【正文】 本設(shè)計(jì)的改進(jìn)： ； ，自動(dòng)檢測(cè)工件數(shù)目； 機(jī)循環(huán)發(fā)送需檢測(cè)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(cè)設(shè)備工作情況，使生產(chǎn)車間的效率和安全有所提高； ，簡(jiǎn)單易學(xué)，發(fā)送接收數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單； ，成本低，工作穩(wěn)定，無誤差出現(xiàn)。如果打開記事本，操作員可手動(dòng)輸入記錄的備注等情況；若點(diǎn)擊保存則在 c:\，將工號(hào)、工作任務(wù)、姓名、實(shí)際完成及內(nèi)容保存，并且每點(diǎn)擊一次，記錄就增多一條；若點(diǎn)擊退出，顯示關(guān)陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 17 頁 共 44 頁 機(jī)動(dòng)畫；若 點(diǎn)擊幫助，顯示幫助對(duì)話框界面。 軟件功能說明 考慮到工作人員基本情況中的主鍵與端口號(hào)是配對(duì)的，所以本設(shè)計(jì)只 完成了正確端口號(hào)與匹配下位機(jī)實(shí)時(shí)通信時(shí)的情況（多機(jī)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）。 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。 2． 一致性：指軟件界面的各同類界面(如對(duì)話框 )的組成要素和具有相似性； 3． 簡(jiǎn)明性：指界面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。 結(jié)論： 1. 打開串口時(shí)，如果上位機(jī)發(fā)送內(nèi)容不為單片機(jī)地址則下位機(jī)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(shí)，如果上位機(jī)發(fā)送內(nèi)容為單片機(jī)地址則下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)； 3. 在第二部的基礎(chǔ)上，按鍵加時(shí)，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(shí) ，發(fā)送數(shù)據(jù)在原來顯示數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上減“ 1”； 圖 20 Virtual Terminal 屬性設(shè)置 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 16 頁 共 44 頁 5 上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn) 軟件界面設(shè)計(jì)原則 為了保證人機(jī)界面高效和易學(xué)易用，通常遵循以下四條原則： 1． 兼容性：即軟件界面設(shè)計(jì)與用戶的期望之間應(yīng)達(dá)到匹配。 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(dāng)，調(diào)節(jié)其滑動(dòng)變阻器即可。 ，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。 表 2 串口發(fā)送虛擬終端接收對(duì)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。 多機(jī)串口通信過程：若要實(shí)現(xiàn)多機(jī)實(shí)時(shí)控制， PC 機(jī)向單片機(jī)發(fā)送地址， 各單片機(jī)檢查是否 PC機(jī)選擇的是自己，如果選擇自己，就將發(fā)送標(biāo)志位置“ 1”，匹配下位機(jī)發(fā)送完數(shù)據(jù)后，發(fā)送標(biāo)志位清零，這樣保證了一段時(shí)間間隔內(nèi) PC 機(jī)只與一個(gè)單片機(jī)進(jìn)行通信，可以防止接收到別的下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤和混亂，而 PC 機(jī)需在短時(shí)間間隔內(nèi)，不停的循環(huán)發(fā)送所有下位機(jī)的地址，并為保證其 PC 機(jī)采樣過快，下位機(jī)還沒來得及發(fā)送，它就選擇了別的下位機(jī)，解決方法是可使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)將此單片機(jī)地址也一起發(fā)送。波特率設(shè)置 9600。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。對(duì)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。有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低。停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。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(tái)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。 ：用于表示單個(gè)包的最后一位。每個(gè)包是指一個(gè)字節(jié)，包括開始 /停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。擴(kuò)展的ASCII 碼是 0～ 255（ 8 位）。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。波特率和距離成反比。我們提到 的 時(shí)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(shí)鐘是 9600Hz。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配： ：對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，雙方 必須對(duì)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)。 其他線用于握手，但是不是必須的。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(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù) ， 通信中兩個(gè)字符之間的時(shí)間間隔是不固定的，而在一個(gè)字符內(nèi)各位的時(shí)間間隔是固定的。 典型地，串口用于 ASCII 碼字符的傳輸。 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。 本設(shè)計(jì)采用 異步通信：串口通訊基本方式之一。 串口按位（ bit）發(fā)送和接收字節(jié)。 圖 16 液晶寫操作時(shí)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。 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?jī)蓚€(gè)電極間電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，引起液晶分子扭曲向列的電場(chǎng)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。鍵值表如表 1 所示。 在按鍵時(shí)，被安鍵的簧片總會(huì)出現(xiàn)輕微抖動(dòng)的現(xiàn)象，此抖動(dòng)時(shí)間通常 會(huì)持續(xù) 10ms左右，因此 CPU 在按鍵抖動(dòng)期間，掃描鍵盤必然會(huì)得到錯(cuò)誤的行值和列值，最好的辦法是檢測(cè)有鍵按下時(shí)，延時(shí) 20ms 在進(jìn)行鍵值對(duì)比。 2． 按鍵消抖 硬件消抖：使用鎖存器或者施密特觸發(fā)器整波。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(cè) P1口高位四位的電平變化，就可完成第一行鍵盤掃描過程。 4. 在第三步的基礎(chǔ)上，如果工人工號(hào)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(hào)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(hào)，開始工作。 結(jié)論： 綜上所述，上位機(jī)下位機(jī)通信部分采用串口通信。 目前主流的軟件和硬件平臺(tái)均不提供對(duì)藍(lán)牙的支持，這使得藍(lán)牙的應(yīng)用成本升高，普及難度增大 ，再加上ISM 頻段是一個(gè)開放頻段，可能會(huì)受到諸如微波爐、無繩電話、科研儀器、工業(yè)或醫(yī)療設(shè)備的干擾 。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。 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(duì)串行口的初始化和數(shù)據(jù)的輸入、輸出工作。轉(zhuǎn)換后的串行信號(hào) TXD、 RXD直接與 PC 機(jī)的串行口 連接。在此電路中，采用 MAX232 實(shí)現(xiàn) TTL邏輯電平和 RS232電平之間的相互轉(zhuǎn)換。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。其原理框圖見圖 10。因此采用一種以 MAX232 為核心的通信接口電路。因此 ， 自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件安裝在上 位機(jī)上 ，而通信程序作為自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的一部分也安裝在 上位機(jī) 上 ， PC 機(jī)和單片機(jī)之間就有著大量的數(shù)據(jù)交換。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(chǎng)控制。 4． 中斷模塊；負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包和事件包的接收和發(fā)送。根據(jù)藍(lán)牙芯片返回的事件狀態(tài)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的事務(wù)進(jìn)行調(diào)度，跳轉(zhuǎn)到返回事件處理模塊中。初始化藍(lán)牙 芯片 以及各 狀態(tài)變量，包括 ΠFO、中斷寄存器和傳輸波特率等。 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。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁 共 44 頁 藍(lán)牙軟件使用 BlueStack 編程，完成初始化、連接等功能。可以從藍(lán)牙的 HOI發(fā)向主機(jī)，也可以從主機(jī)發(fā)向藍(lán)牙的 Hal。從藍(lán)牙的 HOI 發(fā)向主機(jī)。從主 機(jī)發(fā)向藍(lán)牙的 HOI。主機(jī)和 HCI 之間共有以下 3種類型數(shù)據(jù)。 HOI 為主機(jī)提供了訪問微處 理器、鏈路管理器以及硬件狀態(tài)和控制寄存器的各種命令接口。鏈路管理器驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)了鏈路管理協(xié)議（ LMP），負(fù)責(zé)處理底層鏈路控制與藍(lán)牙基帶接口，該固件支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。 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 。主機(jī)控制接口層（ HCI）是藍(lán)牙協(xié)議中軟硬件之間的接口，它提供了一個(gè)調(diào)用基帶、鏈路管理、狀態(tài)和控制寄存器等硬件的統(tǒng)一命令接口。服務(wù)發(fā)現(xiàn) 協(xié)議層為上層應(yīng)用程序提供一種機(jī)制來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可用的服務(wù)及其特性。 圖 8 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接流程 軟件： 中間協(xié)議層包括邏輯鏈路控制和適應(yīng)協(xié)議、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議、串口仿真協(xié)議和電話通信協(xié)議。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 ?；鶐ж?fù)責(zé)跳頻以及藍(lán)牙數(shù)據(jù)和信息幀的傳輸。 包括無線跳頻（ RF）、基帶（ BB）和鏈路管理（ LM）。 上位機(jī)下位機(jī)通信部分 功能： 以計(jì)算機(jī)為控制中心的數(shù)據(jù)監(jiān)控自動(dòng)化控制系統(tǒng) ，使控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)可以充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和管理功能， 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、處理、存儲(chǔ)，從而簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理過程 ，使 企業(yè)管理系統(tǒng) 更加完善、更加強(qiáng)大、更加完美 ； 無線藍(lán)牙 藍(lán)牙技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三大部分：底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應(yīng)用。 鍵盤按鍵： 優(yōu)點(diǎn)：硬件電路簡(jiǎn)單，調(diào)試簡(jiǎn)單、控制方便、成本低； 缺點(diǎn)：不能自動(dòng)識(shí)別記錄數(shù)目，需要工人按鍵才可完成。 按鍵開關(guān) 硬件： 通過按鍵接低電平，“ 0”表示檢驗(yàn)到一件物品，“ 1”表示為檢驗(yàn)到物品。峰值檢波電路的要點(diǎn)是阻容元件的時(shí)間常數(shù) 遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)的脈 寬。 峰值檢波電路及整形：峰值檢波電路由二極管和低通濾波串聯(lián)而成。 VD1需要 限流電阻。只有當(dāng)手阻擋時(shí)，將 VD1發(fā)出的紅外線脈沖反射回去， VD2才能接收到。 VD1在多諧振蕩器驅(qū)動(dòng)下發(fā)射 332Hz的方波脈沖調(diào)制的紅外線 脈沖。整個(gè)電路均使用 5V直流穩(wěn)壓電源為各單元電路供電。 555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生約 330赫茲的方波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管 VD1發(fā)射紅外線脈沖。計(jì)數(shù)范圍可 以 擴(kuò)展。當(dāng)有物 體 擋住紅 外光時(shí)，接收管沒有接收到紅外信號(hào)，放大器將輸