【正文】 本設計的改進：；，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。本設計的優(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)。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、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，顯示關機動畫；若點擊幫助，顯示幫助對話框界面?？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計算機串口通信技術在工程領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。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. 在第二部的基礎上，按鍵加時，發(fā)送數(shù)據(jù)在原來顯示數(shù)據(jù)基礎上加“1”；4. 在第二部的基礎上，按鍵減時，發(fā)送數(shù)據(jù)在原來顯示數(shù)據(jù)基礎上減“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：即軟件界面設計與用戶的期望之間應達到匹配。圖20 Virtual Terminal屬性設置硬件調(diào)試：1．液晶不顯示問題：由于液晶背光調(diào)節(jié)電阻設置不當，調(diào)節(jié)其滑動變阻器即可。，虛擬終端沒法應，首先檢查波特率、傳輸數(shù)據(jù)格式設置。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 3 834 84 5 856 86 7 878 88 9 89軟件仿真調(diào)試：本設計采用的波特率與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。波特率設置9600。這樣使得接收設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，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現(xiàn)了小小的不同步。 ：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。 ：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置、清屏、顯示開關控制、輸入方式設置、數(shù)據(jù)寫入地址設置等。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，以控制光源透射或者遮蔽功能，在電源開關之間產(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)構如圖13所示：圖13 鍵盤硬件電路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. 在第三步的基礎上，如果工人工號輸入錯誤，可直接按“*”鍵重新輸入，再確認；5. 在第四步的基礎上，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. 在第八步的基礎上，當工人完成計件時： 再次按“*”鍵，清除當前數(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牙的支持，這使得藍牙的應用成本升高，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：標準異步串行通信，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。軟件：VB提供了串行端口控件Msm方便應用程序?qū)崿F(xiàn)串行通訊，該控件屏蔽了通信過程中的底層操作，程序員應用時只需設置、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；負責數(shù)據(jù)包和事件包的接收和發(fā)送。根據(jù)藍牙芯片返回的事件狀態(tài)參數(shù)對系統(tǒng)的事務進行調(diào)度，跳轉(zhuǎn)到返回事件處理模塊中。初始化藍牙芯片以及各狀態(tài)變量，包括ΠFO、中斷寄存器和傳輸波特率等。計算機與藍牙設備采用異步串口通信，其由以下4個功能模塊組成。圖9 藍牙軟件程序流程圖藍牙軟件使用BlueStack編程，完成初始化、連接等功能?？梢詮乃{牙的HOI發(fā)向主機，也可以從主機發(fā)向藍牙的Hal。從藍牙的HOI發(fā)向主機。從主機發(fā)向藍牙的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），負責處理底層鏈路控制與藍牙基帶接口，該固件支持點對點和點對多點的通信。藍牙模塊的軟件驅(qū)動技術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。服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議層為上層應用程序提供一種機制來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡中可用的服務及其特性。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協(xié)議、服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議、串口仿真協(xié)議和電話通信協(xié)議。藍牙技術結(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?；鶐ж撠熖l以及藍牙數(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）。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；藍牙技術的系統(tǒng)結(jié)構分為三大部分：底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高層應用。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，放大器將輸出低電平，同時計數(shù)器計數(shù)這個低電平脈沖，并經(jīng)譯碼驅(qū)動電路使數(shù)碼管顯示數(shù)值。結(jié)論：綜上所述，工號識別部分采用數(shù)字鍵盤。指紋識別：優(yōu)點：實現(xiàn)方便、快捷、高效、安全的個人身份認證功能，滿足人們易用性、方便性和舒適性的追求，整個模塊具有體積小、功耗較低、應用靈活等；，缺點：系統(tǒng)要求硬件數(shù)據(jù)處理迅速、大容量存儲器故導致成本高、軟件開發(fā)復雜等問題。通過鍵盤鍵入主鍵（工號）識別工人信息。從樣本圖像中找出權值大于給定閾值的特征點，以這些特征為模板建立特征模板并存儲在數(shù)據(jù)庫中。在特征提取階段，選擇脊線端點和分歧點作為特征點，記錄每一特征點的類別、位置和方向信息，從而得到特征點集(特征模板)。后處理階段對二值指紋圖像進行細化，并修復細化后骨架線上的毛刺、粘連、橋、環(huán)等假特征結(jié)構。圖像增強部分，結(jié)合Gabor濾波器善于分離粘連脊線和方向濾波器善于連接斷裂脊線的特性，能對低質(zhì)量指紋圖像進行有效增強。軟件：指紋識別算法流程圖如圖2所示： 圖2 指紋識別算法流程指紋圖像分割的目的是從指紋圖像中分離出清晰的指紋區(qū)域和有噪聲但仍可以恢復的指紋區(qū)域，使后續(xù)處理能夠集中于這些有效區(qū)域進行。這是系統(tǒng)的核心，常用DSP芯片完成。圖像處理與識別模塊實現(xiàn)了整套指紋識別算法。目前常用的指紋傳感器有光學指紋傳感器、固態(tài)晶體傳感器和超聲波傳感器。該系統(tǒng)是以51單片機為核心，通過51單片機與計算機串口通訊、友好對話界面設計來實現(xiàn)對車間計件的遠距離實時監(jiān)控，簡化生產(chǎn)管理過程的工作量，提高工作效率，極大調(diào)動員工的工作積極性，此系統(tǒng)研究具有重大的實際意義。此實現(xiàn)了單片機的智能控制，也是單片機多年來得以生存的主要原因。以往，要實現(xiàn)計算機的串口通信需要做大量復雜和艱苦的工作，現(xiàn)在PC計算機與單片機系統(tǒng)串口通信控制，特別是利用VB（或VC）編程語言進行控制界面設計控制對象的操作是單片機系統(tǒng)應用發(fā)展的最前端技術。無論是開發(fā)功能強大、性能可靠的商務軟件，還是編寫能處理實際問題的實用小程序，VB都是最快速、最簡便的方法。在Visual Basic環(huán)境下，利用事件驅(qū)動的編程機制、新穎易用的可視化設計工具，使用Windows內(nèi)部的廣泛應用程序接口（API）函數(shù)，動態(tài)鏈接庫（DLL）、對象鏈接與嵌入（OLE）、開放式數(shù)據(jù)連接（ODBC）等技術，