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1總體設計要求
1.1生產管理及生產測控的內容
1）計件統計：統計不同型號的實時產能信息。
2）作業時間控制：切換型號的周期及當款型號作業時間。
3）生產統計：現場生產效率和設定標準效率比較，設定偏差預警值。
4）產品檔案：已生產型號的實際生產效率信息存儲、查看和調用。
1.2顯示界面要求
1）可視化管理，以LED數碼管或液晶顯示屏做顯示界面。
2）可實時按要求更新顯示目標產量、實際產量、時間、生產率等；出現異常預警。
3）可用計算機接收、存儲、顯示、處理采集的數據。
1.3流水線產量信息管理要求
1）每完成一款項目，需記錄下所有相關生產數據，包括產量、效率等。
2）相關生產數據，可通過主控器鍵盤控制顯示于顯示器中。
3）相關生產數據可存于SD卡中，通過電腦可取出相關生產數據。
4）生產數據可通過RS485通信協議傳送于電腦中。
5）生產數據屬于實時記錄，確保斷電瞬間數據并未丟失；恢復電源后按斷電前狀態繼續工作。
2設計原理
分為兩部分設計，上位機軟件開發和實時數據采集顯示系統。
2.1上位機功能及實施方法
1）在Windows操作系統中采用C++或VB編寫程序代碼，實現一款與RS-232通信協議的應用軟件，處理數據接收和發送。
2）可保存下接收數據，查詢和更改。
3）參數設置屏幕顯示，輸入流水線產品型號、產量、目標等要求。
4）傳送與接收指令波特率范圍可調1200～115200。
2.2實時數據采集顯示系統軟硬件開發
微處理器可以為單片機、ARM、FPGA等。根據處理數據速度需求選擇不同處理器，由于數據采集和顯示控制部分需要在流水線不同的工位使用，每條流水線需要使用100臺以上的數據采集和顯示系統，故我們采用了成本低廉的51單片機作為主控芯片。數據信息需要以最快、準確進行不斷更新，信息接收和發送數據方式我們采用單片機中斷寄存器方式。顯示和鍵盤部分，采用普通IO口動態掃描方式進行循環掃描控制，實現人機系統界面設計。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的 傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它能實現自動檢測和自動控制。我們所采用的傳感器，數據輸出的波形為，根據波形方式，我們可以采用單片機外部中斷控制數據信息接收。即可保證數據準確接收又不會影響其他功能運行。SD卡是一種基于半導體快閃記憶器，擁有高記憶容量、快速數據傳輸率、極大的移動靈活性以及較好的安全性。在此應用于存儲產品檔案、生產過程統計、生產時間記錄等。由于SD卡具有SPI通信方式讀寫，所以為了方便連接，我們可以應用單片機普通IO口來模擬控制SD卡讀寫。3）2.4G無線技術，其頻段處于2.405GHz～2.485GHz，所以簡稱為2.4G無線技術。無線技術主要就包括幾種，即紅外、315MHz無線射頻、藍牙、調頻和2.4GHz數字高速射頻技術。這幾種無線方式中，其中最早出現的應該是紅外無線，紅外無線有效接收距離短，且無法支持多方位傳輸（只能在發射器四周45°內），電力消耗大，抗干擾能力差。接下來就出現了315MHz，這種方式的產品可能目前最常見，傳輸速率較低，抗干擾能力一般，容易出現信號中斷和無線頻段互相干擾的現象，優點就是比較便宜。在325MHz射頻無線基礎上，又發展出了調頻無線，同樣價格比較便宜，傳輸距離較長，可全方位接收信號，抗干擾能力較高，僅支持單向信號傳遞?！《{牙呢，從技術角度講，在傳輸距離、速度等方面具有絕對優勢，但在微處理器和協議使用許可方面的高要求，使得整套產品價格一直居高不下，對國內大部分消費者來說還是難以承受的，耗電也比較厲害。2.4GHz的無線傳輸，從基礎上來講，也是基于315MHz的射頻發展起來的，由于頻率大幅度的提高，所以傳輸速率可媲美藍牙，達到了2Mbps的速度，功耗卻大大降低。并且因為采用完全開放式的網絡協議，在價格上具有絕對優勢，傳輸距離較長，所以足夠日常大部分的應用。一套完整的系統需采用兩片微處理器。主控制器主要用于處理數據顯示、傳感器信息處理、2.4G無線數據發射和接收。另一片微處理器，也必須帶有2.4G無線發射和接收模塊。該部分電路主要用于接收主控制器傳送來的數據，并通過微處理器進行解碼。將接收的數據存于EEPROM，并通過異步通信方式傳送致PC機。PC機接收到數據后，存儲于硬盤中，在通過互聯網實時更新。當上位機需要發送指令時，則通過RS-232接口將數據傳送于從機微處理器，該處理器對數據進行解釋，并通過2.4G無線通信模塊將數據發送于主控制器。（從機發送的指令如：產品換型時間、目標增加時間、清零、更改波特率等）。為了不讓相關數據丟失，主控制器對傳感器信息、按鍵檢測、無線數據接收，必須實時檢測處理。按鍵檢測對于微小的時間延時不會有太大的影響，因此可采用軟件循環掃描。但傳感器信息和無線數據接收對時間要求比較嚴格，所以我們可以對傳感器和無線數據采用MCU中斷方式進行控制。這樣可以確保數據不易丟失，又不會影響子程序運行時間。對于無線模塊的發射、接收，我們必須設置一組編碼協議。該協議必須具備獨特、穩定、簡約、易解。相關數據我們都會進行存儲，如實際產量和目標產量都會實時存于EEPROM，并定期傳送到SD卡和通過2.4G無線發射致PC機中。
3結論
通過研發測試，2.4G無線通信穩定性至關重要。它是數據正確性傳輸源頭。所以我們在開發過程中，必須詳細了解無線技術通信原理與要點。目前依據這種設計方案研制流水線信息管理系統已經在流水線上使用，經試驗證明，完全滿足新工藝的要求，并實現簡單、低成本、智能化管理。機器的可靠性和穩定性完全符合流水線生產要求，并達到了預期結果。
作者：秦超 陳? 李健 莊貞良 單位：天馬微電子股分有限公司研發部