【正文】 的變化轉(zhuǎn)換為電感量的變化。 （ 3） 油壓驅(qū)動裝置 測量裝置的進退由油壓驅(qū)動裝置來帶動，工件安裝好后，砂輪快速前進，同時驅(qū)動油缸也帶動測量裝置進入測量工位。 C語言是微軟公司開發(fā)的一種面向?qū)ο缶幊陶Z言，它是微軟公司專門為 .NET 運行框架開發(fā)的高度集成和高度兼容的面向?qū)ο缶幊陶Z言。用嵌入式 C 語言進行開發(fā)可以極大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期 ,增強系統(tǒng)軟件的可讀性 , 便于對產(chǎn)品進行改進和擴充。 嵌入式 軟件系統(tǒng)通過其 人機交互界面良好的可操作性和用戶友好性，作為人與計算機之間的傳遞交換信息的媒介和對話的接口，在當今社會中得到了越來越廣泛的應用 。其中在磨床主動測量裝置方面，它優(yōu)化了磨削過程，在磨削過程中對工件進行連續(xù)測量，機床進給可以根據(jù)磨削余量進行調(diào)節(jié)，而且能最大程度地降低外部環(huán)境 (溫度變化、冷啟動等 )對加工的影響，從而進一步保證了磨削精度。 國內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀 在國內(nèi)以中原精密有限公司為代表，引進日本東京精密公司技術，在測量精度，測量對象的多樣性處于國內(nèi)領先水平，主導產(chǎn)品磨加工主動測量儀國內(nèi)市場占有率達到 60％，但是缺乏核心技術。 本課題研究的主要內(nèi)容 本文在對磨加工主動測量控制儀進進行了解和認識之后，對嵌入式系統(tǒng)下的適用于此類磨加工主動測量控制儀的 軟件系統(tǒng) 進行研究、分析和設計，運用 C編程語言在 VS20xx集成環(huán)境下設計出 Z600 型嵌入式磨加 工主動測量儀的 軟件系統(tǒng) 。其中 ,要求的尺寸為給定量 Do，工件實際尺寸 D 為被控制量，控制量是磨床砂輪的進給，在加工過程中，主動測量儀對工件實際尺寸 D 進行動態(tài)測量，并與給定量進行比較得出差值 △ D=DDo，由此給出控制信號，使磨床按要求完成加工過程，最后在 △ D=0時給出砂輪退刀信號。嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計算機系統(tǒng)，作為裝置或設備的一部分。嵌入式系統(tǒng)（ Embedded system），是一種 “完全嵌入受控器件內(nèi)部，為特定應用而設計的專用計算機系統(tǒng) ”，根據(jù)英國電器工程師協(xié)會（ . Institution of Electrical Engineer）的定義，嵌入式系統(tǒng)為控制、監(jiān)視或輔助設備、機器或用于工廠運作的設備。所以單個的成本節(jié)約，能夠隨著產(chǎn)量進行成百上千的放大 。因此可以這樣理解上述三個面 向的含義，即嵌入式系統(tǒng)是與應用緊密結(jié)合的，它具有很強的專用性，必須結(jié)合實際 系統(tǒng)需求 進行合理的裁減利用 。 。 4. 高實時性的系統(tǒng)軟件 (OS)是嵌入式軟件的基本要求。因此嵌入式 系統(tǒng)開發(fā) 也獲得了越來越廣泛的使 用。 磨加工主動量儀的主要結(jié)構及功 能 磨加工主動測量儀的組成 ，即測頭。 測量裝置的進退由它來帶動 , 工件安裝好后 , 砂輪快速前進 , 同時驅(qū)動油缸也帶動主動測量裝置進入測量工位。由以上三個部分組成的主動測量控制系統(tǒng)與機床 控制系統(tǒng)組合就形成了磨加工過程中的主動測量。近年來，工藝要求尺寸精度提高的同時，還要提高形狀精度，為此機床要求的控制信號點從3 個增加到 4 個，甚至增加到 5～ 6 個點。驅(qū)動裝置驅(qū)動測頭進入或退出測量工位，通過對前后微調(diào)機構的調(diào)整，可以使觸頭測量觸點對準工件中心或合適位置。 磨削加工的過程中，金剛石測子始終與工件的表面保持接觸，通過傳感器測量工件的尺寸并 將 尺寸傳遞給控制儀。主動測量控制儀會根據(jù)操作人員設定的信號點值和工件實際尺寸值來實時的判斷加工狀況，發(fā)出控制信號指導機床完成各種加工動作。 磨加工主動測量儀的特點 Z600 型磨加工主動測量控制儀具有以下特點： 1. 快捷的畫面切換功能 在開發(fā)方案中，在特定的操作系統(tǒng)下，操作者不僅可以通過鼠標、觸摸屏對控制器顯示畫面進行切換，對加工參數(shù)進行設置和調(diào)整，還可以用于獲得不同的加工信息，以判斷加工是否出現(xiàn)異常情況。 3. 報警功能 報警功能分為兩種，一種 是系統(tǒng)錯誤報警，例如當傳感器和控制器之間的鏈接出現(xiàn)中斷時，在控制儀上需要出現(xiàn)斷線報警畫面，提示操作人員信號采集已經(jīng)中斷。畫面制作要符合現(xiàn)場加工條件的要求，和現(xiàn)場環(huán)境相協(xié)調(diào)，功能、畫面布局要符合大多數(shù)人的操作習慣，畫面中的按鈕立體效果明顯，數(shù)據(jù)顯示區(qū)域清晰醒目。 本次課題 所設計的嵌入式磨加工主動測量儀的軟件系統(tǒng)應該具有良好的可操控性能，人性化的的設計，在操作者進行操作的過程中，該軟件系統(tǒng)應該能夠使操作者方便快捷的完成想要的操作，通過此軟件系統(tǒng)高效地實現(xiàn)對磨加工主動量儀的控制。通過表頭、數(shù)字或者數(shù)值直觀地將測頭測量得到的數(shù)據(jù)顯示在界面中。設置界面主要用來對磨加工主動測量控制儀在工作過程中需要進行一些數(shù)據(jù)和參數(shù)調(diào)整時，操作者即可點擊設置界面中的各個項目進行設置，從而達到對磨加工主動量儀的人為控制。 各個界面之間應具備相互關聯(lián)相互聯(lián)動的特點，點擊該軟件系統(tǒng)的各窗體之中的按鈕的時候，可以彈出相對應的新窗體或者設置選項，同時各個窗體和模塊之間應形成聯(lián)動，各界面之中所顯示的數(shù)據(jù)應該可以相互關聯(lián)，同時界面也應該具備對數(shù)據(jù)的修改設定的功能，在設置和調(diào)整界面完成數(shù)據(jù)的調(diào)整和設定之后，測 量界面中各個相對應的選項中所顯示出來的數(shù)據(jù)應該也和之前進行的設置進行相關的對應，這就要求該嵌入式人機交互界面不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)不同窗體之間的切換，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)各個窗體之間的數(shù)據(jù)和功能的相互關聯(lián)，從而使其成為一個統(tǒng)一的，各個模塊和功能之間相互關聯(lián)的系統(tǒng)，為該磨加工主動測量控制儀的操作者提供一個方便、快捷、高效的軟件系統(tǒng)。 C綜合了 VB的簡單的可視化操作和 C++高效的運行效率，一起強大的操作能力，優(yōu)雅的語法風格，長信的語言特性和便捷的面向組件編程的支持成為 .NET 以及嵌入式設計的重要語言。 C使得 C++程序員可以高效的開發(fā)程序，且因可調(diào)用由 C/C++ 編寫的本機原生函數(shù)，因此絕不損失 C/C++原有的強大的功能。此種語言在為分布式環(huán)境中的開發(fā)提供適用的組件開發(fā)應用， C適合為獨立和嵌入式的系統(tǒng)編寫程序，從使用復雜操作的大型系統(tǒng)到典型的小型系統(tǒng)均適用。其支持快速方便的開發(fā)，可以預覽開發(fā)界面，成為所有開發(fā)軟件中最適合用來開發(fā) C應用程序的開發(fā)工具。Visual Studio 20xx 可以高效開發(fā) Web 應用，集成了 AJAX ，包含 AJAX 項目模板，它還可以高效開發(fā) Office 應用和 Mobile 應用。這樣的操作系統(tǒng)可使完整的可移動技術與現(xiàn)有的 Windows 桌面技術整合工作。為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的真實性、有效性、實時性、可用性提供了保證。 圖 嵌入式 wince 系統(tǒng)界面 類似于 wince 的嵌入式 Linux 也是一種嵌入式操作系統(tǒng)，嵌入式 linux 是將日益流行的 Linux 操作系統(tǒng)進行裁剪修改，使之能在嵌入式計算機系統(tǒng)上運行的一種操作系統(tǒng)。 與 wince 相比， Linux 的開發(fā)難度較高，有需要有很強的技術實力，而 wince 的開發(fā)相對簡單容易，開發(fā)周期短，內(nèi)核完善，主要運用與應用層開發(fā)。 軟件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的應用分析 在本課題中所涉及到的嵌入式磨加工主動測量 控制儀在工作中需要將測頭對加工中的工件的實時數(shù)據(jù)經(jīng)過濾波、求平均值、信號處理和轉(zhuǎn)換等處理后得出工件在磨削加工中的各項項目中的數(shù)據(jù)值并需要將這些數(shù)據(jù)值呈獻給操作者。它們是使用精簡代碼編寫的，對于嵌入式設備，其速度更快，效果更理想。 可靠性要求是毋庸置疑的，嵌入式系統(tǒng)必須能夠在沒有人工干預的情況下，長時間不間斷地運行。嵌入式數(shù)據(jù)庫用途廣泛，如用于消費電子產(chǎn)品、移動計算設備、企業(yè)實時管理應用、 網(wǎng)絡 存儲 與管理以及各種專用設備，這一市場目前正處于高速增長之中。 SQLite 不是程序與數(shù)據(jù)庫通信的獨立進程，而是連接到程序中成為它的一個主要的部分。嵌入式SQLite數(shù)據(jù)庫比一些流行的數(shù)據(jù)庫在大部分的數(shù)據(jù)庫模塊要快，具有良好的注釋的源代碼，并且有著 90％以上的測試覆蓋率，支持多種開發(fā)語言， 包括 C,PHP,JAVA,C3， Python,Ruby等開發(fā)語言，在本課題中的人機交互界面的設計中要設計到窗體界面之間的所顯示的數(shù)據(jù)的相互的關聯(lián)和讀取、添加、刪除、修改等都要運用到數(shù)據(jù)庫，在本課題中選用 SQLite 數(shù)據(jù)庫進行界面中顯示的各組數(shù)據(jù)的處理、讀取、添加、刪除、修改等操作。 但 Progress 主要應用于一些比較大型的工作項目，或者是在多處理器硬件或者多個并發(fā)用戶的條件下使用，由于本課題中索要設計的嵌入式磨加工主動量儀的軟件系統(tǒng)中所設計的數(shù)據(jù)并不是非常巨大，因此，在該磨加工主動測量儀的軟件系統(tǒng)設計中不采用這種數(shù)據(jù)庫。由于本課題研究的界面所需要的數(shù)據(jù)庫主要用于處理加工過程中所檢測和處理的一些數(shù)據(jù)，因此這種數(shù)據(jù)庫不是很適合用于本課題。 各數(shù)據(jù)庫的對比及選擇 相比較而言， SQLite 數(shù)據(jù)庫作為一個輕量級別的數(shù)據(jù)庫，可以支持事件 ，不需要配置，鄭州大學本科畢業(yè)論文 23 不需要安裝也不需要管理員； SQlite 數(shù)據(jù)庫支持大部分 SQL，且在一個完整地數(shù)據(jù)庫有保存在磁盤上面一個文件，同一個數(shù)據(jù)庫文件可以在不同的機器上使用，最大支持數(shù)據(jù)庫容量到 2T，且 SQLite 數(shù)據(jù)庫的整個系統(tǒng)少于 3 萬行代碼，少于 25KB 的內(nèi)存占用，大部分應用比目前常見的客戶端 /服務端的數(shù)據(jù)庫快，沒有其它依賴， SQLite 的源代碼開放，代碼有 95％有較好的注釋，且簡單易用。因此選用 SQLite 數(shù)據(jù)路作為和該嵌入式磨加工主動測量控制儀的軟件系統(tǒng)連接的數(shù)據(jù)庫。在設置和調(diào)整界面中，要求操作者可以通過設置和調(diào)整等操作來實現(xiàn)對加工過程中的各個參數(shù)的設置、更改和調(diào)整，更改后的數(shù)據(jù)應被儲存起來并接受其他相關項目的使用，期間要使用到數(shù)據(jù)庫的增刪和修改的功能。 鄭州大學本科畢業(yè)論文 26 第四章 軟件系統(tǒng)總體方案設計 軟件系統(tǒng)設計原則及思路 設計原則 軟件系統(tǒng)設計為連接硬件設備和操作人員的中介與橋梁，其設計質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響設備的功效和使用人員的操作。最好的方法就是讓真實的用戶參與開發(fā)，這樣開發(fā)人員就能正確地了解用戶的需求和目標，系統(tǒng)就會更加成功。即一方面界面顏色、形狀、字體與國家、國際或行業(yè)通用標準相一致。 鄭州大學本科畢業(yè)論文 27 5 .頻率原則 即按照管理對象的對話交互頻率高低設計人機界面的層次順序和對話窗口萊單的顯示位置等，提高監(jiān)控和訪問對話頻率。 軟件系統(tǒng)的設計的好壞，直接關系到用戶的對整個系統(tǒng)的滿意程度。在涉及到界面中的數(shù)據(jù)顯示、調(diào)用、修改、更新和修改功能模塊時，選用嵌入式 SQLite 數(shù)據(jù)庫對軟件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行讀 取、修改和保存，實現(xiàn)人機交互界面中的數(shù)據(jù)模塊的相應功能。 首先，進入 VS20xx 集成開發(fā)環(huán)境，選擇其中的 C語言模塊進行程序的編譯，新建項目，選擇為 C下的智能設備項目，目標平臺為 Windows CE。最常用的是 button、panel、 textbox、 picturebox、 imagelist、 label、 listbox、 linkable 等控件。 Textbox 控件主要用于驗證用戶輸入、響應關閉事件、實現(xiàn)保存文本等功能。 Imagelist 通常是由其他的控件（如 listview、 treeview 或 tool strip）使用的圖像集合。從而設計出所需要的人計交互界面所需要的形式。在主界面下添加一個picturebox，大小同樣為（ 640 480），在 picturebox 中添加自己創(chuàng)建的背景圖片作為主界面的 背景使用。程序運行時，點擊這三個按鈕，將分別相應的顯示出測量、設置、調(diào)整的界面。 圖 測量模塊 表頭顯示 畫面切換 通過 VS20xx 環(huán)境下 C的命令函數(shù)及相關控件來實現(xiàn)，在測量窗體中添加一個 panel 控件，命名為 panel1， panel1 控件上可以運用 GDI+封裝類畫圖，繪制表頭顯示效果圖。 同理，即可實現(xiàn) panel panel panel3 的各自顯示，并隱藏另外兩個控件。在點擊進入設置模塊的時候，根據(jù)需要可以設置密碼登陸的功能，從而使得設置模塊中的數(shù)據(jù)和選項等不會被除操作者之外的人隨意更改。 登錄密碼可以事先設定并保存在 SQLite 數(shù)據(jù)庫中，在輸入密碼并點擊“確定”按鍵之后，系統(tǒng)將從數(shù)據(jù)庫中讀取密碼值相應的字段，如果和輸入的字段匹配，進入設置界面，如果輸入的字段和數(shù)據(jù)庫中密碼存放的數(shù)據(jù)字段不匹配，則顯示密碼輸入錯誤，提示重新輸入。 鄭州大學本科畢業(yè)論文 34 圖 工件定義界面 工件定義窗口主要進行對不同測量狀態(tài)的選定，加工工件的簡化工件圖的顯示。在工件定義的窗體中，通過點擊左側(cè)的按鈕用來選擇工件的加工類型，從系統(tǒng)存儲的四 類工件中選擇一個與待加工工件相同或者類似的工件類型。 信號設置：包括加工狀態(tài)的選擇和信號點個數(shù)的設定，點擊信號設置右側(cè)的信號設置框彈出子界面先進行加工狀態(tài)的選擇 ——加工中或加工后，然后點擊信號點數(shù)右側(cè)的信號點數(shù)框信號點個數(shù)進行設定，各個項目的信號點數(shù)應該在其取值范圍內(nèi)，如果超出范圍會報警，彈出報警窗口提示操作者重新設定。這時，在測量窗口中，在本該顯示測量值的框體中會出現(xiàn) “Ｓ－ＣＵＴ ”字樣，提示操作人員加工過程出現(xiàn)故障，從而使故障能夠及時排除，降低了工件加工的廢品率，避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。 調(diào)整模塊 點擊主窗體中的調(diào)整按鈕即 進入調(diào)整模塊，調(diào)整模塊的界面如圖