【正文】 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（ DLL）、對(duì)象鏈接與嵌入（ OLE）、開(kāi)放式數(shù)據(jù)連接（ ODBC）等技術(shù)，可以高效、快速地開(kāi)發(fā) Windows 環(huán)境下功能強(qiáng)大、圖形界面豐富的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。是當(dāng)今世界上使用最廣泛的編程語(yǔ)言之一，被公認(rèn)為是編程效率最高的一種編程方法。無(wú)論是開(kāi)發(fā)功能強(qiáng)大、性能可靠的商務(wù)軟件，還是編寫(xiě)能處理實(shí)際問(wèn)題的實(shí)用 小程序， VB都是最快速、最簡(jiǎn)便的方法。 計(jì)算機(jī)的串口通信是一種重要的數(shù)據(jù)交換方法，其廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外設(shè)或工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域。以往，要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的串口通信需要做大量復(fù)雜和艱苦的工作，現(xiàn)在 PC計(jì)算機(jī)與單片機(jī)系統(tǒng)串口通信控制，特別是利用 VB（或 VC）編程語(yǔ)言進(jìn)行控制界面設(shè)計(jì)控制對(duì)象的操作是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展的最前端技術(shù)， 。通常以 PC機(jī)作為上位機(jī)發(fā)送指令到單片機(jī)，由單片機(jī)來(lái)完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、電路控制等工作，然后數(shù)據(jù)返回 PC機(jī)進(jìn)行高級(jí)處理。 此實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的智能控制，也是單片機(jī)多年來(lái)得以生存的主要原因。 車(chē)間計(jì)件式生產(chǎn)統(tǒng) 計(jì)報(bào)表設(shè)計(jì)由 51 單片機(jī)為底層驅(qū)動(dòng)主控制器的計(jì)件系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以 51 單片機(jī)為核心，通過(guò) 51 單片機(jī)與計(jì)算機(jī)串口通訊、友好對(duì)話界面設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)間計(jì)件的遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控，簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理過(guò)程的工作量，提高工作效率，極大調(diào)動(dòng)員工的工作積極性，此系統(tǒng)研究具有重大的實(shí)際意義。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 2 頁(yè) 共 44 頁(yè) 2 設(shè)計(jì)方案及工作原理 工號(hào)識(shí)別部分 功能： 基于工作流管理技術(shù) ， 有序、有效、快速、靈活的管理員工，便于分配工作任務(wù)，考核工作情況，實(shí)現(xiàn)個(gè)人身份認(rèn)證； 指紋識(shí)別 硬件： 自動(dòng)指紋識(shí)別模塊的基本原理如圖 1所示： 指 紋 圖 像采 集 器指 紋 圖 像處 理指 紋 圖 像提 取指 紋 對(duì) 比指 紋 控 制顯 示指 紋 模 板 圖 1 自動(dòng)指紋識(shí)別模塊 圖像采集模塊負(fù)責(zé)采集用戶的指紋圖像，并將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出。目前常用的指紋傳感器有光學(xué)指紋傳感器、固態(tài)晶體傳感器和超聲波傳感器。指紋圖像的質(zhì)量將直接影響系統(tǒng)的整體性能。 圖像處理與識(shí)別模塊實(shí)現(xiàn)了整套指紋識(shí)別算法。該模塊對(duì)輸入的指紋圖像進(jìn)行預(yù)處理、后處理和特征提取，然后將得到的指紋特征數(shù)據(jù) (指紋模板 )登記到指紋庫(kù)，或是和已有的指紋模板進(jìn)行匹配識(shí)別。這是系統(tǒng)的核心，常用 DSP芯片完成。 結(jié)果輸出模塊則根據(jù)前面指紋比對(duì)的情況，顯示比對(duì)結(jié)果或者直接輸 出相應(yīng)的顯示控制信號(hào)。 軟件： 指紋識(shí)別算法流程圖如圖 2所示： 圖 2 指紋識(shí)別算法流程 指紋圖像分割的目的是從指紋圖像中分離出清晰的指紋區(qū)域和有噪聲但仍可以恢復(fù)的指紋區(qū)域，使后續(xù)處理能夠集中于這些有效區(qū)域進(jìn)行。我們實(shí)現(xiàn)了一種指紋圖像的多級(jí) (三級(jí) )分割算法：第一級(jí)分割背景，第二級(jí)從前景中識(shí)別出模糊區(qū)域，第三級(jí)則從模糊區(qū)域中分割掉不可恢復(fù)的指紋區(qū)域部分。 圖像增強(qiáng)部分，結(jié)合 Gabor濾波器善于分離粘連脊線和方向?yàn)V波器善于連接斷裂脊線的特性，能對(duì)低質(zhì)量指紋圖像進(jìn)行有效增強(qiáng)。同時(shí)，將二值化運(yùn)算提前到 圖像增強(qiáng)階段進(jìn)行，圖像增強(qiáng)后即直接輸出二值指紋圖像，有效減少了總體處理時(shí)間。 后處理階段對(duì)二值指紋圖像進(jìn)行細(xì)化，并修復(fù)細(xì)化后骨架線上的毛刺、粘連、橋、環(huán)等假特征結(jié)構(gòu)。采用一種最近鄰點(diǎn)方式抽取紋線骨架，滿足了指紋細(xì)化的保持性、連接性、中軸性和快速性要求。 在特征提取階段，選擇脊線端點(diǎn)和分歧點(diǎn)作為特 征點(diǎn)，記錄每一特征點(diǎn)的類(lèi)別、位置和方向信息，從而 得到特征點(diǎn)集 (特征模板 )。通常對(duì)同一枚指紋提取 2—3個(gè)樣本，分別對(duì)這些樣本進(jìn)行預(yù)處理、后處理和特征提取，根據(jù)特征點(diǎn)間的相互位置關(guān)系判斷樣本圖像是否兩兩匹配，并由特征點(diǎn)被 匹配的次數(shù)確定特征點(diǎn)的匹配權(quán)值。從樣本圖像中找出權(quán)值大于給定閾值的 特征點(diǎn)，以這些特征為模板建立特征模板并存儲(chǔ)在數(shù) 據(jù)庫(kù)中。對(duì)待匹配的指紋圖像，經(jīng)預(yù)處理、后處理和特征提取后，得到一個(gè)特征模板，該模板與指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的模板進(jìn)行比較，最終得到識(shí)別結(jié)果。 圖像采集模塊 圖像處理、識(shí)別模塊 結(jié)果輸出模塊 原 始圖 像圖 像分 割圖 像增 強(qiáng)圖 像二 值 化細(xì) 化 后處 理圖 像 細(xì) 化預(yù) 處 理指 紋 特 征提 取指 紋 匹 配后 處 理陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 3 頁(yè) 共 44 頁(yè) 數(shù)字鍵盤(pán) 通過(guò)鍵盤(pán)鍵入主鍵（工號(hào)）識(shí)別工人信息。采用 4*4矩陣鍵盤(pán)，數(shù)字鍵組合代表工人工號(hào)， *代表置零， 號(hào)代表確認(rèn)。 論證結(jié)果 指紋識(shí)別： 優(yōu)點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)方便、快捷、高效、安全的個(gè)人身份認(rèn)證功能，滿足人們易用性、方便性和舒適性的追求，整個(gè)模塊具有 體積小、功耗較低、應(yīng)用靈活等；， 缺點(diǎn)：系統(tǒng)要求硬件數(shù)據(jù)處理迅速、大容量存儲(chǔ)器故導(dǎo)致成本高、軟件開(kāi)發(fā)復(fù)雜等問(wèn)題。 數(shù)字鍵盤(pán)： 優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單、方便，最重要的是物美價(jià)廉，依然能完成個(gè)人身份認(rèn)證的工作； 缺點(diǎn)：安全性、便攜性不高。 結(jié)論： 綜上所述，工號(hào)識(shí)別部分采用數(shù)字鍵盤(pán)。 計(jì)件部分 功能：根據(jù)完成樣品與檢測(cè)樣品記錄計(jì)件數(shù)目； 紅外對(duì)管 硬件： 利用 對(duì)射式紅外線計(jì)數(shù)器 設(shè)計(jì)， 指導(dǎo)思想是利用紅外發(fā)光管發(fā)射紅外線，紅外接收管接收此紅外線，并將其放大、整流形成高電平信號(hào)。當(dāng)有物 體 擋住紅 外光時(shí)，接收管沒(méi)有接收到紅外信號(hào)，放大器將輸出低電平，同時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)這個(gè)低電平脈沖，并經(jīng)譯碼驅(qū)動(dòng)電路使數(shù)碼管顯示數(shù)值。這樣就 可 統(tǒng)計(jì)物 件 的數(shù)量。計(jì)數(shù)范圍可 以 擴(kuò)展。 紅外光電反射式計(jì)數(shù)器電路原理框圖如圖 6所示。 555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生約 330赫茲的方波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管 VD1發(fā)射紅外線脈沖。當(dāng)有 物體 阻擋時(shí)，紅外線脈沖即被反射回來(lái) ， 由 VD2接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，因出現(xiàn) 50赫茲燈光干擾，經(jīng)高通濾波濾除，再經(jīng) LM324構(gòu)成的同相放大器放大，再經(jīng) LM324構(gòu)成的電壓比較器整形為方波信號(hào)，包絡(luò)檢波后由 LM324構(gòu)成的電壓 比較器整形為幅值較大的信號(hào)，得到的方波信號(hào)經(jīng) 555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器延時(shí)整形，再經(jīng)非門(mén)后得到的信號(hào)作為觸發(fā)脈沖接到集成同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS160的 CP端，計(jì)數(shù)由 CD4511驅(qū)動(dòng)的七段 LED數(shù)碼管顯示。整個(gè)電路均使用 5V直流穩(wěn)壓電源為各單元電路供電。 5 5 5 多 諧振 蕩 器紅 外 接 收 V D 2高 通 濾 波 放 大 包 絡(luò) 檢 波紅 外 發(fā) 射 V D 1發(fā) 射 電 路整 形 整 形 延 時(shí) 整 形計(jì) 數(shù)顯 示接 收 電 路 圖 6 紅外光電反射式計(jì)數(shù)器電路原理框圖 紅外檢測(cè)電路：采用脈沖式主動(dòng)紅外線檢測(cè)電路，由紅外發(fā)射二極管 VD1和紅外接收二極管 VD2等組成。 VD1在多諧振蕩器驅(qū)動(dòng)下發(fā)射 332Hz的方波脈沖調(diào)制的紅外線 脈沖。由于在結(jié)構(gòu)上 VD1與VD2平行安裝，指向相同，因此 VD2并不能直接接收到 VD1發(fā)出的紅外線脈沖。只有當(dāng)手阻擋時(shí)，將 VD1發(fā)出的紅外線脈沖反射回去， VD2才能接收到。采用方波脈沖調(diào)制發(fā)射的紅外信號(hào)，有利于提高檢測(cè)電路的靈敏度和抗干擾能力，并能夠降低發(fā)射電路的功耗。 VD1需要 限流電阻。 VD2需要負(fù)載電阻。 峰值檢波電路及整形：峰值檢波電路由二極管和低通濾波串聯(lián)而成。整形電路為 LM324 構(gòu)成的電壓比較器，其作用是將整形電路輸出的方波信號(hào)變成觸發(fā)脈沖。峰值檢波電路的要點(diǎn)是阻容元件的時(shí)間常數(shù) 遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)的脈 寬。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 4 頁(yè) 共 44 頁(yè) 完成樣品與檢測(cè)樣品過(guò)程則需要兩對(duì)紅外對(duì)射管，例如：兩對(duì)紅外發(fā)射二極管分別為 VD1 、VD3， 兩對(duì)紅外接收二極管分別為 VD VD4， 完成樣品時(shí)， VD2 比 VD4 先接收到 紅外線脈沖反射 ；檢測(cè)樣品時(shí)， VD4 比 VD2 先接收到 紅外線脈沖反射 。 按鍵開(kāi)關(guān) 硬件： 通過(guò)按鍵接低電平，“ 0”表示檢驗(yàn)到一件物品，“ 1”表示為檢驗(yàn)到物品。 論證結(jié)果 紅外對(duì)管： 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn) 完成樣品與檢測(cè)樣品記錄計(jì)件數(shù)目的自動(dòng)識(shí)別，減輕工人工作負(fù)擔(dān)，具有體積小、重量輕、靈敏度高、隱蔽性好等； 缺點(diǎn)： 探測(cè)器在日常工作中 ，由于長(zhǎng)期工作，因此不可避免地受到大氣中粉塵、微生物以及雪、霜、霧的作用，長(zhǎng)久以往，在探測(cè)器的外壁上往往會(huì)堆積一層粉塵樣的硬殼，在比較潮濕的地方還會(huì)長(zhǎng)出一層厚厚的蘚苔，這些東西會(huì)阻礙紅外射線的發(fā)射和接受，造成誤報(bào)警 ，系統(tǒng)成本比較高、硬件電路復(fù)雜、調(diào)試復(fù)雜、 反射感應(yīng)距離 有一定限制 。 鍵盤(pán)按鍵： 優(yōu)點(diǎn)：硬件電路簡(jiǎn)單，調(diào)試簡(jiǎn)單、控制方便、成本低； 缺點(diǎn)：不能自動(dòng)識(shí)別記錄數(shù)目，需要工人按鍵才可完成。 結(jié)論： 綜上所述，計(jì)件部分采用按鍵計(jì)數(shù)。 上位機(jī)下位機(jī)通信部分 功能： 以計(jì)算機(jī)為控制中心的數(shù)據(jù)監(jiān)控自動(dòng)化控制系統(tǒng) ，使控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)可以充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和管理功能， 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、處理、存儲(chǔ)，從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理過(guò)程 ，使 企業(yè)管理系統(tǒng) 更加完善、更加強(qiáng)大、更加完美 ； 無(wú)線藍(lán)牙 藍(lán)牙技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三大部分：底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應(yīng)用。 如圖 7 所示： 圖 7 藍(lán)牙技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 5 頁(yè) 共 44 頁(yè) 硬件： 藍(lán)牙硬件模塊由藍(lán)牙協(xié)議棧的的無(wú)線收發(fā)器、基帶控制器和鏈路管理層組成。 包括無(wú)線跳頻（ RF）、基帶（ BB）和鏈路管理（ LM）。無(wú)線跳頻層通過(guò) 無(wú)需授權(quán)的 ISM 頻段的微波，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)位流的過(guò)濾和傳輸，本層 協(xié)議主要定義了藍(lán)牙收發(fā)器在此頻帶正常工作所需要滿足的條件?；鶐ж?fù)責(zé)跳頻以及藍(lán)牙數(shù)據(jù)和信息幀的傳輸。鏈路管理負(fù)責(zé)連接、建立和拆除鏈路并進(jìn)行安全控制。藍(lán)牙技術(shù)結(jié)合了電路交換與分組交換的特點(diǎn)，可以進(jìn)行異步數(shù)據(jù)通信 。（藍(lán)牙模塊芯片） 無(wú)線藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸流程如圖 8 所示。 圖 8 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接流程 軟件： 中間協(xié)議層包括邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議、串口仿真協(xié)議和電話通信協(xié)議。邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議具有完成數(shù)據(jù)拆裝、控制服務(wù)質(zhì)量和復(fù)用協(xié)議的功能，該層協(xié)議是其它各層協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。服務(wù)發(fā)現(xiàn) 協(xié)議層為上層應(yīng)用程序提供一種機(jī)制來(lái)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可用的服務(wù)及其特性。串口仿真協(xié)議層具有仿真 9 針 RS232 串口的功能。主機(jī)控制接口層（ HCI）是藍(lán)牙協(xié)議中軟硬件之間的接口，它提供了一個(gè)調(diào)用基帶、鏈路管理、狀態(tài)和控制寄存器等硬件的統(tǒng)一命令接口。藍(lán)牙設(shè)備之間進(jìn)行通信時(shí)， HCI以上的協(xié)議軟件實(shí)體在主機(jī)上運(yùn)行，而 HCI 以下的功能由藍(lán)牙設(shè)備來(lái)完成，二者之間通過(guò)一個(gè)對(duì)兩端透明的傳輸層進(jìn)行交互。 藍(lán)牙模塊的軟件驅(qū)動(dòng)技術(shù)包括硬件鏈路管理器驅(qū)動(dòng)程序 、 主機(jī)控制接口（ HOI）驅(qū)動(dòng)程序 。 硬件鏈路管理器驅(qū)動(dòng)程序與物理固件直接相連，提供 USB/RS232或其他接口的驅(qū)動(dòng)功能。鏈路管理器驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)了鏈路管理協(xié)議（ LMP），負(fù)責(zé)處理底層鏈路控制與藍(lán)牙基帶接口，該固件支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。 HOI 驅(qū)動(dòng)程序根據(jù) HOI 命令的各種數(shù)據(jù)及參數(shù)格式，對(duì) HOI 事件數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。 HOI 為主機(jī)提供了訪問(wèn)微處 理器、鏈路管理器以及硬件狀態(tài)和控制寄存器的各種命令接口。主機(jī)通過(guò) HOI 驅(qū)動(dòng)程序提供一系列命令控制 藍(lán)牙接口，藍(lán)牙固件的 HOI 收到命令后，會(huì)產(chǎn)生事件返回給主機(jī)，用來(lái)指示接口的當(dāng)前狀態(tài)變化。主機(jī)和 HCI 之間共有以下 3種類(lèi)型數(shù)據(jù)。 1． Hal命令包。從主 機(jī)發(fā)向藍(lán)牙的 HOI。 2． Hal事件包。從藍(lán)牙的 HOI 發(fā)向主機(jī)。 3． HOI 數(shù)據(jù)包?？梢詮乃{(lán)牙的 HOI發(fā)向主機(jī)，也可以從主機(jī)發(fā)向藍(lán)牙的 Hal。包括擴(kuò)展同步連接導(dǎo)向數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)的異步無(wú)連接數(shù)據(jù)。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁(yè) 共 44 頁(yè) 藍(lán)牙軟件使用 BlueStack 編程，完成初始化、連接等功能。藍(lán)牙軟件程序流程如圖 9所示 。 計(jì)算機(jī)與藍(lán)牙設(shè)備采用 異步串口通信 ，其 由以下 4個(gè)功能模塊組成。 1． 初始化模塊。初始化藍(lán)牙 芯片 以及各 狀態(tài)變量，包括 ΠFO、中斷寄存器和傳輸波特率等。 2． 事務(wù)調(diào)度模塊。根據(jù)藍(lán)牙芯片返回的事件狀態(tài)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的事務(wù)進(jìn)行調(diào)度，跳轉(zhuǎn)到返回事件處理模塊中。 3． 返回事件處理模塊；各個(gè)事件處理子程序分別對(duì)應(yīng)不同事件的處 。 4． 中斷模塊；負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包和事件包的接收和發(fā)送。 硬件： 在工業(yè)控制系統(tǒng)中 ,各種數(shù)據(jù)的采集和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制都是由下位機(jī)或探測(cè)站來(lái)完成。在分布式控制系統(tǒng)中大多采用單片機(jī)作為下位機(jī)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場(chǎng)控制。在這些應(yīng)用中 ， 單片機(jī)只是直接面向被控對(duì)象底層 ， 而對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析 和處理的工作是由功能強(qiáng)大的主控 PC機(jī)來(lái)完成的。因此 ， 自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件安裝在上 位機(jī)上 ，而通信程序作為自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的一部分也安裝在 上位機(jī) 上 ， PC 機(jī)和單片機(jī)之間就有著大量的數(shù)據(jù)交換。 通常 PC 機(jī)和單片機(jī)之間的通信是通過(guò)串行總線 RS232 實(shí)現(xiàn)的，為免去 RS485 與 RS232 的轉(zhuǎn)化電路。因此采用一種以 MAX232 為核心的通信接口電路。該接口電路適用于由一臺(tái) PC 機(jī)與多個(gè)單片機(jī)串行通信的設(shè)計(jì) ,其原理和方法同樣適用于 PC 機(jī)與其它單片機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)通信。其原理框圖見(jiàn)圖 10。 串口通信中 ，起著重要作用的是 RS232通信接口電路。它是上位機(jī)和下位機(jī)之間信息傳遞的樞紐，一切數(shù)據(jù)的傳輸必需由它完成，