【正文】 南寧電視臺嘉賓滅燈系統(tǒng)設(shè)計方案第一章 項目概述 項目概述本課題來源于貴州祥迅通科技有限公司的“南寧電視臺嘉賓滅燈系統(tǒng)”項目，由于種種復(fù)雜原因使得本項目未能如期完成，我當(dāng)時也是參與此次項目開發(fā)負(fù)責(zé)硬件系統(tǒng)的成員，項目未能如期交付，但祥迅通歐經(jīng)理找到我說希望我能將其完成，考慮到此時我的畢業(yè)設(shè)計還未選題，不如我就報此項目作為我的畢業(yè)設(shè)計題目吧，幸得彭曉珊老師的支持，最終得以作為我的畢業(yè)設(shè)計項目，在此對彭老師表示衷心的感謝！“南寧電視臺嘉賓滅燈系統(tǒng)”題目來自于南寧電視臺項目部，其參照目標(biāo)為江蘇衛(wèi)視“非誠勿擾”節(jié)目的女嘉賓滅燈控制系統(tǒng)，但在其中提出了更高的要求，那就是滅燈終端點數(shù)要求達(dá)到50點以上，需求方要求使用有線數(shù)據(jù)傳輸方式，以使系統(tǒng)達(dá)到更高的穩(wěn)定性能，如此一來便給我們帶來了我在摘要里提到的幾點困難：整體通信控制距離大大加長，整體通信系統(tǒng)負(fù)載過大；受控終端數(shù)量較大且需實現(xiàn)可調(diào)。這樣的條件，我們在不能使用無線信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，我們也不能使用傳統(tǒng)的RS232通信方式，故我們擬采用RS485通信。這樣在使得整個通信距離可以達(dá)到1千米以上，通信負(fù)載在加上中繼部分之后完全可以滿足我們50點以上的要求，同時通過我們下位機程序的適當(dāng)調(diào)整即可實現(xiàn)受控終端數(shù)量大且多少任意可調(diào)的目標(biāo)。 項目目標(biāo)根據(jù)實際需求，本項目中所設(shè)計出來的亮滅燈控制系統(tǒng)必須實現(xiàn)如下功能：啟動終端電源，各滅燈終端自獨立動啟動，燈盞處于熄滅狀態(tài)，同時全部部處于“待命”狀態(tài)，等待主機的操作。啟動下位主機電源，下位主機自動快速啟動，同時處于“待命”狀態(tài)，等待上位機的操作指令。啟動上位機平臺，設(shè)置通信端口后，即可對下位機系統(tǒng)精心操作。在上位機平臺通信段口配置成功之后，可通過上位機 實現(xiàn)如下功能：（1）讀取當(dāng)前在線所有滅燈終端數(shù)量；（2）命令所有在線滅燈終端執(zhí)行亮燈動作；（3）命令所有在線滅燈終端執(zhí)行全部滅燈動作；（4）監(jiān)控所有在線滅燈終端當(dāng)前滅燈狀態(tài)，統(tǒng)計并顯示當(dāng)前剩余燈盞數(shù)量；（5）在執(zhí)行以上動作時要有適當(dāng)?shù)奶崾疽?；?）以上動作可重復(fù)執(zhí)行、循環(huán)執(zhí)行等等其他必備功能。 涉及關(guān)鍵技術(shù)在本系統(tǒng)的設(shè)計過程中，主要由以下幾點關(guān)鍵技術(shù)，需要在設(shè)計中著重參考前人的使用方法并研究運用到本次設(shè)計實際中：（1）RS485通信技術(shù)：RS485通信在工業(yè)控制當(dāng)中使用的比較多，但是在我們實驗室里或是說我們的學(xué)習(xí)中一般還未涉及到，故我在采用了本通信 方案之后，還需在這一關(guān)鍵點上仔細(xì)研究，方可實現(xiàn)本次設(shè)計目標(biāo)。（2）多機通信技術(shù)：單片機控制的多機通信系統(tǒng)在以前的學(xué)習(xí)中只是做過些微的了解，但并未真正用到實際的工程項目中過，這一塊上，唯靠將來的大量的實驗，方可突破本次設(shè)計中的這一重大難關(guān)。（3）上位機控制技術(shù)：在我以前的學(xué)習(xí)和設(shè)計中，雖然使用上位機開發(fā)過幾款控制平臺，但是手中技術(shù)“年久失修”，多日不用可能早已技?xì)w師處了，在這次設(shè)計中再次對本技術(shù)加以應(yīng)用，一方面起到復(fù)習(xí)的作用，另一方方面也滿足了本次項目的需要，更須多加仔細(xì)研用。第二章 總體方案設(shè)計 方案概述本機系統(tǒng)在設(shè)計中主要分為如下幾個部分：上位機部分、下位機主機部分、下位機從機部分。其中上位機部分主要用于每一次啟動指令下達(dá)給下位機主機、每一次系統(tǒng)啟動后的初始數(shù)據(jù)參數(shù)配置以及系統(tǒng)啟動后當(dāng)前的滅燈情況數(shù)據(jù)接收和輸出等功能。下位主機主要用于接收上位機發(fā)送下來的各種配置參數(shù)以及系統(tǒng)啟動指令、控制點亮每一個滅燈終端的燈盞點亮、統(tǒng)計當(dāng)前燈盞亮滅情況以及即時向上位機系統(tǒng)報告即時統(tǒng)計到的兩滅燈情況數(shù)據(jù)。下位從機也即是本系統(tǒng)內(nèi)德兩滅燈控制終端，其主要功能為接收下位主機下發(fā)的控制指令，并執(zhí)行相應(yīng)動作，同時為每一個滅燈終端提供滅燈接口條件，并在嘉賓進(jìn)行滅燈操作時即時向下位主機報告滅燈信息，同時控制本終端執(zhí)行滅燈操作，并進(jìn)行相關(guān)狀態(tài)及其指示轉(zhuǎn)換。 通信總線總體方案圖2 1 通信總體方案框圖 下位主機總體方案在本系統(tǒng)中主機系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)監(jiān)視從機亮滅燈狀態(tài)，以及命令各從機將狀態(tài)設(shè)置為亮燈狀態(tài)；另外還需要及時統(tǒng)計當(dāng)前全部從機處于滅燈狀態(tài)的數(shù)量，當(dāng)滅燈數(shù)量發(fā)生變化時，及時通過上位機接口向用戶的上位機報告當(dāng)前亮滅燈數(shù)量。 主機系統(tǒng)框圖圖2 2 下位主機系統(tǒng)框圖系統(tǒng)啟動：系統(tǒng)電源上電時，主機進(jìn)入控制從機按照次序亮燈階段。具體實現(xiàn)方法為：主機系統(tǒng)啟動后，按照從機系統(tǒng)地址先后編碼順序，依次向每臺從機發(fā)送亮燈指令，每兩臺從機亮燈指令發(fā)送之間需要有明顯的延時效果，直到50臺從機全部亮燈完成，初始化當(dāng)前亮燈數(shù)目為50盞。從機狀態(tài)監(jiān)控：系統(tǒng)在啟動階段結(jié)束之后，立即進(jìn)入從機亮滅燈狀態(tài)掃描階段。在從機亮滅燈狀態(tài)掃描中，是通過主機主動問答的方式對從機狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，具體表現(xiàn)為：詢問1號從機滅燈否？若回應(yīng)“否”則，繼續(xù)詢問下一號從機，若回應(yīng)“是”則當(dāng)前亮燈數(shù)目減1，并向上位機發(fā)送當(dāng)前亮燈數(shù)量，繼續(xù)詢問下一號從機。當(dāng)一直詢問到50號從機時，又從1號從機開始掃描。直到當(dāng)前亮燈盞數(shù)目為0時方可停止掃描。亮燈狀態(tài)復(fù)位：此階段的觸發(fā)信號來自于用戶的上位機指令，當(dāng)主機收到上位機發(fā)來的復(fù)位指令之后，立即進(jìn)入復(fù)位階段，復(fù)位階段同系統(tǒng)啟動階段相同，但是不需要兩盞燈點亮的時間之間有延時，待50盞燈全部點亮之后初始化當(dāng)前亮燈盞數(shù)目為50盞，之后立即進(jìn)入從機監(jiān)控狀態(tài)階段。 下位從機總體方案 從機系統(tǒng)功能概述在本系統(tǒng)中從機系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)接收并執(zhí)行主機發(fā)來的亮燈指令，當(dāng)本從機控制燈被滅時，負(fù)責(zé)及時向主機系統(tǒng)發(fā)送滅燈報告，以便主機系統(tǒng)能知道目前從機中的亮滅燈狀態(tài)。 從機系統(tǒng)框圖圖2 3 下位從機系統(tǒng)框圖 從機系統(tǒng)作業(yè)介紹系統(tǒng)啟動：系統(tǒng)電源上電時，從機初始化本機地址，然后置紅藍(lán)兩燈皆滅，并將串口通信初始化為監(jiān)聽狀態(tài)。執(zhí)行亮燈：無論任何時候，只要接收到主機發(fā)來的亮燈指令，則立即點亮藍(lán)燈，熄滅紅燈，并清空滅燈標(biāo)志位；滅燈操作：當(dāng)從機檢測到本機按鍵傳來滅燈信號時，立即熄滅藍(lán)燈點亮紅燈，并將滅燈標(biāo)志位置位；報告滅燈狀態(tài)：當(dāng)主機詢問本機是否有滅燈操作時，立即檢查本機滅燈標(biāo)志位，若滅燈標(biāo)志位為“1”，則回應(yīng)“是”，并立即清空滅燈標(biāo)志，反之回應(yīng)“否”。 上位機總體方案 上位機系統(tǒng)功能概述上位機在本機系統(tǒng)中的作用是總理整個滅燈事件全部工作，包括查詢在線從機數(shù)目，命令在線從機全部亮燈，命令在線從機全部滅燈，監(jiān)聽在線從機滅燈狀況，即時顯示在線從機數(shù)目、在線從機滅燈數(shù)目，各種操作提示等等工作。 上位機總體框圖圖2 4 上位機總體框圖 上位機作業(yè)介紹配置通訊端口：由于本機系統(tǒng)是采用串行通信端口進(jìn)行通信，故在啟動本項目上位機程序之后必須先對串行端口進(jìn)行配置；讀取在線從機數(shù)目：通過此操作，可以使用戶簡單地實現(xiàn)對在線從機數(shù)目的統(tǒng)計，同時在下位主機中配置相關(guān)必須得數(shù)據(jù)；命令在線從機全部亮燈：在進(jìn)入嘉賓滅燈操作之前，如果不將所有的終端燈盞點亮，那么我們在場的嘉賓們?nèi)绾文軠鐭裟兀繙缡裁礋裟?？所以這是一部必須得操作；命令在線從機全部滅燈：在我們所了解的滅燈現(xiàn)場，有時候一輪滅燈還沒有全部由終端嘉賓滅完，但是現(xiàn)場需要我們將所有未滅的燈盞強制熄滅，以強行進(jìn)入下一輪滅燈操作，故這一個功能在我們的系統(tǒng)設(shè)計是必須要考慮的；監(jiān)聽所有在線終端滅燈狀況：這一功能是我們本項目設(shè)計的最重要也是最終目的，所以在上位機的實際中這一不需要考慮方方面面的可能進(jìn)行精心設(shè)計，以期能最大限度地方便用戶操作。其它附屬功能：比如說所有操作的提示、滅燈提示、結(jié)果顯示、展示界面等等一系列的功能需必須要考慮進(jìn)入我們上位機的設(shè)計中來。第三章 通信部分設(shè)計 串行通信概述 串行通信簡介串行通信是指使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個固定的時間長度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別使用于計算機與計算機、計算機與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。在串行通信中又分為同步串行通信和異步串行