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1总体设计要求
1.1生产管理及生产测控的内容
1）计件统计：统计不同型号的实时产能信息。
2）作业时间控制：切换型号的周期及当款型号作业时间。
3）生产统计：现场生产效率和设定标准效率比较，设定偏差预警值。
4）产品档案：已生产型号的实际生产效率信息存储、查看和调用。
1.2显示界面要求
1）可视化管理，以LED数码管或液晶显示屏做显示界面。
2）可实时按要求更新显示目标产量、实际产量、时间、生产率等；出现异常预警。
3）可用计算机接收、存储、显示、处理采集的数据。
1.3流水线产量信息管理要求
1）每完成一款项目，需记录下所有相关生产数据，包括产量、效率等。
2）相关生产数据，可通过主控器键盘控制显示于显示器中。
3）相关生产数据可存于SD卡中，通过电脑可取出相关生产数据。
4）生产数据可通过RS485通信协议传送于电脑中。
5）生产数据属于实时记录，确保断电瞬间数据并未丢失；恢复电源后按断电前状态继续工作。
2设计原理
分为两部分设计，上位机软件开发和实时数据采集显示系统。
2.1上位机功能及实施方法
1）在Windows操作系统中采用C++或VB编写程序代码，实现一款与RS-232通信协议的应用软件，处理数据接收和发送。
2）可保存下接收数据，查询和更改。
3）参数设置屏幕显示，输入流水线产品型号、产量、目标等要求。
4）传送与接收指令波特率范围可调1200～115200。
2.2实时数据采集显示系统软硬件开发
微处理器可以为单片机、ARM、FPGA等。根据处理数据速度需求选择不同处理器，由于数据采集和显示控制部分需要在流水线不同的工位使用，每条流水线需要使用100台以上的数据采集和显示系统，故我们采用了成本低廉的51单片机作为主控芯片。数据信息需要以最快、准确进行不断更新，信息接收和发送数据方式我们采用单片机中断寄存器方式。显示和键盘部分，采用普通IO口动态扫描方式进行循环扫描控制，实现人机系统界面设计。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的 传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它能实现自动检测和自动控制。我们所采用的传感器，数据输出的波形为，根据波形方式，我们可以采用单片机外部中断控制数据信息接收。即可保证数据准确接收又不会影响其他功能运行。SD卡是一种基于半导体快闪记忆器，拥有高记忆容量、快速数据传输率、极大的移动灵活性以及较好的安全性。在此应用于存储产品档案、生产过程统计、生产时间记录等。由于SD卡具有SPI通信方式读写，所以为了方便连接，我们可以应用单片机普通IO口来模拟控制SD卡读写。3）2.4G无线技术，其频段处于2.405GHz～2.485GHz，所以简称为2.4G无线技术。无线技术主要就包括几种，即红外、315MHz无线射频、蓝牙、调频和2.4GHz数字高速射频技术。这几种无线方式中，其中最早出现的应该是红外无线，红外无线有效接收距离短，且无法支持多方位传输（只能在发射器四周45°内），电力消耗大，抗干扰能力差。接下来就出现了315MHz，这种方式的产品可能目前最常见，传输速率较低，抗干扰能力一般，容易出现信号中断和无线频段互相干扰的现象，优点就是比较便宜。在325MHz射频无线基础上，又发展出了调频无线，同样价格比较便宜，传输距离较长，可全方位接收信号，抗干扰能力较高，仅支持单向信号传递。 而蓝牙呢，从技术角度讲，在传输距离、速度等方面具有绝对优势，但在微处理器和协议使用许可方面的高要求，使得整套产品价格一直居高不下，对国内大部分消费者来说还是难以承受的，耗电也比较厉害。2.4GHz的无线传输，从基础上来讲，也是基于315MHz的射频发展起来的，由于频率大幅度的提高，所以传输速率可媲美蓝牙，达到了2Mbps的速度，功耗却大大降低。并且因为采用完全开放式的网络协议，在价格上具有绝对优势，传输距离较长，所以足够日常大部分的应用。一套完整的系统需采用两片微处理器。主控制器主要用于处理数据显示、传感器信息处理、2.4G无线数据发射和接收。另一片微处理器，也必须带有2.4G无线发射和接收模块。该部分电路主要用于接收主控制器传送来的数据，并通过微处理器进行解码。将接收的数据存于EEPROM，并通过异步通信方式传送致PC机。PC机接收到数据后，存储于硬盘中，在通过互联网实时更新。当上位机需要发送指令时，则通过RS-232接口将数据传送于从机微处理器，该处理器对数据进行解释，并通过2.4G无线通信模块将数据发送于主控制器。（从机发送的指令如：产品换型时间、目标增加时间、清零、更改波特率等）。为了不让相关数据丢失，主控制器对传感器信息、按键检测、无线数据接收，必须实时检测处理。按键检测对于微小的时间延时不会有太大的影响，因此可采用软件循环扫描。但传感器信息和无线数据接收对时间要求比较严格，所以我们可以对传感器和无线数据采用MCU中断方式进行控制。这样可以确保数据不易丢失，又不会影响子程序运行时间。对于无线模块的发射、接收，我们必须设置一组编码协议。该协议必须具备独特、稳定、简约、易解。相关数据我们都会进行存储，如实际产量和目标产量都会实时存于EEPROM，并定期传送到SD卡和通过2.4G无线发射致PC机中。
3结论
通过研发测试，2.4G无线通信稳定性至关重要。它是数据正确性传输源头。所以我们在开发过程中，必须详细了解无线技术通信原理与要点。目前依据这种设计方案研制流水线信息管理系统已经在流水线上使用，经试验证明，完全满足新工艺的要求，并实现简单、低成本、智能化管理。机器的可靠性和稳定性完全符合流水线生产要求，并达到了预期结果。
作者：秦超 陈? 李健 庄贞良 单位：天马微电子股分有限公司研发部