【正文】 1. 由于本設計只制作了單個下位機，為免除麻煩提前將此下位機對應的 工作人員基本情況、工作情況內(nèi)容固化好，并且此內(nèi)容是不能更改的； 2. 選擇地址實為選擇上位機與哪個下位機通信，由于制作了一個下位機，所以認為選擇地址為默認的“ 0”時，才開始通信，故在輸入不為“ 0”時，點擊“開始”進行檢測，彈出輸入錯誤對話框，提示用戶； 3．當輸入“選擇地址”正確時，下位機傳送數(shù)據(jù)給上位機，如果發(fā)送 工件數(shù)目則在“實際完成”中顯示并且認為設備工作正常，設備工作情況中的工作正常綠燈亮工作異常不亮；如果發(fā)送報警信號則設備工作異常，設備工作情況中的工作正常不亮工作異常紅燈亮，此時完成任務仍顯示設備異常前最后發(fā)送的工件數(shù)目； 4．軟件的菜單項設計如圖 22 所示：此圖為點擊文件菜單項與點擊幫助菜單項顯示的上位機界面。 2．串口工作調(diào)試：硬件搭建好后，先檢查串口接地、發(fā)送、接收接口電路； 使用現(xiàn)成的串口測試軟件，測試串口發(fā)送數(shù)據(jù)是否正確； 最后在用 VB 編寫上位機軟件，進行調(diào)試。 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 13 頁 共 44 頁 4 下位機電路實現(xiàn) 硬件仿真 18 所示： 軟件仿真硬件：用到了四行液晶顯示，操作相當于兩個 LCD1602，同時還用到了虛擬終端來觀測串口輸出數(shù)據(jù)是否正確， 4*4鍵盤中的等號相當于井號輸入確認鍵， 4*4 鍵盤中的除號相當于關機鍵， 4*4 鍵盤中的乘號相當于設備工作異常報警鍵。 ：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標準 ASCII 碼），那么每個數(shù)據(jù)包使用 7 位數(shù)據(jù)。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為9600Hz。通信使用 3 根線完成：地線，發(fā)送，接收。 開 始將 “ 0 x f e ” 送 P 1 口判 斷 P 1 口高 四 位 值 “ F ”返 回 主 程 序延 時 2 0 m s 消 抖判 斷 P 1 口高 四 位 值 “ F ”判 斷 鍵 值進 入 鍵 處 理 程 序結 束YYNN陜西理工學院畢業(yè)論文 第 11 頁 共 44 頁 串口通信 本設計串口通信采用 RS232串口通信標準，不采用 TTL 邏輯電平，用以提高信號的抗干擾能力和增加傳輸距離。 軟件消抖：使用延時程序。串口通信： 優(yōu)點： 單片機具有體積小、價格低廉、可應用于惡劣工業(yè)環(huán)境 ；系統(tǒng)硬件電路簡單，通信協(xié)議容易掌握，易學實用； 缺 點：不適用于遠距離傳輸，對電纜的損耗大，故而要對電纜進行日常維護防止事故發(fā)生。 MAX232 由單一的 +5V電源供電，只需配接 5個高精度 10μF/50V的電容即可完成電平轉換。 通常 PC 機和單片機之間的通信是通過串行總線 RS232 實現(xiàn)的，為免去 RS485 與 RS232 的轉化電路。 2． 事務調(diào)度模塊。 3． HOI 數(shù)據(jù)包。 HOI 驅動程序根據(jù) HOI 命令的各種數(shù)據(jù)及參數(shù)格式，對 HOI 事件數(shù)據(jù)包進行處理。邏輯鏈路控制和適應協(xié)議具有完成數(shù)據(jù)拆裝、控制服務質量和復用協(xié)議的功能，該層協(xié)議是其它各層協(xié)議實現(xiàn)的基礎。 如圖 7 所示： 圖 7 藍牙技術系統(tǒng)結構 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 5 頁 共 44 頁 硬件： 藍牙硬件模塊由藍牙協(xié)議棧的的無線收發(fā)器、基帶控制器和鏈路管理層組成。整形電路為 LM324 構成的電壓比較器，其作用是將整形電路輸出的方波信號變成觸發(fā)脈沖。 5 5 5 多 諧振 蕩 器紅 外 接 收 V D 2高 通 濾 波 放 大 包 絡 檢 波紅 外 發(fā) 射 V D 1發(fā) 射 電 路整 形 整 形 延 時 整 形計 數(shù)顯 示接 收 電 路 圖 6 紅外光電反射式計數(shù)器電路原理框圖 紅外檢測電路：采用脈沖式主動紅外線檢測電路，由紅外發(fā)射二極管 VD1和紅外接收二極管 VD2等組成。 計件部分 功能：根據(jù)完成樣品與檢測樣品記錄計件數(shù)目； 紅外對管 硬件： 利用 對射式紅外線計數(shù)器 設計， 指導思想是利用紅外發(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。通常對同一枚指紋提取 2—3個樣本，分別對這些樣本進行預處理、后處理和特征提取，根據(jù)特征點間的相互位置關系判斷樣本圖像是否兩兩匹配，并由特征點被 匹配的次數(shù)確定特征點的匹配權值。 結果輸出模塊則根據(jù)前面指紋比對的情況，顯示比對結果或者直接輸 出相應的顯示控制信號。 車間計件式生產(chǎn)統(tǒng) 計報表設計由 51 單片機為底層驅動主控制器的計件系統(tǒng)。是一種可視化的、面向對象和采用事件驅動方式的結構化 高級程序設計語言，可用于開發(fā) Windows 環(huán)境下的各類應用程序。 3 計件部分 ................................................ 3 紅外對管 下位機通過鍵盤輸入工號，液晶顯示工人工號、設備報警情況、檢測生產(chǎn)線上產(chǎn)品實際數(shù)量等數(shù)據(jù)，同時 可實時向主控室傳送數(shù)據(jù)；上位機顯示人機界面、相關工人的基本資料、設備工作情況、當前上位機與下位機通信的端口號。要求格式正確，文字流暢，突出“目的、原理、方法、結論”四要素；對所選題目的研究有系統(tǒng)、深刻的認識，報告陳述、答辯中概念準確，邏輯嚴密，主題鮮明。 4 上位機下位機通信部分 .................................... 4 無線藍牙 隨著技術的發(fā)展和應用需求， 51單片機片內(nèi)設備越來越多， 51單片機仍然是單片機學習與應用的主要對象。以往，要實現(xiàn)計算機的串口通信需要做大量復雜和艱苦的工作，現(xiàn)在 PC計算機與單片機系統(tǒng)串口通信控制，特別是利用 VB（或 VC）編程語言進行控制界面設計控制對象的操作是單片機系統(tǒng)應用發(fā)展的最前端技術， 。 圖像處理與識別模塊實現(xiàn)了整套指紋識別算法。 后處理階段對二值指紋圖像進行細化，并修復細化后骨架線上的毛刺、粘連、橋、環(huán)等假特征結構。 論證結果 指紋識別： 優(yōu)點： 實現(xiàn)方便、快捷、高效、安全的個人身份認證功能，滿足人們易用性、方便性和舒適性的追求，整個模塊具有 體積小、功耗較低、應用靈活等；， 缺點：系統(tǒng)要求硬件數(shù)據(jù)處理迅速、大容量存儲器故導致成本高、軟件開發(fā)復雜等問題。 555構成的多諧振蕩器產(chǎn)生約 330赫茲的方波信號，驅動紅外發(fā)射管 VD1發(fā)射紅外線脈沖。 VD1需要 限流電阻。 鍵盤按鍵： 優(yōu)點：硬件電路簡單，調(diào)試簡單、控制方便、成本低； 缺點：不能自動識別記錄數(shù)目，需要工人按鍵才可完成。藍牙技術結合了電路交換與分組交換的特點，可以進行異步數(shù)據(jù)通信 。 藍牙模塊的軟件驅動技術包括硬件鏈路管理器驅動程序 、 主機控制接口（ HOI）驅動程序 。從主 機發(fā)向藍牙的 HOI。 計算機與藍牙設備采用 異步串口通信 ，其 由以下 4個功能模塊組成。在分布式控制系統(tǒng)中大多采用單片機作為下位機來進行數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場控制。它是上位機和下位機之間信息傳遞的樞紐，一切數(shù)據(jù)的傳輸必需由它完成，上位機直接利用它的 RS232 串行口，為此，采用了 RS232 串行通信來接收或上傳數(shù)據(jù)和指令。為實現(xiàn)通訊正常， PC機與單片機約定如下 ： 波特率 ： 9600bps； 信息格式 ： 1 個起始位， 8 位數(shù)據(jù)位 ， 1 個停止位，無奇偶校驗位 ； 串行口 操作模式 ： 標準異步串行通信 ， 串行口模式 1； 傳送方式 ： PC 機采用查詢方式接收數(shù)據(jù)，單片機采用中斷方式接收信息。硬件結構如圖 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 口高四位就不會再是原來的“ 1111”，此時只需檢測 P1口高位四位的電平變化，就可完成第一行鍵盤掃描過程。 圖 13 鍵盤硬件電路 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 10 頁 共 44 頁 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電玻璃之間，靠兩個電極間電場驅動，引起液晶分子扭曲向列的電場效應，以控制光源透射或者遮蔽功能，在電源開關之間產(chǎn)生明暗而將影像顯示，如圖 15 所示。 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：鍵碼值 按 ASCII 碼 進入 SBUF 后，開始發(fā)送，將 SBUF 存入 左移移位寄存器 ，按照先發(fā)送低位再發(fā)送高位進行順序傳送。對于兩個進行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配： ：對于數(shù)據(jù)傳輸，雙方 必須對數(shù)據(jù)定時采用使用相同的波特率 ，此為 衡量通信速度的參數(shù)。當計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是 8 位的，標準的值是 7 和 8 位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現(xiàn)了小小的不陜西理工學院畢業(yè)論文 第 12 頁 共 44 頁 同步。這樣使得接收設備能夠知道一個位的狀態(tài)，有機會 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。 ，虛擬終端沒法應，首先檢查波特率、傳輸數(shù)據(jù)格式設置。 圖 21 上位機的車間計件報表軟件界面 基于 VB 的串口通信設計 計算機串口通信技術在工程領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行數(shù)據(jù)采集與行為控制。 本設計的改進： ； ，自動檢測工件數(shù)目； 機循環(huán)發(fā)送需檢測的下位機地址，下位機將數(shù)據(jù)地址信息傳送上位機。 本設計的優(yōu)點： ，可以保存、處理工人工作數(shù)據(jù)以及實時監(jiān)測設備工作情況，使生產(chǎn)車間的效率和安全有所提高； ，簡單易學，發(fā)送接收數(shù)據(jù)簡單； ，成本低，工作穩(wěn)定，無誤差出現(xiàn)。 2． 一致性：指軟件界面的各同類界面(如對話框 )的組成要素和具有相似性； 3． 簡明性：指界面結構簡潔明了，便于學習和操作； 4． 健全性：指界面須具有一定容錯性（如提供可逆操作）和防護性。 表 2 串口發(fā)送虛擬終端接收對照表 串口發(fā)送 虛擬終端接收 串口發(fā)送 虛擬終端接收 0 80 1 81 2 82 3 83 4 84 5 85 6 86 7 87 8 88 9 89 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 15 頁 共 44 頁 系統(tǒng)調(diào)試 軟件仿真調(diào)試： 本設計采用的波特率與 PC 機一致， 8 為數(shù)據(jù)位， 沒有 奇偶校驗位， 1 位停止位。對于偶和奇校驗的情況，串口會設置校驗位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶 數(shù) 個或者奇 數(shù) 個邏輯高位。 ：用于表示單個包的最后一位。 ： 由一位低電平表示一個字符的開始，接收方可用起始位使自己的接收時鐘與數(shù)據(jù)同步。 其他線用于握手，但是不是必須的。 本設計采用 異步通信：串口通訊基本方式之一。鍵值表如表 1 所示。 4. 在第三步的基礎上，如果工人工號輸入錯誤，可直接按“ *”鍵重新輸入，再確認； 5. 在第四步的基礎上，輸入工號正確時： 液晶第一行顯示“ JobID： *********”，液晶第二行顯示“ Sum： 0000 Time： 00” ；此時開始計件； 6. 在第五步的基礎上，此后按動代表計件的按鍵時： 液晶第二行“ Sum： 0000”的顯示內(nèi)容加 1； Sum增加值隨著按鍵次數(shù)增加，同時“ Time： 00”開始計算按鍵間隔時間； 7. 在第六步的基礎上，若此后沒有按鍵時： 液晶第二行“ Sum： ****”不再增 加，“ Time： 00”計數(shù)；若間斷時間超過 5s,蜂鳴器開始報警； 8. 在第七步的基礎上，若再次按動計件按鍵時 : 報警消除，同時 Sum加 1；如果沒有按動計件按鍵，報警持續(xù)，同時 Time記錄報警時間； 9. 在第八步的基礎上，當工人完成計件時： 再次按“ *”鍵，清除當前數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳到上位機顯示，下位工人可輸入工號，開始工作。 圖 9 藍牙軟件程序流程圖 圖 10 單片機與 PC 機通信原理框圖 陜西理工學院畢業(yè)論文 第 7 頁 共 44 頁 軟件： VB 提供了串行端口控件 Msm 方便應用程序實現(xiàn)串行通訊，該控件屏蔽了通信過程中的底層操作，程序員應用時只需設置、監(jiān)視 Msm 控件的屬性和事件即可完成對串行口的初始化和數(shù)據(jù)