【正文】 本設(shè)計的改進： ； ，自動檢測工件數(shù)目； 機循環(huán)發(fā)送需檢測的下位機地址，下位機將數(shù)據(jù)地址信息傳送上位機。 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(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)。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)陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 17 頁 共 44 頁 機動畫；若 點擊幫助，顯示幫助對話框界面。 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）。 圖 21 上位機的車間計件報表軟件界面 基于 VB 的串口通信設(shè)計 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。 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性（如提供可逆操作）和防護性。 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”； 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 上位機軟件實現(xiàn) 軟件界面設(shè)計原則 為了保證人機界面高效和易學(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。 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(biāo)志位置“ 1”，匹配下位機發(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。波特率設(shè)置 9600。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。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。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。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。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。 ：用于表示單個包的最后一位。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。擴展的ASCII 碼是 0～ 255（ 8 位）。當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)的值是 7 和 8 位。 ： 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。波特率和距離成反比。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。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)。 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。 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：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。 本設(shè)計采用 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，靠兩個電極間電場驅(qū)動，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。鍵值表如表 1 所示。 在按鍵時，被安鍵的簧片總會出現(xiàn)輕微抖動的現(xiàn)象，此抖動時間通常 會持續(xù) 10ms左右，因此 CPU 在按鍵抖動期間，掃描鍵盤必然會得到錯誤的行值和列值，最好的辦法是檢測有鍵按下時，延時 20ms 在進行鍵值對比。 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 口高四位就不會再是原來的“ 1111”，此時只需檢測 P1口高位四位的電平變化，就可完成第一行鍵盤掃描過程。 4. 在第三步的基礎(chǔ)上，如果工人工號輸入錯誤，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： 液晶第一行顯示“ JobID： *********”，液晶第二行顯示“ Sum： 0000 Time： 00” ；此時開始計件； 6. 在第五步的基礎(chǔ)上，此后按動代表計件的按鍵時： 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“ Time： 00”開始計算按鍵間隔時間； 7. 在第六步的基礎(chǔ)上，若此后沒有按鍵時： 液晶第二行“ Sum： ****”不再增 加，“ Time： 00”計數(shù)；若間斷時間超過 5s,蜂鳴器開始報警； 8. 在第七步的基礎(chǔ)上，若再次按動計件按鍵時 : 報警消除，同時 Sum加 1；如果沒有按動計件按鍵，報警持續(xù)，同時 Time記錄報警時間； 9. 在第八步的基礎(chǔ)上，當(dāng)工人完成計件時： 再次按“ *”鍵，清除當(dāng)前數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳到上位機顯示，下位工人可輸入工號，開始工作。 結(jié)論： 綜上所述，上位機下位機通信部分采用串口通信。 目前主流的軟件和硬件平臺均不提供對藍(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 頻段是一個開放頻段，可能會受到諸如微波爐、無繩電話、科研儀器、工業(yè)或醫(yī)療設(shè)備的干擾 。為實現(xiàn)通訊正常， PC機與單片機約定如下 ： 波特率 ： 9600bps； 信息格式 ： 1 個起始位， 8 位數(shù)據(jù)位 ， 1 個停止位，無奇偶校驗位 ； 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 機采用查詢方式接收數(shù)據(jù)，單片機采用中斷方式接收信息。 圖 9 藍(lán)牙軟件程序流程圖 圖 10 單片機與 PC 機通信原理框圖 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)的輸入、輸出工作。轉(zhuǎn)換后的串行信號 TXD、 RXD直接與 PC 機的串行口 連接。在此電路中，采用 MAX232 實現(xiàn) TTL邏輯電平和 RS232電平之間的相互轉(zhuǎn)換。它是上位機和下位機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 ， 自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件安裝在上 位機上 ，而通信程序作為自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件的一部分也安裝在 上位機 上 ， PC 機和單片機之間就有著大量的數(shù)據(jù)交換。在分布式控制系統(tǒng)中大多采用單片機作為下位機來進行數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場控制。 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)對系統(tǒng)的事務(wù)進行調(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。 計算機與藍(lán)牙設(shè)備采用 異步串口通信 ，其 由以下 4個功能模塊組成。 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?？梢詮乃{(lán)牙的 HOI發(fā)向主機，也可以從主機發(fā)向藍(lán)牙的 Hal。從藍(lán)牙的 HOI 發(fā)向主機。從主 機發(fā)向藍(lán)牙的 HOI。主機和 HCI 之間共有以下 3種類型數(shù)據(jù)。 HOI 為主機提供了訪問微處 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，該固件支持點對點和點對多點的通信。 藍(lán)牙模塊的軟件驅(qū)動技術(shù)包括硬件鏈路管理器驅(qū)動程序 、 主機控制接口（ HOI）驅(qū)動程序 。主機控制接口層（ 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)用程序提供一種機制來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可用的服務(wù)及其特性。 圖 8 點對點鏈接流程 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，可以進行異步數(shù)據(jù)通信 。基帶負(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）。 上位機下位機通信部分 功能： 以計算機為控制中心的數(shù)據(jù)監(jiān)控自動化控制系統(tǒng) ，使控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)可以充分利用計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力和管理功能， 實現(xiàn)對數(shù)據(jù)傳輸、處理、存儲，從而簡化生產(chǎn)管理過程 ，使 企業(yè)管理系統(tǒng) 更加完善、更加強大、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：硬件電路簡單，調(diào)試簡單、控制方便、成本低； 缺點：不能自動識別記錄數(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”表示檢驗到一件物品，“ 1”表示為檢驗到物品。峰值檢波電路的要點是阻容元件的時間常數(shù) 遠(yuǎn)小于輸入信號的脈 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，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)動下發(fā)射 332Hz的方波脈沖調(diào)制的紅外線 脈沖。整個電路均使用 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，驅(qū)動紅外發(fā)射管 VD1發(fā)射紅外線脈沖。計數(shù)范圍可 以 擴展。當(dāng)有物 體 擋住紅 外光時，接收管沒有接收到紅外信號，放大器將輸