车间计件式生产统计报表系统设计_毕业论文(编辑修改稿)

车间计件式生产统计报表系统设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

上位机直接利用它的 RS232 串行口，为此，采用了 RS232 串行通信来接收或上传数据和指令。 但 RS232信号的电平和单片机串口信号的电平不一致，必须进行二者之间的电平转换。 在此电路中，采用 MAX232 实现 TTL逻辑电平和 RS232电平之间的相互转换。 MAX232 由单一的 +5V电源供电，只需配接 5个高精度 10μF/50V的电容即可完成电平转换。 转换后的串行信号 TXD、 RXD直接与 PC 机的串行口 连接。 如此设计，既可发挥出 PC机强大的计算和显示功能，又可以体现出单片机灵活的控制功能 ,有利于对现场信号的实时采集、处理和监控。 图 9 蓝牙软件程序流程图 图 10 单片机与 PC 机通信原理框图 陕西理工学院毕业论文 第 7 页 共 44 页 软件： VB 提供了串行端口控件 Msm 方便应用程序实现串行通讯，该控件屏蔽了通信过程中的底层操作，程序员应用时只需设置、监视 Msm 控件的属性和事件即可完成对串行口的初始化和数据的输入、输出工作。 汇编语言是一种执行效率高、可读性强的语言。 为实现通讯正常， PC机与单片机约定如下 ： 波特率 ： 9600bps； 信息格式 ： 1 个起始位， 8 位数据位 ， 1 个停止位，无奇偶校验位 ； 串行口 操作模式 ： 标准异步串行通信 ， 串行口模式 1； 传送方式 ： PC 机采用查询方式接收数据，单片机采用中断方式接收信息。 论证结果 无线蓝牙： 优点： 蓝牙工作在全球开放的 ISM（即工业、科学、医学）频段 ； 使用跳频频谱扩展技术，把频带分成若干个跳频信道（ hop channel），在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道 “ 跳 ” 到另一个信道 ； 一台蓝牙设备可同时与其它七台蓝牙设备建立连接 ； 数据传输速率可达 1Mbit/s； 低功耗、通讯安全性好 ； 在有效范围内可越过障碍物进行连接，没有特别的 通讯视角和方向要求 ； 支持语音传输 ； 组网简单方便 ； 缺点 ： 蓝牙是一种还没有完全成熟的技术，尽管前景诱人，但还有待于实际使用的严格检验 ，蓝牙的通讯速率也不是很高，在当今这个数据爆炸的时代，可能也会对它的发展有所影响。 目前主流的软件和硬件平台均不提供对蓝牙的支持，这使得蓝牙的应用成本升高，普及难度增大 ，再加上ISM 频段是一个开放频段，可能会受到诸如微波炉、无绳电话、科研仪器、工业或医疗设备的干扰。 串口通信： 优点： 单片机具有体积小、价格低廉、可应用于恶劣工业环境 ；系统硬件电路简单，通信协议容易掌握，易学实用； 缺 点：不适用于远距离传输，对电缆的损耗大，故而要对电缆进行日常维护防止事故发生。 结论： 综上所述，上位机下位机通信部分采用串口通信。 系统总体设计模块图 图 11 系统总体设计模块图 系统功能简介： 1. 接入电源，液晶屏显示，第一行显示“ JobID： ”，第二行显示“ Sum： Time： ”； 2. 第一步的基础上，按动键盘“ *”键时： 液晶显示屏第一行显示“ JobID： _”，下换线闪烁，提示可以输入工号； 键盘电路显示电路单片机 MAX 232下位机上位机陕西理工学院毕业论文 第 8 页 共 44 页 3. 在第二步的基础上，按动键盘按键，输入工号，工人工号随机组 合，最后按“ ”键确认，进入计件环节。 4. 在第三步的基础上，如果工人工号输入错误，可直接按“ *”键重新输入，再确认； 5. 在第四步的基础上，输入工号正确时： 液晶第一行显示“ JobID： *********”，液晶第二行显示“ Sum： 0000 Time： 00” ；此时开始计件； 6. 在第五步的基础上，此后按动代表计件的按键时： 液晶第二行“ Sum： 0000”的显示内容加 1； Sum增加值随着按键次数增加，同时“ Time： 00”开始计算按键间隔时间； 7. 在第六步的基础上，若此后没有按键时： 液晶第二行“ Sum： ****”不再增 加，“ Time： 00”计数；若间断时间超过 5s,蜂鸣器开始报警； 8. 在第七步的基础上，若再次按动计件按键时 : 报警消除，同时 Sum加 1；如果没有按动计件按键，报警持续，同时 Time记录报警时间； 9. 在第八步的基础上，当工人完成计件时： 再次按“ *”键，清除当前数据，把数据传到上位机显示，下位工人可输入工号，开始工作。 陕西理工学院毕业论文 第 9 页 共 44 页 3 单元电路工作原理 键盘扫描 本系统采用非编码键盘， CPU必须对所有按键进行监视，一旦发现有键按下， CPU通过程序加以识别，并转入相应键的处理程序实现该键被赋予的功 能。 硬件结构如图 13所示： 1． 判断是否有键按下 监视键盘是否按下，就是 CPU 将 P1 口置“ 11111110”，如果第一行有键按下， P1 口高四位就不会再是原来的“ 1111”，此时只需检测 P1口高位四位的电平变化，就可完成第一行键盘扫描过程。 因此，将“ 0xfe”、“ 0xfd”、“ 0xfb”、“ 0xf7”，赋给 P1口，在监视 P1口高四位电平变化，就可完成键盘扫描过程。 2． 按键消抖 硬件消抖：使用锁存器或者施密特触发器整波。 软件消抖：使用延时程序。 在按键时，被安键的簧片总会出现轻微抖动的现象，此抖动时间通常 会持续 10ms左右，因此 CPU 在按键抖动期间，扫描键盘必然会得到错误的行值和列值，最好的办法是检测有键按下时，延时 20ms 在进行键值对比。 3． 读取按键的行值和列值 若 CPU 发现有键按下，则需获取按键的行值和列值。 键值表如表 1 所示。 表 1 键值对照表（ 4*4 键盘） 行值 列值 按键 开关序号 行值 列值 按键 开关序号 0111 1110 7 S1 0111 1101 8 S5 0111 1011 9 S9 0111 0111 OFF S13 1011 1110 4 S2 0111 1101 5 S6 1011 1011 6 S10 1011 0111 WARN S14 1101 1110 1 S3 1101 1101 2 S7 1101 1011 3 S11 1101 0111 ＋ S15 1110 1110 ON/C S4 1110 1101 0 S8 1110 1011 S12 1110 0111 － S16 第一行键盘扫描程序流程如图 14 所示，如果进行全盘扫描，则需将“ 0xfe”、“ 0xfd”、“ 0xfb”、“ 0xf7”，赋给 P1口，在监 视 P1口高四位电平变化；如果进行部分扫描（有些行或者列按键不影响 液晶显示）时，就可不必每行或者列都检测，简化程序。 图 13 键盘硬件电路 陕西理工学院毕业论文 第 10 页 共 44 页 图 14 第一行键盘扫描流程图 液晶显示 LCD1602 显示原理：将液晶分子置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或者遮蔽功能，在电源开关之间产生明暗而将影像显示，如图 15 所示。 图 15 液晶显示原理图 本设计中只用液晶的写操作，如图 16所示，液晶写数据（ rs=1）、写命令（ rs=0）操作时序图。 图 16 液晶写操作时序图 写命令指令用于液晶功能设置、清屏、显示开关控制、输入方式设置、数据写入地址设置等。 开 始将 “ 0 x f e ” 送 P 1 口判 断 P 1 口高 四 位 值 “ F ”返 回 主 程 序延 时 2 0 m s 消 抖判 断 P 1 口高 四 位 值 “ F ”判 断 键 值进 入 键 处 理 程 序结 束YYNN陕西理工学院毕业论文 第 11 页 共 44 页 串口通信 本设计串口通信采用 RS232串口通信标准，不采用 TTL 逻辑电平，用以提高信号的抗干扰能力和增加传输距离。 串口按位（ bit）发送和接收字节。 尽管比按字节（ byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。 本设计采用 异步通信：串口通讯基本方式之一。 串口通信过程原理如图 17 所示。 图 17 串口发送数据、接收数据流程图 串口发送数据时：键码值 按 ASCII 码 进入 SBUF 后，开始发送，将 SBUF 存入 左移移位寄存器 ，按照先发送低位再发送高位进行顺序传送。 串口接收数据时：按照先接收低位后接收高位的顺序进入右移移位寄存器，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 码字符的传输。 通信使用 3 根线完成：地线，发送，接收。 由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据 ， 通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。 字符由起始位 (start bit)、数据位 (data bit)、奇偶校验位 (parity)和停止位 (stop bit)组成。 其他线用于握手，但是不是必须的。 串口通信最重要的参数是 波特率 、 起始位、 数据位、停止位和 奇偶校验。 对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配： ：对于数据传输，双方 必须对数据定时采用使用相同的波特率 ，此为 衡量通信速度的参数。 它表示每秒钟传送的 bit 的个数。 我们提到 的 时钟周期就是指波特率 ， 例如如果协议需要 9600 波特率，那么时钟是 9600Hz。 这意味着串口通信在数据线上的采样率为9600Hz。 波特率和距离成反比。 高波特率常常用于放置很近的仪器间的通信。 ： 由一位低电平表示一个字符的开始，接收方可用起始位使自己的接收时钟与数据同步。 ：这是衡量通信中实际数据位的参数。 当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是 8 位的，标准的值是 7 和 8 位。 例如 ，标准的 ASCII 码是 0～ 127（ 7 位）。 扩展的ASCII 码是 0～ 255（ 8 位）。 如果数据使用简单的文本（标准 ASCII 码），那么每个数据包使用 7 位数据。 每个包是指一个字节，包括开始 /停止位，数据位和奇偶校验位。 由于实际数据位取决于通信协议的选取 （串口工作方式选择）。 ：用于表示单个包的最后一位。 典型的值为 1， 和 2 位。 由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不陕西理工学院毕业论文 第 12 页 共 44 页 同步。 因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正 时钟同步 的机会。 停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 ：在串口通信中一种简单的检错方式。 有四种检错方式：偶、奇、高和低。 当然没有校验位也是可以的。 对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶 数 个或者奇 数 个逻辑高位。 高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。 这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会 判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。 串口工作方式有四种，本设计采用串口工作方式 1，一帧信息为 10 位。 波特率设置 9600。 陕西理工学院毕业论文 第 13 页 共 44 页 4 下位机电路实现 硬件仿真 18 所示： 软件仿真硬件：用到了四行液晶显示，操作相当于两个 LCD1602，同时还用到了虚拟终端来观测串口输出数据是否正确， 4*4键盘中的等号相当于井号输入确认键， 4*4 键盘中的除号相当于关机键， 4*4 键盘中的乘号相当于设备工作异常报警键。 多机串口通信过程：若要实现多机实时控制， PC 机向单片机发送地址， 各单片机检查是否 PC机选择的是自己，如果选择自己，就将发送标志位置“ 1”，匹配下位机发送完数据后，发送标志位清零，这样保证了一段时间间隔内 PC 机只与一个单片机进行通信，可以防止接收到别的下位机发送的数据造成数据传输错误和混乱，而 PC 机需在短时间间隔内，不停的循环发送所有下位机的地址，并为保证其 PC 机采样过快，下位机还没来。