【正文】 合使用。我開始時先把想到的需要保存的信息制作出幾個表 來，其中包括光盤信息表，用戶信息表，針對著這兩個表在 VB 中分別建立連接。對于光碟分類設(shè)立一個專門的表來儲存信息，用戶可以根據(jù)設(shè)計的需求對光碟類別進(jìn)行添加、修改、刪除，這樣就能夠把各種 光碟分門別類地保存起來。 15 圖 模糊查找 管理軟件中新光碟信息的輸入 只需輸入一次。而在軟件中用戶可以根據(jù)實際需要設(shè)立和修改用戶名和對應(yīng)密碼，編輯子窗口如下： 圖 用戶信息 按確認(rèn)后軟件會把數(shù)據(jù)儲存到對應(yīng)的用戶管理表中。我因為打算用 C 語言編寫單片機程序，所以首先我先去購書中心買了一本有關(guān) C語言入門和單片機教程的書籍來看。我做的最小系統(tǒng)板包括幾個部分，第一是供電電路，是利用 7805 芯片實現(xiàn)的；第二是串口通信電路，小何哥哥說我的設(shè)計需要用到單片機跟 PC 機的通信，比較簡單而且可行的方法是利用串口，只需要一條串口線和 Max232 芯片就可以了；第三部分是單片機的復(fù)位電路；第四部分是調(diào)試口，因為小何哥哥那里有JTAGICE 調(diào)試工具，只需要把單片機對應(yīng)端口按順序引出就可以了。 我很快就把電路焊接好了，可是上電后，我把小何哥哥給我的串口調(diào)試程序下載到芯片后芯片不能正常和 PC機通信，我一下子懵了。 因為這裝置要求的精度非常高，且運用到了高級 的工業(yè)加工技術(shù)，以我現(xiàn)在的知識面 和條件 ，顯然是無法 單獨開展這樣的工作 。在之前檢測方式選擇時，我在網(wǎng)上找到，利用光電管的特性，很容易設(shè)計出一個檢測電路，當(dāng)光電管間有遮擋物時輸出 0V，沒有遮擋物時輸出 5V，電路圖如下圖所示： 20 圖 光電管的檢測電路 但問題是怎么樣令單片機檢測到這些信號呢？我向小何哥哥請教，他給我說了幾個方案，一是可以利用并進(jìn)串出芯片串聯(lián)起來，可是這樣檢測速度就有所限制，二是利用模擬開關(guān)對信號一個一個檢測，但是這樣需要很多 IO 口，而單片機上只有 32 個 IO口，三是利用鎖存器加譯碼芯片。經(jīng)過測試，效果基本滿意。而在實際中， G 是用十六進(jìn)制的 0XFA表示， E 用十六進(jìn)制的 0XFF 表示。當(dāng)知道絲桿每一圈前進(jìn)的距離，加上光盤厚度與間距，就可以計算出對應(yīng)光盤位置所需要的脈沖?？梢钥隙ǎ竭_(dá)這些位置，需要走的脈沖個數(shù)是知道的。 我又對我的控制方法進(jìn)行了改進(jìn)。 經(jīng)過實際檢測，利用以上辦法，能夠很好解決誤差問題，取盤精度基本滿意 。我利用課余時間一點一點地看，老師也把書上的部分內(nèi)容給我進(jìn)行講解，我發(fā)現(xiàn)利用書上的算法，可以解決實際中很多難題。由排列組合的知識可以算出，當(dāng)所需要取光盤個數(shù)為 n時，那么可用的取盤的路徑條數(shù)為 n!，例如，以上所需要取光盤個數(shù)為 7，那個可選的路徑數(shù)目為 5040 條！為了討論方便，我們減小取盤數(shù)目，假設(shè)取盤數(shù)目為 3 個，見如下圖： 圖 需要取３個光盤時表示圖 （ 圓圈表示需要取的光盤，三角形代表當(dāng)前取盤機構(gòu)的位置 ） 可以算出上圖可選的路徑數(shù)目為 3！ =6。 2） 基于回溯法的最短路徑探究 前面提到， 當(dāng)需要取的光盤 個數(shù) 為 n時，可選路徑數(shù)目為 n!，當(dāng)需要取的光盤數(shù)目為 10 個時，可選路徑達(dá)到 10！ =3628800。如果肯定不包含，則跳過對以該結(jié)點為根的子樹的搜索，逐層向其祖先結(jié)點回溯；否則，進(jìn)入該子樹，繼續(xù)按深度優(yōu)先策略搜索。例如從分支（ A， B， C， F， L）表示遍歷順序為（ 1， 2，3， 4），對應(yīng)路徑長度為 5， 3， 7，總共路程為 15。 對 圖 所示的解 空間樹，回溯法找最短路勁時，從解空間樹的根節(jié)點 A 出發(fā)，搜索至 B， C， F， L。從結(jié)點 N 算法返回至結(jié)點 H，Ｄ，然后從Ｄ開始繼續(xù)向縱深搜索至結(jié)點Ｏ。例如，從跟結(jié)點Ａ出發(fā)，其子結(jié)點只有Ｂ，接著尋找Ｂ的子結(jié)點為Ｃ，Ｄ，Ｅ，從Ｂ到他們的距離分別為５，４，５，選取距離最短的結(jié)點為新活動結(jié)點，這里選?。?，如 此類推，得到路徑為（１，３，２，４），其代價為１８。設(shè) best_l 為當(dāng)前問題的最短路徑長度 ， ()li 為其對應(yīng)結(jié) 點間的距離。接著回溯到 D點，生成新的路徑為（ A， B， D， I， O）其路徑長度為 21，比之前的大，非最優(yōu)解。最終，遍歷整個解空間得到最短路徑為（ A,B,C,F,L）搜索光盤順序為（ 1， 2， 3， 4）路徑總長度為 15。 2）自動取拿：當(dāng)想從光碟存放槽中取拿需要的光碟時，在計算機中輸入關(guān)鍵字（如光碟的名字等），用直接或模糊的方法即可在數(shù)據(jù)庫中方便地找到相關(guān)光碟的信息；相應(yīng)點擊選定取出按鈕后，系統(tǒng)自動尋找所要光碟的位置，并將信息發(fā)送到控制板，控制板通過地址選擇，確定光碟的位置，點亮指示光碟位置的指示燈；同時單片 機發(fā)送相應(yīng)的脈沖數(shù)，驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)， 選擇最優(yōu)路徑， 拖動撥盤裝置依次運行到所選擇光碟的位置處，啟動撥盤，將光碟自動撥出存放位置。在門上貼上畫圖，這樣不但更加美觀，而且起到防灰塵，防光照等效果。這樣我想能不能僅僅把光盤的目錄結(jié)構(gòu)通過CDROM 自動保存起來，這樣既方面用戶對內(nèi)容進(jìn)行搜索，而且可以減輕工作人員的工作量。他能夠?qū)崿F(xiàn)對與已經(jīng)注冊的光盤就進(jìn)行讀取，沒有注冊的光盤就進(jìn)行提示。這樣，軟件的實用性就大大增強了。如果采用層疊式綜合設(shè)計模式（這是下一步實用化和產(chǎn)品化的設(shè)計思路），則可以在書柜大小的空間內(nèi)放置 5千到 8千張光碟。 3）用工業(yè)計算機 PC104 作為控制核心， 組成基于網(wǎng)絡(luò)的光盤管理裝置， 提高產(chǎn)品品質(zhì) 。 if(address=8)//分段計算 pluse1=2546*address。 pluse2=1000。 else{ k。//1000 else if(pluse1_count1600) ICR1=0x00A6。 Step=2。=0xfe。 } else{ Step=4。// } }//end else if(step_flag==2) else if(Step==6){ if(pluse1_countpluse1){ //PORTC|=0x01。// PORTC|=0x01。//10hz //test_flag=0。39。39。HFF 48 = StrSen //在用戶每次選中一個或者取消選擇光盤時進(jìn)行的處理 If (0).value 0 Then Sent_Com = Sent_Com + 1 ReDim Preserve StrSen(Sent_Com) StrSen(Sent_Com) = (4).value Else Dim i As Integer For i = 1 To Sent_Com If StrSen(i) = (4).value Then Dim j As Integer If i Sent_Com Then For j = i To Sent_Com StrSen(j) = StrSen(j + 1) Next End If Sent_Com = Sent_Com 1 End If Next End If 光盤掃描功能實現(xiàn)的關(guān)鍵程序 Public Function TreeSearch(ByVal sPath As String, ByVal sFileSpec As String, sFiles() As String) As Long Static FileS As Long 39。 Str(Int(FileLen(sPath amp。存放子目錄名稱 Dim Index As Long Dim num1 As Integer Dim num2 As Integer If Right(sPath, 1) \ Then sPath = sPath amp。39。39。39。 pluse1_count=0。=~0x01。 } }// end else if(step_flag==1) else if (Step==4){ //wait Step=5。 pluse1_count=0。 46 OCR1B=0。//20xx else if(pluse1_count2200) ICR1=0x00B8。 } } //////////////////////////// TCCR1B = 0x12。//初始化脈沖計數(shù)為 0 Step=1。 else if(address=51) pluse1=(2820+18*(address25)/10)*address。 43 其次，感謝華南理工大學(xué)的陳欽昌老師，田聯(lián)房老師，王孝洪老師，何建雄學(xué)長，楊躍學(xué)長，鐘春波學(xué)長、王磊學(xué)長，陳派林學(xué)長，他們都給予了我無私的幫助和指導(dǎo)，使我增長了許多工程專業(yè)技術(shù)知識。裝置經(jīng)進(jìn)一步改進(jìn)后，將申報相關(guān)的專利。該設(shè)計思路的提出是為了幫助人們對光碟進(jìn)行隨意存放和自動查找，減輕人們管理光碟的負(fù)擔(dān)，本項目目前雖然提交的 僅是單元柜系統(tǒng) ,但 完善 后，可以應(yīng)用于圖書館、檔案館、電視臺、廣播電臺、博物館、資料室等需要管理大宗信 息和資料的單位 。 圖 在實現(xiàn)了光盤信息的保存后，另外一個難題就是如何利用所保存的信息復(fù)現(xiàn)光盤的目錄結(jié)構(gòu)。這樣可以防止用戶使用沒經(jīng)過批準(zhǔn)的光盤。 2） 電路設(shè)計 方面 的改進(jìn) 在單層樣機中，光電檢測電路和指示燈是做在同一個電路板上的，加 上必要的芯片，這個電路板占的面積比較大，降低了空間使用效率。 1） 機械結(jié)構(gòu) 方面 的改進(jìn) 在單層光碟存取裝置成功設(shè)計出來的基礎(chǔ)上，我設(shè)計出了 兩 層的光碟存取裝置。 實驗證明，通過以上算法優(yōu)化，可以準(zhǔn)確尋找最短路徑，并顯著提高路徑的搜索效率。得到路徑為（ A,B,C,F,L）其路徑總長度為 15，比當(dāng)前 *_best l 要少，于是令 *_best l =15，當(dāng)前的比較值 * min_best l l? 變?yōu)?12。1 ()ji li??為當(dāng)前正在搜索的路徑總長度。把它作為目前的剪枝標(biāo)準(zhǔn)值，在接下來的回溯搜索過程中，只要發(fā)現(xiàn)當(dāng)前分支的總路程大于 18，就可以停止對其子結(jié)點的搜索了。 5） 算法的改進(jìn) 從以上可以看到，回溯法搜索過程中，需要對整個解空間進(jìn)行搜索，而在實際中，往往有些結(jié)點顯然不能生成最優(yōu)解，所以可以采用有效的策略避免無效搜索，提高回溯法的搜索效率。從葉結(jié)點 L 返回至最近活動結(jié)點 F 處。這個開始結(jié)點成為活結(jié)點，同時成為當(dāng)前的擴(kuò)展結(jié)點。 29 3） 問題的解空間 用回溯法解問題時，應(yīng)該明確定義問題的解空間。這里 采用回溯法來實現(xiàn)。在本 算法中， 定義光盤之間的距離為 28 1 2 1 2L | | | |x x y y? ? ? ?,其中 ( , )iixy 是以裝置一個端點為原點時，第 i個光盤的坐標(biāo)，由于實際中不可能測量每 個光盤到原點的位置，我們利用光盤存放的位置信息作為坐標(biāo)。書本讓我理解了什么叫做樹，什么是圖，如何對樹進(jìn)行遍歷，如何尋找最小生成樹等。若使用者 一次 要取的盤很多 時 ，這樣的操作 就 很浪費時間。 原來的 K 在同一段范圍內(nèi)是不變的，現(xiàn)在我把它改為一個動態(tài)值， 定義脈沖計算公式為 *( ( ))iiP k k x x x? ? ? ?，其中 x 為需要取的光盤位置， 24 ix 為目標(biāo)光盤所在分段區(qū)域的起點坐標(biāo)， ik 為它的斜率，定義為 iiyi xk? ， *k 為當(dāng)前分段中斜率的變化率，其定義為 11* iikkxxk ?????， 1,iixx? 為對應(yīng)分段起始和結(jié)束端點坐標(biāo)， 1,iikk? 為他們對應(yīng)的斜率。這種方法計算脈沖的表達(dá)式為 1 ()i i iP P K x x?? ? ? ?，其中， iP 是當(dāng)前需要取的光盤所在分段區(qū)域中起點位置所對應(yīng)的脈沖數(shù)， ix 是其坐標(biāo)位置。 0l 為絲桿每一圈的前進(jìn)距離，因為我們每一圈需要 200 個脈沖，那么， 0/200l 就是每個脈沖前進(jìn)的距離。利用它可以很方便地對串口發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，這樣就可以在沒有與單片機控制系統(tǒng)連接下也可以對軟件進(jìn)行調(diào)節(jié)。 整個 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 設(shè)置 控制 命令格式 PC 作為整個系統(tǒng)的控制中心，在設(shè)計中要解決的一個重點是如何利用軟件控制整套系統(tǒng) 。所以我采 用了第三種方案。 按照設(shè)計 和加工 的樣式， 模型由三部分組成，第一部分是光盤存放架 子，光盤可以豎著放到架子上；第二部分是絲桿和螺母組成的運動部分，一個步進(jìn)電機帶動著絲桿轉(zhuǎn)動而讓另外一個步進(jìn)電機橫向移動，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定位置時，另外一個步進(jìn)電機運作，帶動一個撥盤把光盤從架子上推出來。最后發(fā)現(xiàn)原來是有一條線沒有連接好。焊接電路真是一個細(xì)致活，小何哥哥說假如某個地方短路就很容易把芯片給燒了。他 建議我用 AVR 的單片機來做，因為這款單片機入門資料比較多，而且價格便宜，使用方便 ，而且他對AVR 比較了解。我設(shè)想中是利用電腦直接控制電機和接受信號就可以了。 圖 新光碟信息輸入窗口 第二種途徑是用戶自己在對應(yīng)分類的圖書列表中直接按添加按鈕添加新的信息。 具體實現(xiàn)效果如下： 圖 分類