【文章內(nèi)容簡介】 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15 液晶顯示原理圖 本設(shè)計中只用液晶的寫操作，如圖16所示，液晶寫數(shù)據(jù)（rs=1）、寫命令（rs=0）操作時序圖。圖16 液晶寫操作時序圖 寫命令指令用于液晶功能設(shè)置、清屏、顯示開關(guān)控制、輸入方式設(shè)置、數(shù)據(jù)寫入地址設(shè)置等。 本設(shè)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。串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。本設(shè)計采用異步通信：串口通訊基本方式之一。串口通信過程原理如圖17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。串口接收數(shù)據(jù)時：按照先接收低位后接收高位的順序進入右移移位寄存器，一次接收完后之后，移位寄存器的值存入SBUF，等待CPU使用。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：地線，發(fā)送，接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)，通信中兩個字符之間的時間間隔是不固定的，而在一個字符內(nèi)各位的時間間隔是固定的。字符由起始位(start bit)、數(shù)據(jù)位(data bit)、奇偶校驗位(parity)和停止位(stop bit)組成。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、起始位、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。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)。它表示每秒鐘傳送的bit的個數(shù)。我們提到的時鐘周期就是指波特率，例如如果協(xié)議需要9600波特率，那么時鐘是9600Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為9600Hz。波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置很近的儀器間的通信。 ：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。：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(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。例如，標準的ASCII碼是0～127（7位）。擴展的ASCII碼是0～255（8位）。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)。每個包是指一個字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位。由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取（串口工作方式選擇）。 ：用于表示單個包的最后一位。典型的值為1。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。停止位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢。 ：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當然沒有校驗位也是可以的。對于偶和奇校驗的情況，串口會設(shè)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。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗。這樣使得接收設(shè)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。串口工作方式有四種，本設(shè)計采用串口工作方式1，一幀信息為10位。波特率設(shè)置9600。4 下位機電路實現(xiàn)：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(guān)機鍵，4*4鍵盤中的乘號相當于設(shè)備工作異常報警鍵。多機串口通信過程：若要實現(xiàn)多機實時控制，PC機向單片機發(fā)送地址，各單片機檢查是否PC機選擇的是自己，如果選擇自己，就將發(fā)送標志位置“1”，匹配下位機發(fā)送完數(shù)據(jù)后，發(fā)送標志位清零，這樣保證了一段時間間隔內(nèi)PC機只與一個單片機進行通信，可以防止接收到別的下位機發(fā)送的數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)傳輸錯誤和混亂，而PC機需在短時間間隔內(nèi)，不停的循環(huán)發(fā)送所有下位機的地址，并為保證其PC機采樣過快，下位機還沒來得及發(fā)送，它就選擇了別的下位機，解決方法是可使單片機發(fā)送數(shù)據(jù)同時將此單片機地址也一起發(fā)送。 圖18 硬件仿真圖2. 硬件仿真結(jié)果如圖19所示：圖19 硬件仿真圖結(jié)論：滿足系統(tǒng)功能簡述中的要求（見第14頁），串口工作正常，N位數(shù)時，發(fā)送N位數(shù)據(jù)，發(fā)送接收數(shù)據(jù)對照表如表2所示。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 3 834 84 5 856 86 7 878 88 9 89軟件仿真調(diào)試：本設(shè)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。，為了觀察發(fā)送數(shù)據(jù)情況，需將發(fā)送標志位置“1”，燒錄程序時，再將其置為“0”。，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。如圖20所示，進行虛擬終端設(shè)置，然后在仿真軟件運行時，左鍵虛擬終端的“Virtual Terminal”，彈出“Virtual Terminal”顯示界面，左鍵勾選“Hex Display Mode”設(shè)置虛擬終端結(jié)果顯示模式即可。圖20 Virtual Terminal屬性設(shè)置硬件調(diào)試：1．液晶不顯示問題：由于液晶背光調(diào)節(jié)電阻設(shè)置不當，調(diào)節(jié)其滑動變阻器即可。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。結(jié)論： 1. 打開串口時，如果上位機發(fā)送內(nèi)容不為單片機地址則下位機不發(fā)送數(shù)據(jù)，接收區(qū)不顯示任何數(shù) 據(jù)；2. 打開串口時，如果上位機發(fā)送內(nèi)容為單片機地址則下位機發(fā)送數(shù)據(jù)；3. 在第二部的基礎(chǔ)上，按鍵加時，發(fā)送數(shù)據(jù)在原來顯示數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上加“1”；4. 在第二部的基礎(chǔ)上，按鍵減時，發(fā)送數(shù)據(jù)在原來顯示數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上減“1”；5 上位機軟件實現(xiàn)為了保證人機界面高效和易學易用，通常遵循以下四條原則：1． 兼容性：即軟件界面設(shè)計與用戶的期望之間應(yīng)達到匹配。包括用戶兼容性、任務(wù)兼容性、產(chǎn)品兼容性和操作流程兼容性等。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。上位機的車間計件報表軟件界面如圖21所示（上位機軟件開發(fā)由VB編程實現(xiàn)）。 圖21 上位機的車間計件報表軟件界面計算機串口通信技術(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行數(shù)據(jù)采集與行為控制。Microsoft Communications Control(MSComm)是微軟提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，其實際上是Windows API函數(shù)的有機集成，通過對此控件的屬性和事件進行編程，我們即可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？紤]到工作人員基本情況中的主鍵與端口號是配對的，所以本設(shè)計只完成了正確端口號與匹配下位機實時通信時的情況（多機通信可以通過判斷選擇地址的數(shù)值，改變工作人員基本情況以及工作情況中的內(nèi)容）。1. 由于本設(shè)計只制作了單個下位機，為免除麻煩提前將此下位機對應(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(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．軟件的菜單項設(shè)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。如果打開記事本，操作員可手動輸入記錄的備注等情況；若點擊保存則在c:\，將工號、工作任務(wù)、姓名、實際完成及內(nèi)容保存，并且每點擊一次，記錄就增多一條；若點擊退出，顯示關(guān)機動畫；若點擊幫助，顯示幫助對話框界面。圖22 文件菜單項6設(shè)計結(jié)果下位機設(shè)計結(jié)果（如圖23，,24所示）：圖23 下位機工作于設(shè)備 圖24 下位機工作于設(shè)備正常時上位機設(shè)計結(jié)果（如圖2227所示）圖25 上位機工作正常圖26 保存數(shù)據(jù)提示界面圖27 發(fā)送報警信號7總結(jié)本設(shè)計總體滿足系統(tǒng)功能簡介（見第14頁）。本設(shè)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(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，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)。本設(shè)計的缺點：，故工人的工作量依然很大； ，故需要傳輸線，造成車間布線復雜，而且為使電路簡單采用的MAX232 直接與PC機串口相連，使得接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，傳輸速率較低，接口使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱，傳輸距離受限。本設(shè)計的改進：；，自動檢測工件數(shù)目；，下位機將數(shù)據(jù)地址信息傳送上位機。致謝 參考文獻[1]白鵬， [M].西安:西安交通大學出版社,2002.[2]陳偉元，[J].計算機工程與應(yīng)用, 2010, 46(25):61～63.[3]方旭明，[M].北京:人民郵電出版社,2004.[4]范逸之， Basic與RS232串行通訊控制[M].北京:清華大學出版社,2002.[5]龔沛曾，楊志強， [M].北京:高等教育出版社,2007.[6]胡小虹，李見為，[J].重慶大學學報,2004,27(9):26～28.[7][M].北京:科學出版社,1993.[8]Klaus 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The high processing speed and enhanced peripheral set of these microcontrollers make them suitable for such highspeed eventbased applications. However, these critical application domains also require that these microcontrollers are highly reliable. The h