【正文】 1. 由于本設(shè)計(jì)只制作了單個(gè)下位機(jī)，為免除麻煩提前將此下位機(jī)對應(yīng)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(shí)為選擇上位機(jī)與哪個(gè)下位機(jī)通信，由于制作了一個(gè)下位機(jī)，所以認(rèn)為選擇地址為默認(rèn)的“ 0”時(shí)，才開始通信，故在輸入不為“ 0”時(shí)，點(diǎn)擊“開始”進(jìn)行檢測，彈出輸入錯(cuò)誤對話框，提示用戶； 3．當(dāng)輸入“選擇地址”正確時(shí)，下位機(jī)傳送數(shù)據(jù)給上位機(jī)，如果發(fā)送 工件數(shù)目則在“實(shí)際完成”中顯示并且認(rèn)為設(shè)備工作正常，設(shè)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(bào)警信號則設(shè)備工作異常，設(shè)備工作情況中的工作正常不亮工作異常紅燈亮，此時(shí)完成任務(wù)仍顯示設(shè)備異常前最后發(fā)送的工件數(shù)目； 4．軟件的菜單項(xiàng)設(shè)計(jì)如圖 22 所示：此圖為點(diǎn)擊文件菜單項(xiàng)與點(diǎn)擊幫助菜單項(xiàng)顯示的上位機(jī)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(jī)軟件，進(jìn)行調(diào)試。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 13 頁 共 44 頁 4 下位機(jī)電路實(shí)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(dāng)于兩個(gè) LCD1602，同時(shí)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(dāng)于井號輸入確認(rèn)鍵， 4*4 鍵盤中的除號相當(dāng)于關(guān)機(jī)鍵， 4*4 鍵盤中的乘號相當(dāng)于設(shè)備工作異常報(bào)警鍵。 ：在串口通信中一種簡單的檢錯(cuò)方式。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標(biāo)準(zhǔn) ASCII 碼），那么每個(gè)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(shí) 2 0 m s 消 抖判 斷 P 1 口高 四 位 值 “ F ”判 斷 鍵 值進(jìn) 入 鍵 處 理 程 序結(jié) 束YYNN陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁 共 44 頁 串口通信 本設(shè)計(jì)串口通信采用 RS232串口通信標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)程序。串口通信： 優(yōu)點(diǎn)： 單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低廉、可應(yīng)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(xué)實(shí)用； 缺 點(diǎn)：不適用于遠(yuǎn)距離傳輸，對電纜的損耗大，故而要對電纜進(jìn)行日常維護(hù)防止事故發(fā)生。 MAX232 由單一的 +5V電源供電，只需配接 5個(gè)高精度 10μF/50V的電容即可完成電平轉(zhuǎn)換。 通常 PC 機(jī)和單片機(jī)之間的通信是通過串行總線 RS232 實(shí)現(xiàn)的，為免去 RS485 與 RS232 的轉(zhuǎn)化電路。 2． 事務(wù)調(diào)度模塊。 3． HOI 數(shù)據(jù)包。 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 HOI 事件數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。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)。 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 共 44 頁 硬件： 藍(lán)牙硬件模塊由藍(lán)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(gòu)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(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 紅外檢測電路：采用脈沖式主動(dòng)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(jì)件部分 功能：根據(jù)完成樣品與檢測樣品記錄計(jì)件數(shù)目； 紅外對管 硬件： 利用 對射式紅外線計(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。通常對同一枚指紋提取 2—3個(gè)樣本，分別對這些樣本進(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。 結(jié)果輸出模塊則根據(jù)前面指紋比對的情況，顯示比對結(jié)果或者直接輸 出相應(yīng)的顯示控制信號。 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)。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 高級程序設(shè)計(jì)語言，可用于開發(fā) Windows 環(huán)境下的各類應(yīng)用程序。 3 計(jì)件部分 ................................................ 3 紅外對管 下位機(jī)通過鍵盤輸入工號，液晶顯示工人工號、設(shè)備報(bào)警情況、檢測生產(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。要求格式正確，文字流暢，突出“目的、原理、方法、結(jié)論”四要素；對所選題目的研究有系統(tǒng)、深刻的認(rèn)識，報(bào)告陳述、答辯中概念準(zhǔn)確，邏輯嚴(yán)密，主題鮮明。 4 上位機(jī)下位機(jī)通信部分 .................................... 4 無線藍(lán)牙 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)用的主要對象。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）編程語言進(jìn)行控制界面設(shè)計(jì)控制對象的操作是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展的最前端技術(shù)， 。 圖像處理與識別模塊實(shí)現(xiàn)了整套指紋識別算法。 后處理階段對二值指紋圖像進(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)。 論證結(jié)果 指紋識別： 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、大容量存儲器故導(dǎo)致成本高、軟件開發(fā)復(fù)雜等問題。 555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生約 330赫茲的方波信號，驅(qū)動(dòng)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(diǎn)：硬件電路簡單，調(diào)試簡單、控制方便、成本低； 缺點(diǎn)：不能自動(dòng)識別記錄數(shù)目，需要工人按鍵才可完成。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 。從主 機(jī)發(fā)向藍(lán)牙的 HOI。 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。在分布式控制系統(tǒng)中大多采用單片機(jī)作為下位機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場控制。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 串行通信來接收或上傳數(shù)據(jù)和指令。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。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)再是原來的“ 1111”，此時(shí)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(xué)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(dǎo)電玻璃之間，靠兩個(gè)電極間電場驅(qū)動(dòng)，引起液晶分子扭曲向列的電場效應(yīng)，以控制光源透射或者遮蔽功能，在電源開關(guān)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(shí)：鍵碼值 按 ASCII 碼 進(jìn)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(jìn)行順序傳送。對于兩個(gè)進(jìn)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(shí)采用使用相同的波特率 ，此為 衡量通信速度的參數(shù)。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。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 共 44 頁 同步。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。 ，虛擬終端沒法應(yīng)，首先檢查波特率、傳輸數(shù)據(jù)格式設(shè)置。 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。 本設(shè)計(jì)的改進(jìn)： ； ，自動(dòng)檢測工件數(shù)目； 機(jī)循環(huán)發(fā)送需檢測的下位機(jī)地址，下位機(jī)將數(shù)據(jù)地址信息傳送上位機(jī)。 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)測設(shè)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(xué)，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(jié)構(gòu)簡潔明了，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。 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(xué)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(shè)計(jì)采用的波特率與 PC 機(jī)一致， 8 為數(shù)據(jù)位， 沒有 奇偶校驗(yàn)位， 1 位停止位。對于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶 數(shù) 個(gè)或者奇 數(shù) 個(gè)邏輯高位。 ：用于表示單個(gè)包的最后一位。 ： 由一位低電平表示一個(gè)字符的開始，接收方可用起始位使自己的接收時(shí)鐘與數(shù)據(jù)同步。 其他線用于握手，但是不是必須的。 本設(shè)計(jì)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(chǔ)上，如果工人工號輸入錯(cuò)誤，可直接按“ *”鍵重新輸入，再確認(rèn)； 5. 在第四步的基礎(chǔ)上，輸入工號正確時(shí)： 液晶第一行顯示“ JobID： *********”，液晶第二行顯示“ Sum： 0000 Time： 00” ；此時(shí)開始計(jì)件； 6. 在第五步的基礎(chǔ)上，此后按動(dòng)代表計(jì)件的按鍵時(shí)： 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(shí)“ Time： 00”開始計(jì)算按鍵間隔時(shí)間； 7. 在第六步的基礎(chǔ)上，若此后沒有按鍵時(shí)： 液晶第二行“ Sum： ****”不再增 加，“ Time： 00”計(jì)數(shù)；若間斷時(shí)間超過 5s,蜂鳴器開始報(bào)警； 8. 在第七步的基礎(chǔ)上，若再次按動(dòng)計(jì)件按鍵時(shí) : 報(bào)警消除，同時(shí) Sum加 1；如果沒有按動(dòng)計(jì)件按鍵，報(bào)警持續(xù)，同時(shí) Time記錄報(bào)警時(shí)間； 9. 在第八步的基礎(chǔ)上，當(dāng)工人完成計(jì)件時(shí)： 再次按“ *”鍵，清除當(dāng)前數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳到上位機(jī)顯示，下位工人可輸入工號，開始工作。 圖 9 藍(lán)牙軟件程序流程圖 圖 10 單片機(jī)與 PC 機(jī)通信原理框圖 陜西理工學(xué)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(yīng)用程序?qū)崿F(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(yīng)用時(shí)只需設(shè)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)