黃友文，陳志鵬，劉光煒

（廣州科技職業(yè)技術(shù)大學(xué)，廣州 510550）

0 引言

目前，我國生鮮電商還有很大的發(fā)展空間。生鮮的價值在于產(chǎn)品的新鮮度，然而受運輸過程長、時間跨度大、環(huán)境復(fù)雜、制冷技術(shù)等方面因素的影響生鮮產(chǎn)品品質(zhì)會受損。特別是運輸過程中溫度變化對生鮮產(chǎn)品品質(zhì)和口感的影響，導(dǎo)致消費者的復(fù)購率不高。迫切需要一種冷鏈物流運輸箱，檢測并反饋運輸過程的溫度，某個運輸環(huán)節(jié)出現(xiàn)保溫異常時，可以第一時間反饋給供應(yīng)商、物流商和消費者。消費者通過實時溫度檢測信息，可以及時了解物流運輸過程中的溫度情況，從而提高消費復(fù)購生鮮品的信心。為此，本文專門設(shè)計了一種生鮮物流冷鏈運輸溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)的應(yīng)用模式為物流運輸箱內(nèi)布置數(shù)字溫度傳感器DS18B20，對箱內(nèi)環(huán)境溫度進行監(jiān)控，通過STC89C52 單片機處理完數(shù)據(jù)后，將溫度顯示在4 位共陰極數(shù)碼顯示管上，如圖1 所示。當環(huán)境溫度異常且溫度高于設(shè)置的第一警告限值時，通過單片機的串口中斷傳送方式，相應(yīng)信息會發(fā)送到Air202 無線通訊模塊，再通過通訊模塊向供應(yīng)商及物流商發(fā)送短信；當物流商收到第一警告限值時，馬上檢查溫度異常原因，立刻采取措施彌補失誤；如果不及時采取措施會導(dǎo)致箱內(nèi)溫度持續(xù)上升，到超溫限值指標且持續(xù)時間大于限值時，通訊模塊將向供應(yīng)商和終端消費者同時發(fā)送物品超限值的手機短信，并顯示運輸箱具體溫度。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖

2 硬件設(shè)計

冷鏈運輸溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)的硬件設(shè)計參照圖1，分為四個主要硬件模塊，包括做為系統(tǒng)總控的STC89C52 單片機，溫度檢測反饋的DS18B20傳感器，實時顯示溫度數(shù)據(jù)的數(shù)碼顯示管SMA420364L 和發(fā)送報警短信的Air202 無線通訊模塊。

（1）STC89C52 單片機成本低，功耗低，抗干擾強，超大容量SRAM，最高達1280 字節(jié)SRAM，直接取代和兼容傳統(tǒng)8051。運輸監(jiān)控測溫系統(tǒng)中的最小模塊電路設(shè)計原理如圖2 所示。

圖2 最小模塊電路設(shè)計原理圖

（2）DS18B20 傳感器，體積小，單位成本較低，能實現(xiàn)精準感應(yīng)和識別，在各種需要測溫的場合尤其是生鮮電商運輸包裝體積較小的情況下很適用，非常適合布置在冷鏈物流運輸箱里面。測溫模塊通過單片機的P2.2 口實時讀取溫度傳感器的溫度值，如圖3 所示。

圖3 溫度傳感器圖

（3）數(shù)碼顯示管型號為SMA420364L，溫度傳感器的實時溫度通過單片機轉(zhuǎn)化為數(shù)值顯示于數(shù)碼管上。由于有四位數(shù)碼管要顯示，單片機不能滿足輸出口，需要增加數(shù)碼管鎖存器74HC573，通過段選位選實現(xiàn)只用一組IO 口輸出，設(shè)計原理如圖4 所示。

圖4 數(shù)碼管電路原理圖

（4）Air202 無線通訊模塊，采用銀爾達公司型號為合宙Air202 2G/GPRS/GSM 模組無線物聯(lián)網(wǎng)通信短信設(shè)備模塊，高性價比，支持移運通信運營商2G；同時支持3.3V TTL 電平串口（UART）、RS485 通訊方式。客戶可以直接適用AT 指令，Lua二次開發(fā)、DTU 透傳固件，應(yīng)用到自己的監(jiān)控管理系統(tǒng)中。工作原理為實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)與GPRS 網(wǎng)絡(luò)之間的雙向透明傳輸。air202 模塊連接要求為air202 的RX 連接單片機P3.1/TXD，air202 的TX連接單片機P3.0/RXD。單片機與通訊模塊電路連接如圖5 所示。

圖5 單片機與通訊模塊電路連接圖

3 軟件設(shè)計

STC89C52 的程序通過編寫C 語言程序，編譯后形成機器代碼提供給單片機使用，還可以先通過Keil uVision4 自帶的檢測調(diào)節(jié)功能進行調(diào)試，再由stc-isp 軟件燒錄程序進單片機。系統(tǒng)主程序的流程如圖6 所示，首先系統(tǒng)初始化，接著啟動溫度檢測程序，讀取溫度數(shù)據(jù)并通過單片機處理后發(fā)送到輸出IO，通過數(shù)碼管對溫度進行實時顯示。主程序以測溫和顯示溫度為無限循環(huán)運行。待檢測溫度到達第一警告限值溫度時，進入第一警告子程序，如果溫度還持續(xù)上升至超溫限值時，進入第二超溫報警子程序。

圖6 單片機系統(tǒng)程序流程圖

第一警告子程序和第二超溫子程序設(shè)計都是發(fā)送報警信息，主要通過串口通信發(fā)送到Air202無線通訊模塊。單片機串口通信子程序運行如下：首先要進行串口的初始化。SCON=0x50（SCON：模式1，8-bit UART，使能接收）；TMOD|=0x20（TMOD：timer 1，mode 2，8-bit 重裝）；TH1=0xFD（TH1：重裝值9600）；TR1=1（timer 1 打開）；EA=1（打開總中斷）；ES=1（打開串口中斷）。然后，串口發(fā)送一個字節(jié)的編程，將短信息字符送入SBUF，再把中斷標志位清零。

Air202 無線通訊模塊的應(yīng)用需要安裝可以正常收發(fā)短信的手機卡一張（Micro SIM 卡），關(guān)鍵和難點是Air202 無線通訊模塊串口通信，包括手機短消息的用戶數(shù)據(jù)區(qū)編碼、通信模式設(shè)定、設(shè)置TEXT 模式和電腦模擬測試、手機短信的發(fā)送格式、發(fā)送短信的核心指令。電腦模擬測試可使用格西烽火軟件連接電腦測試；手機接口利用AT 指令集。例如，需要PDU 模式發(fā)送消息“溫度超高，請檢查您的凍品是否損壞”則需要：（1）AT+CPIN? （查詢卡是否插好）；（2）AT+CSMS=1 （設(shè)在短信服務(wù)）；（3）AT+CSMP=17，167，0，8 （設(shè)置TEXT 模式參數(shù)中文模式）；（4）AT+CMGS=“13899999999“ （發(fā)送短信的手機號碼）（5）＞0011100D91688199 382383F9000800226E295EA68D859AD8FF0C8BF7 68C067E560A8768451BB54C1662F5426635F574FF F1F（發(fā)短信內(nèi)容為：溫度超高，請檢查您的凍品是否損壞）。如果在電腦端完成（1）（2）（3）設(shè)置后，只需要在單片機程序端寫入（4）（5），分別是手機號碼和短信內(nèi)容，從而達到快速發(fā)送報警信息的目的。

4 結(jié)語

借助于單片機發(fā)送命令，通過數(shù)字溫度傳感器定時對冷鏈物流運輸箱環(huán)境溫度進行檢測，處理溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后再作計算比較，如果溫度傳感器檢測的溫度在正常范圍內(nèi)，則只在數(shù)碼管顯示溫度：如果超限溫，就可以通過串口通信控制無線通訊模塊給用戶發(fā)送報警信息，用戶為供應(yīng)商、終端消費者，也可以增加報警鈴聲讓物流商快速整改。測溫管理系統(tǒng)使供應(yīng)商、運輸方和終端消費者對冷凍產(chǎn)品溫度的監(jiān)測控制更為便捷。既可以監(jiān)督物流商更好地去完善物流服務(wù)方案與流程，又能使消費者實時掌握自己所購生鮮產(chǎn)品在物流運輸過程中的溫度，對品質(zhì)管控有更多的了解，從而提升購買生鮮產(chǎn)品的信心，促進生鮮行業(yè)健康有序發(fā)展。