【正文】 3 83 4 84 5 85 6 86 7 87 8 88 9 89 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 15 頁(yè) 共 44 頁(yè) 系統(tǒng)調(diào)試 軟件仿真調(diào)試： 本設(shè)計(jì)采用的波特率與 PC 機(jī)一致， 8 為數(shù)據(jù)位， 沒(méi)有 奇偶校驗(yàn)位， 1 位停止位。 硬件調(diào)試： 1．液晶不顯示問(wèn)題：由于液晶背光調(diào)節(jié)電阻設(shè)置不當(dāng)，調(diào)節(jié)其滑動(dòng)變阻器即可。 2． 一致性：指軟件界面的各同類界面(如對(duì)話框 )的組成要素和具有相似性； 3． 簡(jiǎn)明性：指界面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔明了，便于學(xué)習(xí)和操作； 4． 健全性：指界面須具有一定容錯(cuò)性（如提供可逆操作）和防護(hù)性。 軟件功能說(shuō)明 考慮到工作人員基本情況中的主鍵與端口號(hào)是配對(duì)的，所以本設(shè)計(jì)只 完成了正確端口號(hào)與匹配下位機(jī)實(shí)時(shí)通信時(shí)的情況（多機(jī)通信可以通過(guò)判斷選擇地址的數(shù)值，改變工作人員基本情況以及工作情況中的內(nèi)容）。 本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)： ，可以保存、處理工人工作數(shù)據(jù)以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備工作情況，使生產(chǎn)車間的效率和安全有所提高； ，簡(jiǎn)單易學(xué)，發(fā)送接收數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單； ，成本低，工作穩(wěn)定，無(wú)誤差出現(xiàn)。 本設(shè)計(jì)的改進(jìn)： ； ，自動(dòng)檢測(cè)工件數(shù)目； 機(jī)循環(huán)發(fā)送需檢測(cè)的下位機(jī)地址，下位機(jī)將數(shù)據(jù)地址信息傳送上位機(jī)。如果打開(kāi)記事本，操作員可手動(dòng)輸入記錄的備注等情況；若點(diǎn)擊保存則在 c:\，將工號(hào)、工作任務(wù)、姓名、實(shí)際完成及內(nèi)容保存，并且每點(diǎn)擊一次，記錄就增多一條；若點(diǎn)擊退出，顯示關(guān)陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 17 頁(yè) 共 44 頁(yè) 機(jī)動(dòng)畫；若 點(diǎn)擊幫助，顯示幫助對(duì)話框界面。 圖 21 上位機(jī)的車間計(jì)件報(bào)表軟件界面 基于 VB 的串口通信設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)串口通信技術(shù)在工程領(lǐng)域一直有著不可替代的作用，諸如儀器儀表都需要用串口并口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與行為控制。 結(jié)論： 1. 打開(kāi)串口時(shí)，如果上位機(jī)發(fā)送內(nèi)容不為單片機(jī)地址則下位機(jī)不發(fā)送數(shù)據(jù)，接收區(qū)不顯示任何數(shù) 據(jù)； 2. 打開(kāi)串口時(shí)，如果上位機(jī)發(fā)送內(nèi)容為單片機(jī)地址則下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)； 3. 在第二部的基礎(chǔ)上，按鍵加時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)在原來(lái)顯示數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上加“ 1”； 4. 在第二部的基礎(chǔ)上，按鍵減時(shí) ，發(fā)送數(shù)據(jù)在原來(lái)顯示數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上減“ 1”； 圖 20 Virtual Terminal 屬性設(shè)置 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 16 頁(yè) 共 44 頁(yè) 5 上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn) 軟件界面設(shè)計(jì)原則 為了保證人機(jī)界面高效和易學(xué)易用，通常遵循以下四條原則： 1． 兼容性：即軟件界面設(shè)計(jì)與用戶的期望之間應(yīng)達(dá)到匹配。 ，虛擬終端沒(méi)法應(yīng)，首先檢查波特率、傳輸數(shù)據(jù)格式設(shè)置。 多機(jī)串口通信過(guò)程：若要實(shí)現(xiàn)多機(jī)實(shí)時(shí)控制， PC 機(jī)向單片機(jī)發(fā)送地址， 各單片機(jī)檢查是否 PC機(jī)選擇的是自己，如果選擇自己，就將發(fā)送標(biāo)志位置“ 1”，匹配下位機(jī)發(fā)送完數(shù)據(jù)后，發(fā)送標(biāo)志位清零，這樣保證了一段時(shí)間間隔內(nèi) PC 機(jī)只與一個(gè)單片機(jī)進(jìn)行通信，可以防止接收到別的下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤和混亂，而 PC 機(jī)需在短時(shí)間間隔內(nèi)，不停的循環(huán)發(fā)送所有下位機(jī)的地址，并為保證其 PC 機(jī)采樣過(guò)快，下位機(jī)還沒(méi)來(lái)得及發(fā)送，它就選擇了別的下位機(jī)，解決方法是可使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)將此單片機(jī)地址也一起發(fā)送。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì) 判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 12 頁(yè) 共 44 頁(yè) 同步。每個(gè)包是指一個(gè)字節(jié)，包括開(kāi)始 /停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數(shù)據(jù)不會(huì)是 8 位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是 7 和 8 位。波特率和距離成反比。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配： ：對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，雙方 必須對(duì)數(shù)據(jù)定時(shí)采用使用相同的波特率 ，此為 衡量通信速度的參數(shù)。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù) ， 通信中兩個(gè)字符之間的時(shí)間間隔是不固定的，而在一個(gè)字符內(nèi)各位的時(shí)間間隔是固定的。 圖 17 串口發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)流程圖 串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)：鍵碼值 按 ASCII 碼 進(jìn)入 SBUF 后，開(kāi)始發(fā)送，將 SBUF 存入 左移移位寄存器 ，按照先發(fā)送低位再發(fā)送高位進(jìn)行順序傳送。 串口按位（ bit）發(fā)送和接收字節(jié)。 圖 13 鍵盤硬件電路 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁(yè) 共 44 頁(yè) 圖 14 第一行鍵盤掃描流程圖 液晶顯示 LCD1602 顯示原理：將液晶分子置于兩片導(dǎo)電玻璃之間，靠?jī)蓚€(gè)電極間電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，引起液晶分子扭曲向列的電場(chǎng)效應(yīng)，以控制光源透射或者遮蔽功能，在電源開(kāi)關(guān)之間產(chǎn)生明暗而將影像顯示，如圖 15 所示。 在按鍵時(shí)，被安鍵的簧片總會(huì)出現(xiàn)輕微抖動(dòng)的現(xiàn)象，此抖動(dòng)時(shí)間通常 會(huì)持續(xù) 10ms左右，因此 CPU 在按鍵抖動(dòng)期間，掃描鍵盤必然會(huì)得到錯(cuò)誤的行值和列值，最好的辦法是檢測(cè)有鍵按下時(shí)，延時(shí) 20ms 在進(jìn)行鍵值對(duì)比。硬件結(jié)構(gòu)如圖 13所示： 1． 判斷是否有鍵按下 監(jiān)視鍵盤是否按下，就是 CPU 將 P1 口置“ 11111110”，如果第一行有鍵按下， P1 口高四位就不會(huì)再是原來(lái)的“ 1111”，此時(shí)只需檢測(cè) P1口高位四位的電平變化，就可完成第一行鍵盤掃描過(guò)程。 結(jié)論： 綜上所述，上位機(jī)下位機(jī)通信部分采用串口通信。為實(shí)現(xiàn)通訊正常， PC機(jī)與單片機(jī)約定如下 ： 波特率 ： 9600bps； 信息格式 ： 1 個(gè)起始位， 8 位數(shù)據(jù)位 ， 1 個(gè)停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位 ； 串行口 操作模式 ： 標(biāo)準(zhǔn)異步串行通信 ， 串行口模式 1； 傳送方式 ： PC 機(jī)采用查詢方式接收數(shù)據(jù)，單片機(jī)采用中斷方式接收信息。轉(zhuǎn)換后的串行信號(hào) TXD、 RXD直接與 PC 機(jī)的串行口 連接。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，上位機(jī)直接利用它的 RS232 串行口，為此，采用了 RS232 串行通信來(lái)接收或上傳數(shù)據(jù)和指令。因此采用一種以 MAX232 為核心的通信接口電路。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。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。 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?？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。從主 機(jī)發(fā)向藍(lán)牙的 HOI。 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。 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 。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。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 。 包括無(wú)線跳頻（ RF）、基帶（ BB）和鏈路管理（ LM）。 鍵盤按鍵： 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。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。 VD1需要 限流電阻。 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。 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 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。 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。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。 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)。 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。 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。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)， 。在 Visual Basic 環(huán)境下，利用事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制、新穎易用的可視化設(shè)計(jì)工具，使用 Windows 內(nèi)部的廣泛應(yīng)用程序接口（ API）函數(shù)，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)。隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求， 51單片機(jī)片內(nèi)設(shè)備越來(lái)越多， 51單片機(jī)仍然是單片機(jī)學(xué)習(xí)與應(yīng)用的主要對(duì)象。 4 上位機(jī)下位機(jī)通信部分 .................................... 4 無(wú)線藍(lán)牙 3 論證結(jié)果 實(shí)踐證明該系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單、可靠性好、操作方便、成本低，可廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)領(lǐng)域。要求格式正確，文字流暢，突出“目的、原理、方法、結(jié)論”四要素；對(duì)所選題目的研究有系統(tǒng)、深刻的認(rèn)識(shí)，報(bào)告陳述、答辯中概念準(zhǔn)確，邏輯嚴(yán)密，主題鮮明。 掌握撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告的方法。下位機(jī)通過(guò)鍵盤輸入工號(hào)，液晶顯示工人工號(hào)、設(shè)備報(bào)警情況、檢測(cè)生產(chǎn)線上產(chǎn)品實(shí)際數(shù)量等數(shù)據(jù)，同時(shí) 可實(shí)時(shí)向主控室傳送數(shù)據(jù)；上位機(jī)顯示人機(jī)界面、相關(guān)工人的基本資料、設(shè)備工作情況、當(dāng)前上位機(jī)與下位機(jī)通信的端口號(hào)。 3 計(jì)件部分 ................................................ 3 紅外對(duì)管 4 串口通信 51 單片機(jī)優(yōu)異的性價(jià)比使它獲得了廣大用戶的認(rèn)可，其獨(dú)特的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、不斷增加的片內(nèi)設(shè)備以及強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，依然是單片機(jī)中的主流。是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)化 高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，可用于開(kāi)發(fā) Windows 環(huán)境下的各類應(yīng)用程序。 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。 車間計(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)。指紋圖像的質(zhì)量將直接影響系統(tǒng)的整體性能。 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)。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。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。采用 4*4矩陣鍵盤，數(shù)字鍵組合代表工人工號(hào)， *代表置零， 號(hào)代表確認(rèn)。 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)。 紅外光電反射式計(jì)數(shù)器電路原理框圖如圖 6所示。 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。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。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。 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、