【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0…………14000100200110002010000020200000表34 通信地址轉(zhuǎn)換表通信地址實(shí)驗(yàn)室學(xué)生臺(tái)狀態(tài)3Byte11Byte4Byte1 Byte001綜合實(shí)驗(yàn)1室01臺(tái)0…………030綜合實(shí)驗(yàn)1室30臺(tái)0…………81綜合實(shí)驗(yàn)3室01臺(tái)0…………120綜合實(shí)驗(yàn)3室40臺(tái)0131教師臺(tái)01臺(tái)0…………140教師臺(tái)10臺(tái)0200學(xué)生臺(tái)廣播廣播0201教師臺(tái)廣播廣播0202全局廣播廣播0管理員除了以上兩個(gè)表（表31和表3表33和表34），還需要編寫教師信息表（表35）和能開(kāi)實(shí)驗(yàn)表（表36）。這兩張表轉(zhuǎn)接臺(tái)需要傳輸給教師臺(tái)，教師臺(tái)鏈接兩表實(shí)現(xiàn)教師登錄或注銷。表35 教師信息表教師姓名教師職稱說(shuō)明2Byte2Byte24Byte01011010202102030310304041040505105………教師信息表中的說(shuō)明一項(xiàng)因?yàn)閮?nèi)容不一定性，所編寫的不是數(shù)字代號(hào)而是漢字，所以可能蘊(yùn)含的信息量很大。表36 能開(kāi)實(shí)驗(yàn)表年級(jí)實(shí)驗(yàn)分類實(shí)驗(yàn)名稱2Byte2Byte2Byte010201020202030103040504050505………以上四張表都是需要管理員在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前利用計(jì)算機(jī)編寫的基本實(shí)驗(yàn)相關(guān)信息，再以TXT文檔的格式通過(guò)串行口向轉(zhuǎn)接臺(tái)傳輸。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，在系統(tǒng)進(jìn)行通信的過(guò)程中轉(zhuǎn)接臺(tái)對(duì)接受的信息會(huì)進(jìn)行存儲(chǔ)處理，再生成兩張信息表：在線教師表（表37）、過(guò)程記錄表（表38）。轉(zhuǎn)接臺(tái)在接受到學(xué)生臺(tái)的查詢請(qǐng)求時(shí)，需要把在線教師表（表37）傳輸給學(xué)生臺(tái)。表37 在線教師表實(shí)驗(yàn)名稱課程名稱教師姓名教師臺(tái)教師位置2Byte2Byte2Byte2Byte4Byte020101010000020202020202010303030303050404040404050505050505…………而過(guò)程記錄表（表38）是為了方便管理員通過(guò)轉(zhuǎn)接臺(tái)來(lái)查詢實(shí)驗(yàn)過(guò)程情況，分析實(shí)驗(yàn)效果、實(shí)驗(yàn)質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)難度、學(xué)生實(shí)驗(yàn)的理解及教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的參與程度。表38 過(guò)程記錄表實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)臺(tái)呼叫時(shí)間服務(wù)時(shí)間2Byte2Byte5Byte5Byte01018：338：5001028：429：1201039：109：20050414：4214：50 通信協(xié)議通信接口：采用有線RS232接口和無(wú)線SPI接口，一個(gè)中心轉(zhuǎn)接臺(tái)最多可以連接140個(gè)終端，其中包括學(xué)生臺(tái)和教師臺(tái)，學(xué)生臺(tái)可以為128個(gè)，其余為教師終端。通信協(xié)議：采用主從方式，轉(zhuǎn)接臺(tái)為主機(jī)，通過(guò)輪詢與學(xué)生臺(tái)通信，下行數(shù)據(jù)廣播，學(xué)生臺(tái)選擇性接收，學(xué)生臺(tái)的信息發(fā)送在輪詢窗口內(nèi)完成。地址1—128 為學(xué)生臺(tái)物理地址。130140為教師臺(tái)地址。200學(xué)生臺(tái)廣播地址、201為教師臺(tái)廣播地址，202位全局廣播地址 信息幀結(jié)構(gòu)：表39信息幀結(jié)構(gòu)表起始符地址命令字信息長(zhǎng)度信息內(nèi)容結(jié)束符$1140CS0CT60Xbb0102…信息幀包含1Byte的起始符，3Byte的地址，3Byte的命令字，2Byte的信息長(zhǎng)度，0到246 Byte的信息內(nèi)容，和1Byte的結(jié)束符。整個(gè)信息幀最多256個(gè)Byte。轉(zhuǎn)接臺(tái)接受到一個(gè)這樣的信息幀后，檢測(cè)到 $ 符號(hào)就開(kāi)始接受信息，收到 或沒(méi)接受到信息超時(shí)（20ms）則停止接受并存儲(chǔ)已接受到的信息。存儲(chǔ)信息完成后，轉(zhuǎn)接臺(tái)先從中提取前3個(gè)Byte，查詢信息來(lái)源。再提取隨后3個(gè)Byte，查看命令字，了解對(duì)方的信息要求，明白自己要完成的任務(wù)。從第9個(gè)Byte開(kāi)始提取信息內(nèi)容（如果信息幀中含有信息內(nèi)容），完成相關(guān)處理。在系統(tǒng)整個(gè)通信流程中所用到的命令字如表310所列： 表310命令字表序號(hào)命令字方向功能說(shuō)明學(xué)生臺(tái)發(fā)起的通信1CS0C→S轉(zhuǎn)接臺(tái)已收到學(xué)生臺(tái)的命令每次接受信息后回復(fù)一個(gè)確認(rèn)信息2CS1C→S轉(zhuǎn)接臺(tái)輪詢學(xué)生臺(tái)狀態(tài)輪訓(xùn)學(xué)生臺(tái)狀態(tài)，標(biāo)記可運(yùn)行的學(xué)生臺(tái)3SC1S→C學(xué)生臺(tái)回復(fù)開(kāi)機(jī)確認(rèn)4CS2C→S轉(zhuǎn)接臺(tái)向?qū)W生臺(tái)廣播名稱代號(hào)對(duì)照表每次學(xué)生臺(tái)開(kāi)機(jī)都廣播（學(xué)生臺(tái)每次關(guān)機(jī)都消除記憶）5SC3S→C學(xué)生臺(tái)請(qǐng)求轉(zhuǎn)接臺(tái)傳輸在線教師表信息每次學(xué)生臺(tái)需要查詢?cè)诰€教師時(shí)，都需重新請(qǐng)求6CS3C→S轉(zhuǎn)接臺(tái)向?qū)W生臺(tái)傳輸在線教師表信息傳輸最新更新的在線教師表信息7SC4S→C學(xué)生臺(tái)向教師臺(tái)請(qǐng)求服務(wù)8CT4C→T轉(zhuǎn)接臺(tái)向教師臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)學(xué)生臺(tái)的服務(wù)請(qǐng)求9SC5S→C學(xué)生臺(tái)取消服務(wù)請(qǐng)求10CT5C→T轉(zhuǎn)接臺(tái)向教師臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)學(xué)生臺(tái)的取消請(qǐng)求要求教師臺(tái)刪除該學(xué)生排隊(duì)列表教師臺(tái)發(fā)起的通信11CT0C→T轉(zhuǎn)接臺(tái)已收到教師臺(tái)的命令12TC1T→C教師臺(tái)請(qǐng)求轉(zhuǎn)接臺(tái)傳輸4張表信息教師臺(tái)初次開(kāi)機(jī)和轉(zhuǎn)接臺(tái)基本信息有更新時(shí)13CT1C→T轉(zhuǎn)接臺(tái)向教師臺(tái)傳輸所有表信息所有表信息：實(shí)驗(yàn)臺(tái)地址轉(zhuǎn)換表、名稱代號(hào)對(duì)照表、教師信息表和能開(kāi)實(shí)驗(yàn)表14TC2T→C教師登錄教師臺(tái)鏈接教師信息和能開(kāi)實(shí)驗(yàn)信息，生成在線教師信息并向轉(zhuǎn)接臺(tái)傳輸15CT2C→T教師登錄確認(rèn)轉(zhuǎn)接臺(tái)在在線教師表中添加該教師信息16TC3T→C立刻服務(wù)教師臺(tái)要立刻回復(fù)學(xué)生臺(tái)的服務(wù)請(qǐng)求17CS3C→S立刻服務(wù)轉(zhuǎn)接臺(tái)向?qū)W生臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)教師臺(tái)的服務(wù)請(qǐng)求回復(fù)18TC4T→C稍后服務(wù)19CS4C→S稍后服務(wù)若學(xué)生臺(tái)沒(méi)有收到服務(wù)請(qǐng)求回復(fù)，可重發(fā)請(qǐng)求20TC5T→C取消服務(wù)確認(rèn)教師臺(tái)刪除該學(xué)生排隊(duì)21CS5C→S取消服務(wù)確認(rèn)22TC6T→C教師注銷教師臺(tái)向轉(zhuǎn)接臺(tái)要求在在線教師表中消除該教師23CT6C→T教師注銷確認(rèn)轉(zhuǎn)接臺(tái)在在線教師表中注銷該教師信息注： C：Center表示轉(zhuǎn)接臺(tái)；S：Students表示學(xué)生臺(tái)；T：Teachers表示教師臺(tái)；C→S：表示信息由轉(zhuǎn)接臺(tái)發(fā)出給學(xué)生臺(tái)，“→”表示方向。例如教師臺(tái)的登錄流程:表311教師臺(tái)登錄信息幀起始符地址命令字信息長(zhǎng)度信息內(nèi)容結(jié)束符$133TC20XF202010101轉(zhuǎn)接臺(tái)接受到一個(gè)如表311所示的信息幀，接受存儲(chǔ)該信息后，轉(zhuǎn)接臺(tái)會(huì)馬上回復(fù)一個(gè)信息已接受的信息。此種信息幀不包含的信息內(nèi)容，轉(zhuǎn)接臺(tái)媒接受到一個(gè)信息到會(huì)回復(fù)該種信息以表示信息收到，其信息幀格式如表312所示。表312信息接受確認(rèn)幀起始符地址命令字信息長(zhǎng)度結(jié)束符$133CT00XA0轉(zhuǎn)接臺(tái)發(fā)出信息接受確認(rèn)后，再回頭檢測(cè)已存儲(chǔ)信息的地址字節(jié)段發(fā)現(xiàn)信息是有03號(hào)教師臺(tái)發(fā)出的，再檢測(cè)到命令字段是TC2，可知是持有03號(hào)的教師要求登錄，隨后檢測(cè)其信息內(nèi)容段，將數(shù)字代號(hào)轉(zhuǎn)換翻譯得知是教授課程設(shè)計(jì)、電裝實(shí)習(xí)的張三老師要求登錄。在在線教師表中添加該條在線教師信息，完成該教師的登錄。隨后向03號(hào)教師臺(tái)發(fā)送登錄確認(rèn)信息幀。 表313登錄確認(rèn)幀起始符地址命令字信息長(zhǎng)度結(jié)束符$133CT20XA0 第四章 硬件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接臺(tái)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖41所示，系統(tǒng)由5個(gè)部分構(gòu)成，ATmega128 CPU核心板、顯示屏LCD12864位獨(dú)立按鍵、RS232串口和無(wú)線通信模塊nRF905。圖41 硬件結(jié)構(gòu)圖 ATmega128 CPU核心板 ATmega128為基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS微處理器。由于其先進(jìn)的指令集以及單周期指令執(zhí)行時(shí)間， ATmega128的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元(ALU) 相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的復(fù)雜指令集微處理器高10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。 ATmega128 具有如下特點(diǎn)：128K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash( 具有在寫的過(guò)程中還可以讀的能力，即RWW)、4K字節(jié)的EEPROM、4K字節(jié)的SRAM、53個(gè)通用I/O 口線、32個(gè)通用工作寄存器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC、4個(gè)靈活的具有比較模式和PWM功能的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器(T/C)、兩個(gè)USART、面向字節(jié)的兩線接口TWI、8通道10 位ADC( 具有可選的可編程增益)、具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器、SPI 串行端口、與IEEE 規(guī)范兼容的JTAG 測(cè)試接口( 此接口同時(shí)還可以用于片上調(diào)試)，以及六種可以通過(guò)軟件選擇的省電模式?？臻e模式時(shí)CPU停止工作，而SRAM、T/C、SPI端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作，寄存器的內(nèi)容則一直保持；省電模式時(shí)異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，以允許用戶維持時(shí)間基準(zhǔn)，器件的其他部分則處于睡眠狀態(tài)；ADC噪聲抑制模式時(shí)CPU和所有的I/O模塊停止運(yùn)行，而異步定時(shí)器和ADC繼續(xù)工作，以減少ADC轉(zhuǎn)換時(shí)的開(kāi)關(guān)噪聲； Standby 模式時(shí)振蕩器工作而其他部分睡眠，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力；擴(kuò)展Standby 模式則允許振蕩器和異步定時(shí)器繼續(xù)工作。圖42 ATmega128管腳圖 器件是以Atmel的高密度非易失性內(nèi)存技術(shù)生產(chǎn)的。片內(nèi)ISP Flash可以通過(guò)SPI接口、通用編程器，或引導(dǎo)程序多次編程。引導(dǎo)程序可以使用任何接口來(lái)下載應(yīng)用程序到應(yīng)用Flash存儲(chǔ)器。在更新應(yīng)用Flash存儲(chǔ)器時(shí)引導(dǎo)Flash區(qū)的程序繼續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)RWW操作。通過(guò)將8位RISC CPU與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash 集成在一個(gè)芯片內(nèi)，ATmega128為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的方案。ATmega128 AVR有整套的開(kāi)發(fā)工具，包括C編譯器，宏匯編，程序調(diào)試器/仿真器和評(píng)估板。 顯示屏LCD12864概述帶中文字庫(kù)的LCD128X64 是一種具有4 位/8 位并行、2 線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊。其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16 點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8 點(diǎn)ASCII 字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示84 行1616 點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。圖43 LCD12864硬件連接圖LCD12864在地址的排列上是分為上、下半屏來(lái)顯示的，上半屏橫向的列地址（X）是0－7(00h07h)，下半屏的列地址是8－15(08h 0fh)。而每個(gè)一地址都可寫入兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，它們是按高位在前低位在后排列的。垂直方向上的地址（Y）上半屏是0－31(00h1fh)，下半屏的 Y地址仍是0－31(00h1fh)，可以看出，它的地址排列方式還是將下半屏接在上半屏后面的，因此這塊LCD12864，雖然在點(diǎn)陣的物理排列上是 12864，但在地址排列上，它卻是塊25632。