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第33卷第4期VoL33計(jì)算機(jī)工程ComputerEngineering文章■號(hào)l2007年2月February2007No.4?開(kāi)發(fā)研究與設(shè)計(jì)技術(shù)?1000—3428(2007)04--0272---03文■標(biāo)識(shí)珥:A中田分樊號(hào)zTP278基于8位單片機(jī)的智能型密集架系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)寧近孵,張靖,員超(北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所,北京100083囊賽:智能型密集架是一種有良好應(yīng)用前景的現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備。該文介紹了一種應(yīng)用于檔案保管領(lǐng)域的智能型密集架系統(tǒng),闡述了整個(gè)控翩系統(tǒng)硬件部分和軟件部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。關(guān)蝴:MCU;智能型密集架;串口通信;進(jìn)程通信DesignandImplementationofControlSystemofIntelligentMobileRackBasedon8-bitMCUNINGYuanming,ZHANG肺曙,YUANChao(RoboticsInstitute,BeijirtgUniversityofAeronauClcsandAstronauticsBeijin91000831IAbstractIl'heintelHgel"itmobilerackisIntelligentareakindareaofmodemstorageequipmentthathasandagoodfutureofapplicationThispaperintroducesandakindofmobilerack,whichisusedintheofarchivesstorageThesoftwareh”dwaredesignimplementationofthecontrolsystemdiscussed[KeywordsIMCU;Intelligentmobilerack:Serialportcommunication;Plocesscommunication使用電動(dòng)密集架是倉(cāng)儲(chǔ)管理現(xiàn)代化的重要標(biāo)志,它結(jié)合了組合貨架與移動(dòng)貨架的共同優(yōu)點(diǎn),節(jié)約占地面積,提高空間利用率,布置靈活。電動(dòng)密集架成為檔案管理系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)代化的首選裝備。另外,檔案信息量的急速增長(zhǎng),迫切需要把檔案信息查詢管理系統(tǒng)與自動(dòng)化檔案存取系統(tǒng)結(jié)合在一起?;冢肝粏纹瑱C(jī)MCU的智能型密集架系統(tǒng)把傳統(tǒng)電動(dòng)密集架與集敞控制模式相結(jié)合,輔以各種智能檢測(cè)技術(shù)和現(xiàn)代化檔案管理系統(tǒng),使檔案存儲(chǔ)、檔案信息管理一體化。本文討論_『一種應(yīng)用于檔棠管理和其他類(lèi)似倉(cāng)儲(chǔ)保管領(lǐng)域的智能型電動(dòng)密集架的實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)多層保護(hù)模式。一種是操作人員進(jìn)入密集架之前,按下“禁止”按鈕,這樣,在操作人員取檔案過(guò)程中,系統(tǒng)不接受其他可能使密集架運(yùn)動(dòng)的命令;另一種則是在相鄰密集架入口和密集架內(nèi)側(cè)邊安裝紅外對(duì)射傳感器,操作人員走入相鄰列時(shí),即被傳感器感應(yīng)到,系統(tǒng)上鎖,外邊任何運(yùn)動(dòng)命令無(wú){擊發(fā)出,必須等待架內(nèi)操作人員出架后解鎖才可繼續(xù)發(fā)別的命令。2設(shè)計(jì)巾的關(guān)健問(wèn)基(1)保證上位機(jī)對(duì)密集架位置狀態(tài)和檔案庫(kù)房?jī)?nèi)溫濕度監(jiān)控的實(shí)時(shí)性,要求以動(dòng)畫(huà)形式準(zhǔn)確反映密集架的當(dāng)前狀態(tài)i(2)能根據(jù)上位機(jī)檔案管理系統(tǒng)查詢得到的檔案位置信息智能安排開(kāi)架順序,節(jié)約用戶操作時(shí)間;(3)單片機(jī)系統(tǒng)提供給用戶方便快捷的使用菜單、人機(jī)界面。l系統(tǒng)簡(jiǎn)介智能型密集架系統(tǒng)包括3部分:(1)負(fù)責(zé)檔案管理和各庫(kù)房啦測(cè)的上位機(jī);(2)負(fù)責(zé)庫(kù)房中每一組各列運(yùn)行控制和環(huán)境監(jiān)測(cè)的8位單片機(jī)為MCU的主站;(3)負(fù)責(zé)每一列具體電氣控制的8位單片機(jī)為MCU的從站。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。3硬件系筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)的上位機(jī)為一臺(tái)PC機(jī)。通過(guò)485總線,與各主站通信。下位機(jī)采用主、從控制模式。主站采用以77E58為MCU的單片機(jī)控制板,從站應(yīng)用以89C51單片機(jī)為核心的控制板。主站、從站之間采用485總線通信。485總線標(biāo)準(zhǔn)是一種多發(fā)送器的串口總線接口標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)發(fā)送器在雙導(dǎo)線上可以驅(qū)動(dòng)32個(gè)負(fù)載設(shè)備,雙線差動(dòng)傳輸大大提高了抗共模干擾的能力.IIii且傳輸距離遠(yuǎn)、速度快,波特率可達(dá)到250KBps,非常適合集散控制系統(tǒng)要求。主站對(duì)MCU外圍芯片都采用串行芯片或單總線芯片,這樣的好處是節(jié)?。罚罚澹担傅囊_資源。用2-4編碼器區(qū)分外柞littler..寧遠(yuǎn)明(1980--).男,碩士,主研方向:智能倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)張靖,碩士t員超,教授■1熏麓靖鞠收■日翔:2006—03-08E?mail:ningrencat@163coin萬(wàn)方數(shù)據(jù)圍芯片進(jìn)行I/O讀寫(xiě)。溫度檢測(cè)用的DSl8820,就是單總線芯片,除了提供電源正和地,只需一個(gè)I/O訂;濕度檢測(cè)采用電壓式濕度傳醵器和MAXl87,MAXl87是12位串行AID,滿足精度要求,轉(zhuǎn)換速度快。時(shí)鐘芯片采用DSl302串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,77E58通過(guò)編碼器區(qū)分外圍芯片進(jìn)行I/O讀寫(xiě)。結(jié)構(gòu)圖如圖2。■2靖栩示童■從站中單片機(jī)外圍器件除了總線通信外主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管、繼電器和安全檢測(cè)。4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1下位機(jī)(1)控制模式和軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中,單片機(jī)形成主從控制模式。從站MCU實(shí)現(xiàn)功能請(qǐng)求、命令分析與執(zhí)行以及接收控制面扳的按鈕輸入,主站實(shí)現(xiàn)功能請(qǐng)求的臺(tái)理性分析與命令的發(fā)送。主站和從站都采用模塊化編程,將各個(gè)功能分解,有利于維護(hù)和升級(jí)。從站主要由12個(gè)功能函數(shù)組成,分別完成面板輸入采集、輸入處理、主站命令分析、電機(jī)控制、面板顯示、安全檢測(cè)等功能。在PC控制模式下,上位機(jī)向主站發(fā)送功能請(qǐng)求,主站進(jìn)行分析,如果功能請(qǐng)求合理,主站向各從站發(fā)送功能指夸。從站執(zhí)行相應(yīng)功能。(2)通信方式主站和從站通過(guò)485總線通信,利用5l單片機(jī)通信方式三主從通信模式。從站初始化設(shè)標(biāo)志位SM2=I,如果主站發(fā)來(lái)的1個(gè)字節(jié)中第9位TB8=I,說(shuō)明這個(gè)字節(jié)是從站導(dǎo),如果從站號(hào)恰好等于這個(gè)字節(jié),那么SM2=0應(yīng)答主站并開(kāi)始接受之后主站發(fā)來(lái)的命令,然后對(duì)命令進(jìn)行分析處理。主站程序在置位TB8后下發(fā)目標(biāo)站號(hào),如果從站有相同的站號(hào)應(yīng)答,說(shuō)明從站已經(jīng)收到,主站再下發(fā)命令。(3從機(jī)交互界面77E58采用與5l系列兼容內(nèi)棱,具有雙串13、兩級(jí)共12個(gè)中斷源、1KB片上SRAM和64KB片上FLASHROM,功能強(qiáng)大o萬(wàn)方數(shù)據(jù)77E58驅(qū)動(dòng)以SEDl335為控制器的液晶屏,讀取薄膜開(kāi)關(guān)的按鍵輸入,構(gòu)成交互界面。8位單片機(jī)的菜單管理比較繁瑣,由于資源限制,無(wú)法移植圖形界面GUI,多采用2個(gè)全局變量來(lái)分別記錄界面和選項(xiàng)號(hào),再用條件語(yǔ)句,判別進(jìn)入條件分支。這樣做的問(wèn)題是判斷語(yǔ)句非常多,而且相互關(guān)聯(lián),程序代碼冗長(zhǎng)。尤其是在多級(jí)菜單的情況下,維護(hù)和修改相當(dāng)繁瑣。筆者利用C5I中的結(jié)構(gòu)體和指針的方法,定義每一個(gè)菜單為一個(gè)結(jié)構(gòu)體,例如:structmenufvoid(+parent)O;void(+brother)(unsignedcharDirenction);void(+child)();void(+refresh)():l;其中parent函數(shù)編寫(xiě)返回上級(jí)菜單,brother函數(shù)控制光標(biāo)在當(dāng)前界面的啟動(dòng),并定位現(xiàn)在選擇的菜單選項(xiàng),child函數(shù)則進(jìn)入下級(jí)菜單或執(zhí)行選項(xiàng),refresh函數(shù)是界面的更新。定義2個(gè)全局的變量:structmenu+ptr_suu;unsignedcharitem—num;分別指向共同體和記錄菜單選項(xiàng),這樣結(jié)構(gòu)俸指針的改變變更當(dāng)前菜單進(jìn)行操作,部分代碼如F:voidMainBrotherlunsignedchardirection)(switch(direction)ft2ase0:if((item—num%MainSum)(=11item_num=itemnum%MainSumtl十MainSum;elseitem1break;caselbreak:default:item_num=voidMainChJldOswitcbfitem—hum)case1:frame2();//banptr_stru=&MBan;itemnH//l=1;break:case9:ptr—,stru=&M——lnfo;item_num=l;fraanell0;//break:}J4.2上位機(jī)(I)軟件結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)上位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制軟件由VC程序編寫(xiě),主要分為運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)界面兩部分模塊。運(yùn)動(dòng)控制模塊實(shí)現(xiàn)用戶命令的下發(fā)與密集架狀態(tài)的反饋,人機(jī)界面模塊實(shí)現(xiàn)密集架運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)顯示以及檔案庫(kù)房的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)。人機(jī)界面模塊采用雙緩沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)閃爍刷屏動(dòng)畫(huà)顯示。把要顯示的圖形先在內(nèi)存中繪制好,然后再一次性地將內(nèi)存中的閣形覆蓋到屏幕上。(2)上位機(jī)對(duì)各從站狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控上位機(jī)循環(huán)要求下位機(jī)主站傳送各個(gè)從站的狀態(tài)信息,并保存在定義好的position[]數(shù)組巾,當(dāng)監(jiān)控畫(huà)面刷新時(shí),軟273件根據(jù)positionll數(shù)組的當(dāng)前值,實(shí)時(shí)顯示各個(gè)從站的狀態(tài)。利用MSCOMM控件實(shí)現(xiàn)串121通信。實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求是廣播式總線通信難以實(shí)現(xiàn)的,首先因?yàn)閺V播式每次都會(huì)觸發(fā)各主站的串口中斷程序。然后由單片機(jī)主站判別站號(hào),非常占用資源。而如果單片機(jī)工作在主從模式工作方式3通信,只有在接收到第9位是地址標(biāo)志符時(shí)才會(huì)判斷站導(dǎo)設(shè)置SM2,進(jìn)入串口中斷接收余下的數(shù)據(jù),減少了對(duì)單片機(jī)的占用。在這種模式下要求上位機(jī)的程序經(jīng)常轉(zhuǎn)變工作模式,例如在要求地址握手的時(shí)候,通信模式校驗(yàn)位要設(shè)為。M”,如:m—ctdComra.SetSe[tings(”t9200,M,8,J”);析命令并將命令下發(fā)。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,經(jīng)常出現(xiàn)用戶對(duì)分布在不同位置的許多檔案的統(tǒng)一查詢并取出的操作。如果簡(jiǎn)單地按照查詢結(jié)果先后次序開(kāi)架,會(huì)使用戶往返于不同的密集架而浪費(fèi)時(shí)間。上位機(jī)軟件根據(jù)檔案管理系統(tǒng)發(fā)來(lái)的開(kāi)架請(qǐng)求,先對(duì)檔案所在的位置進(jìn)行分析,找到距離庫(kù)房入121最遠(yuǎn)點(diǎn)位置,然后將所有的開(kāi)架請(qǐng)求按照從近到遠(yuǎn)、從左到右的順序加入命令處理隊(duì)列。軟件按照此隊(duì)列自動(dòng)發(fā)進(jìn)開(kāi)架命令。這樣,當(dāng)用戶進(jìn)入庫(kù)房后,可以根據(jù)開(kāi)架順序從左邊開(kāi)始依談取檔案,在本談操作距離庫(kù)房最遠(yuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)到右邊,然后向入IZl方向依次操作。這樣,每次操作,用戶在庫(kù)房中沒(méi)有路徑重復(fù),節(jié)省了操作時(shí)間。在地址握手后,改為傳輸數(shù)據(jù)方式,枝驗(yàn)位設(shè)為“S”。如:m_c[rlCommSetSettings(”19200,S,8,1¨):需要注意的是,這兩種模式之間的轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)問(wèn),就筆者試驗(yàn)估算大概在200l_ts,對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō),在站號(hào)握手完成后,耍有一定的延時(shí)。為了增加通信町靠程度,數(shù)據(jù)位編碼采用漢明碼,即在數(shù)據(jù)串的2^n位插入枝驗(yàn)碼,根據(jù)幾個(gè)校驗(yàn)碼可以判定是哪一位出錯(cuò),相應(yīng)位取反就可以糾正錯(cuò)誤,如果兩位以上出錯(cuò),可以要求主站重發(fā)數(shù)據(jù),這種情況在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)測(cè)中基本投有發(fā)生。關(guān)于漢明碼有很多教材和文章對(duì)此論述,這里不再贅述。(3)運(yùn)動(dòng)控制軟件與檔案管理系統(tǒng)的接口管理系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)控制軟件通信可以通過(guò)共享文件、共享內(nèi)存等形式實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信”…。實(shí)際設(shè)計(jì)中,采用共享文件的方式進(jìn)行通信。管理系統(tǒng)在需要移動(dòng)密集架的時(shí)候,將待運(yùn)動(dòng)密集架的列號(hào)、運(yùn)動(dòng)命令以及所要取得的檔案所在位置編號(hào)寫(xiě)入order.dat文件,運(yùn)動(dòng)控制軟件實(shí)時(shí)讀取該文件,分5結(jié)論這種智能型的電硇密集架系統(tǒng)配置靈活,升級(jí)方便,在實(shí)際使用中,與傳統(tǒng)密集架系統(tǒng)相比,更方便、可靠,有很好的應(yīng)用前景。參考文?。旌鷤?,季曉衡.單片帆C程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)倒【M】北京:^民郵電出版社.20032顧戰(zhàn)松,陳鐵年呵編程控制器原理和應(yīng)用[M】北京:國(guó)防工業(yè)出版社,20003徐曉東.楊振坤.基于VB和Vc++語(yǔ)言的DCS組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)㈨工業(yè)控制計(jì)掉機(jī),2000,13(3)2I一244闞宏進(jìn),劉希遠(yuǎn).享萃磚基于VC++Z控組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的沒(méi)計(jì)|J】.甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2001,27(4):73—76.【上接第271頁(yè))個(gè)輸入?yún)?shù)值為l和0,返回值預(yù)期結(jié)果為1;第2個(gè)輸入?yún)?shù)值為1和一1,返回值預(yù)期結(jié)果為0。生成主用例源文件如下:voidStartUp()f刪望近回值輸出assertion(1.api—va』_returnprintff”->TCStart’、n“):RLiblnit(“c.,。pnesl,P‘叫ec“xlao,testsul【e肛q[/runreporffsql.xml”.tetresult(TET—PASS);J工具自動(dòng)運(yùn)行該文件會(huì)提示2個(gè)用例均順利通過(guò)。如用例得到實(shí)際返回值與疆期結(jié)果不一致。用例就不會(huì)通過(guò)。’<?。模希茫裕伲校牛颍澹螅酰欤簦樱伲樱裕牛停颍妫椋簦澹海欤茫海欤幔穑椋簦澹螅簦欤簦澹恚穑欤幔簦澹螅恚欤裕澹螅簦遥澹螅酰欤簦洌簦洌堋保尽埃觯铮椋洌茫欤澹幔睿眨穑ǎ葱〉诒疚慕o出了一種針對(duì)c,c++語(yǔ)言的API自動(dòng)化測(cè)試工具的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案,使甩該工具可在源代碼分析、測(cè)試甩倒生成及測(cè)試用例執(zhí)行等方面實(shí)現(xiàn)很大程度的自動(dòng)化。目前該測(cè)試工其已開(kāi)發(fā)完成,通過(guò)大量測(cè)試實(shí)例證明使用該工具達(dá)到了提高API測(cè)試放率和測(cè)試質(zhì)量的目的。參考文tf‘p¥¥2Summary,2},ftp¥¥l—1{printff”一>TCClean!、n”):RLibUnlnil()zvoid(+tet—stanup)O=StarlUp:void(+tet—cleanup)()=CleanUp;voidtp拈lSummary();FalkCJ,NguyenHvoidtp¥¥2Summary();structtet_tegtlisltetteslllst[]=lKQ計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試M】2版王蜂,澤.Summary,l{,{NULL,O}};北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2004.2FewsterM,Graham其中第1個(gè)用倒函數(shù)tpssl—Summary()的部分內(nèi)容如下:voidD.軟件測(cè)試自動(dòng)化技術(shù)與實(shí)倒詳解[MI舒智tp¥¥1一Summary()勇,譯北京:電子工業(yè)出版社,2(1003DustinE,RashkaJ,Paul{//API返同值接收變量定義int—.—.
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