稳压二极管D3的阳极和稳压二极管D7的阴极相接，所述稳压二极管D3的阴极与电源模块的24V电压输出端相接，所述稳压二极管D7的阳极接地；所述电机驱动芯片U4的第14引脚与第一电机的B相线圈的另一端相接，且与稳压二极管D4的阳极和稳压二极管D8的阴极相接，所述稳压二极管D4的阴极与电源模块的24V电压输出端相接，所述稳压二极管D8的阳极接地。
[0011]上述的基于RFID的小型立体库，其特征在于:所述第二电机为步进电机，所述第二电机驱动电路模块包括型号为L298N的电机驱动芯片U5，以及稳压二极管D9、稳压二极管D10、稳压二极管Dl1、稳压二极管D12、稳压二极管D13、稳压二极管D14、稳压二极管D15和稳压二极管D16 ;所述电机驱动芯片U5的第6引脚和第11引脚均与电源模块的5V电压输出端相接，所述电机驱动芯片U5的第9引脚与电源模块的5V电压输出端相接，且通过并联的极性电容C27和非极性电容C28接地，所述电机驱动芯片U5的第4引脚与电源模块的24V电压输出端相接，且通过并联的非极性电容C29和极性电容C30接地，所述电机驱动芯片U5的第I引脚、第8引脚和第15引脚均接地；所述电机驱动芯片U5的第5引脚与所述单片机STC89C52的第25引脚相接，所述电机驱动芯片U5的第7引脚与所述单片机STC89C52的第26引脚相接，所述电机驱动芯片U5的第10引脚与所述单片机STC89C52的第10引脚相接，所述电机驱动芯片U5的第12引脚与所述单片机STC89C52的第11引脚相接；所述电机驱动芯片U5的第2引脚与第二电机的A相线圈的一端相接，且与稳压二极管D9的阳极和稳压二极管D13的阴极相接，所述稳压二极管D9的阴极与电源模块的24V电压输出端相接，所述稳压二极管D13的阳极接地；所述电机驱动芯片U5的第3引脚与第二电机的A相线圈的另一端相接，且与稳压二极管DlO的阳极和稳压二极管D14的阴极相接，所述稳压二极管DlO的阴极与电源模块的24V电压输出端相接，所述稳压二极管D