基于網(wǎng)絡(luò)總線機(jī)器故障報(bào)檢系統(tǒng)

1、 單片機(jī)與總線開(kāi)發(fā)技術(shù)及實(shí)踐 設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 基于網(wǎng)絡(luò)總線的機(jī)器故障報(bào)檢系統(tǒng) 目錄緒論：- 1 -設(shè)計(jì)題目：- 2 -一、設(shè)計(jì)名稱(chēng)：- 3 -二、設(shè)計(jì)目的：- 4 -三、設(shè)計(jì)方案：- 4 -四、設(shè)計(jì)原理：- 5 -五、設(shè)計(jì)內(nèi)容：- 7 -七、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)：- 11 -參考文獻(xiàn)：- 11 -心得：- 12 -緒論：隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化水平的提高，嵌入式技術(shù)在人們生活的逐漸滲透，“物聯(lián)網(wǎng)”已經(jīng)不再是紙上談兵了，其市場(chǎng)的需求量也逐漸增大，其應(yīng)用領(lǐng)域也日趨廣泛。然而，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的性能也有了相對(duì)要求，本次課程設(shè)計(jì)題目是基于網(wǎng)絡(luò)總線的機(jī)器故障檢測(cè)系統(tǒng)，在本次課程設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)了嵌入式的特點(diǎn)。本次

2、課程設(shè)計(jì)主要用到的器件有：光學(xué)識(shí)別串口掃碼器，Stm32f103的主控芯片，觸摸屏，交叉網(wǎng)線等；涉及的技術(shù)有:串口傳輸技術(shù)，掃碼器的光型號(hào)識(shí)別技術(shù)，屏幕顯示及觸摸技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，串口菜單技術(shù)，SD卡存儲(chǔ)技術(shù)等。本人鄭重申明此次課程設(shè)計(jì)純屬個(gè)人設(shè)計(jì)，絕對(duì)無(wú)盜用抄襲的成分。2016年12月31日設(shè)計(jì)題目：基于網(wǎng)絡(luò)總線的機(jī)器故障檢測(cè)系統(tǒng)基本要求：本次課程設(shè)計(jì)是基于網(wǎng)絡(luò)總線的機(jī)器故障檢測(cè)系統(tǒng)，為了使實(shí)驗(yàn)更接近實(shí)際情況以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更顯著，本次課程設(shè)計(jì)要求使用兩塊stm32開(kāi)發(fā)板分別模擬機(jī)器故障申報(bào)端和服務(wù)器端。當(dāng)工作機(jī)器故障后，操作員需要使用條形碼掃描槍獲取故障機(jī)器的條形碼編號(hào)，和操作員本身的員工編

3、號(hào)，并且根據(jù)故障特征選擇相應(yīng)的故障類(lèi)型，當(dāng)確認(rèn)無(wú)誤后把這三個(gè)信息進(jìn)行申報(bào)到服務(wù)器端，其傳輸技術(shù)需要使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，當(dāng)服務(wù)器端接收到相應(yīng)的申報(bào)信息后，將申報(bào)信息進(jìn)行存儲(chǔ)并且將派遣相應(yīng)的故障維修人員對(duì)故障機(jī)器進(jìn)行維修，維修完成后，維修人員也需要對(duì)維修信息進(jìn)行申報(bào)，申報(bào)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳到服務(wù)器后，服務(wù)器端將對(duì)申報(bào)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。背景 在當(dāng)代社會(huì)，我相信依然是個(gè)發(fā)展生產(chǎn)力的時(shí)代，國(guó)家要發(fā)展，民族要強(qiáng)盛，都離不開(kāi)生產(chǎn)力的推動(dòng)。并且現(xiàn)在工廠產(chǎn)線都在向自動(dòng)化方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)是用物理鏈路將各個(gè)孤立的工作站或主機(jī)相連在一起，組成數(shù)據(jù)鏈路，從而達(dá)到資源共享和通信的目的。通信是人與人之間通過(guò)某種媒體進(jìn)行的信息交流與傳遞。網(wǎng)

4、絡(luò)通信是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)孤立的設(shè)備進(jìn)行連接，通過(guò)信息交換實(shí)現(xiàn)人與人，人與計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信。只有解決了這些通訊問(wèn)題，我相信一個(gè)工廠的生產(chǎn)力會(huì)得到很大的提高，資源利用率更高。基于這一現(xiàn)狀，我組本次的設(shè)計(jì)是針對(duì)機(jī)器故障后不能得到及時(shí)修理，從而耽誤工廠生產(chǎn)力這一現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了機(jī)器故障檢測(cè)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：數(shù)字鏈路層網(wǎng)絡(luò)通訊、掃描槍、觸摸屏顯示、UCGUI界面、SD卡讀寫(xiě)、STM32開(kāi)發(fā)板 、Keil uvision5軟件一、設(shè)計(jì)名稱(chēng)：基于網(wǎng)絡(luò)總線的機(jī)器故障報(bào)檢系統(tǒng)二、設(shè)計(jì)目的： 1、了解并熟練運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)的通訊功能 2、了解掃描槍的使用 3、熟悉FAT文件系統(tǒng)的移植 4、了解SD卡的讀寫(xiě) 4、了解并

5、掌握觸摸屏的界面設(shè)三、設(shè)計(jì)方案： 面對(duì)這個(gè)題目首先是結(jié)合工業(yè)的當(dāng)前現(xiàn)狀，整體考慮了一下系統(tǒng)的完整性和實(shí)用性，接著是考慮了一下方案的可行性，最后確定方案如下所述：由于工廠的生產(chǎn)線機(jī)器容易產(chǎn)生故障，從而導(dǎo)致工廠的整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)度受到影響，并且故障機(jī)器也不能及時(shí)修理。并且處于人性化考慮我們還設(shè)計(jì)了顯示屏模塊，使得操作員更容易上手，并且解決了故障機(jī)器不能及時(shí)修理而耽誤工廠生產(chǎn)進(jìn)度帶來(lái)的負(fù)面影響，使得生產(chǎn)更加自動(dòng)化，智能化。由于工廠的工作機(jī)器和操作員都有相應(yīng)的編號(hào)以及條形碼，為了容易或取故障機(jī)器信息我能這次設(shè)計(jì)選用了光學(xué)識(shí)別掃碼槍?zhuān)绻ぷ鳈C(jī)器出現(xiàn)故障從而不能正常工作了，操作員只需要用每個(gè)機(jī)器上配置的掃碼槍

6、，掃描出故障機(jī)器的條形碼以及自己的條形碼，在上報(bào)的服務(wù)器端，服務(wù)器端會(huì)把上報(bào)信息進(jìn)行相應(yīng)的存儲(chǔ)，當(dāng)服務(wù)器工作人員收到操作員申報(bào)信息后，可立即派遣維修人員立即對(duì)故障機(jī)器進(jìn)行維修，維修人員對(duì)故障機(jī)器進(jìn)行維修完成后也可以把維修結(jié)果進(jìn)行上報(bào)，從而服務(wù)器端工作人員可根據(jù)維修情況做相應(yīng)的安排，我們組的設(shè)計(jì)解決了工廠因機(jī)器故障而耽誤工廠生產(chǎn)進(jìn)度這一現(xiàn)象。四、設(shè)計(jì)原理： 1.交換局域網(wǎng)交換局域網(wǎng)即交換式局域網(wǎng)。傳統(tǒng)的以太網(wǎng)中，在任意一個(gè)時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)中只能有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，其他站點(diǎn)只可以接收信息，若想發(fā)送數(shù)據(jù)，只能退避等待。因此，共享式以太網(wǎng)的固定帶寬被網(wǎng)絡(luò)上所有站點(diǎn)共享，隨機(jī)占用，網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)越多，每個(gè)站點(diǎn)平均

7、可以使用的帶寬就越窄，網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度就越慢。交換式局域網(wǎng)的出現(xiàn)解決了這個(gè)問(wèn)題。2.掃碼槍的掃碼原理 根據(jù)條形碼掃描槍的原理的不同，條形碼掃描槍可以分為光筆、CCD、激光三種。物體的顏色的不同，決定其反射光的類(lèi)型也不同，白色物體能反射各種波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，黑色物體則吸收各種波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，所以當(dāng)條形碼掃描器光源發(fā)出的光在條形碼上反射后，反射光照射到條形碼掃描槍內(nèi)部的光電轉(zhuǎn)換器上，光電轉(zhuǎn)換器根據(jù)強(qiáng)弱不同的反射光信號(hào)，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。電信號(hào)輸出到條形碼掃描槍的放大電路增強(qiáng)信號(hào)之后，再送到整形電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。白條、黑條的寬度不同，相應(yīng)的電信號(hào)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短也不同。然后譯碼器通過(guò)測(cè)量脈沖數(shù)字電

8、信號(hào)0,1的數(shù)目來(lái)辨別條和空的數(shù)目。通過(guò)測(cè)量0,1信號(hào)持續(xù)的時(shí)間來(lái)辨條和空的寬度。此時(shí)得到的數(shù)據(jù)依然是雜亂無(wú)章的，要知道條形碼所包含的信息，則需要根據(jù)不同的碼制對(duì)應(yīng)的編碼規(guī)則將條形碼符號(hào)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的數(shù)字、字符信息。最后，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與管理，物品的詳細(xì)信息便被識(shí)別了。可見(jiàn)條形碼掃描槍的掃描原理是根據(jù)反射關(guān)的不同，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的過(guò)程，其中包括：光電轉(zhuǎn)換，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。3.觸摸屏觸摸屏（touch screen）又稱(chēng)為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程式驅(qū)動(dòng)各種連結(jié)裝置，可用

9、以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫(huà)面制造出生動(dòng)的影音效果。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。4.SD卡 SD卡總線采用的是單主多從結(jié)構(gòu)，總線上所有卡共用時(shí)鐘和電源線。主機(jī)依次分別訪問(wèn)每個(gè)卡，每個(gè)卡的CID寄存器中已預(yù)編程了一個(gè)唯一的卡標(biāo)識(shí)號(hào)，用來(lái)區(qū)分不同的卡。并且其訪問(wèn)方式可以是SPI訪問(wèn)或SDIO訪問(wèn)。五、設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.界面的設(shè)計(jì)：本次界面設(shè)計(jì)主要使用的是UCGUI系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)了下面四個(gè)界面：1. 通訊設(shè)計(jì)：本次子機(jī)和服務(wù)器之間的通訊方式主要使用的是數(shù)字鏈路層的網(wǎng)絡(luò)通訊方式，子機(jī)的發(fā)送方式采用的是按鍵發(fā)送，即如上界面的“確認(rèn)申報(bào)”按鈕

10、，服務(wù)器接收采用了中斷接收方式，即實(shí)現(xiàn)了隨發(fā)即收的實(shí)時(shí)性要求；2. 存儲(chǔ)設(shè)計(jì)：本次設(shè)計(jì)采用的存儲(chǔ)方式是SD卡存儲(chǔ)，之所以采用SD卡存儲(chǔ)方式，是因?yàn)镾D卡具有存儲(chǔ)容量大，使用簡(jiǎn)潔，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)；3. 代碼設(shè)計(jì)：掃碼器數(shù)據(jù)接收代碼：網(wǎng)絡(luò)初始化及發(fā)送代碼：網(wǎng)絡(luò)接收代碼：七、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)：本次課程設(shè)計(jì)總體來(lái)說(shuō)還是比較成功的，雖然和預(yù)想的結(jié)果有所出入，單也實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的功能。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試該系統(tǒng)還從在一些不足，我們這次設(shè)計(jì)中使用的通訊方式是數(shù)字鏈路層的網(wǎng)絡(luò)通訊，并且只是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊；我們的系統(tǒng)所使用的界面系統(tǒng)是UCGUI，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性還有些欠缺，系統(tǒng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)跑飛現(xiàn)象；子機(jī)給服務(wù)器上報(bào)信息時(shí)沒(méi)有時(shí)間信息；

11、以上幾點(diǎn)是本次設(shè)計(jì)中所存在的問(wèn)題，這些問(wèn)題我組會(huì)想辦法解決，我相信這些問(wèn)題解決好的話我們的設(shè)計(jì)將是一款很實(shí)用的軟件系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)： enc28j60開(kāi)發(fā)手冊(cè)UCGUI開(kāi)發(fā)手冊(cè)STM32F10X中文開(kāi)發(fā)手冊(cè) Cortex-M3開(kāi)發(fā)技術(shù)及實(shí)踐心得： 此次課程設(shè)計(jì)最大的收獲不是我學(xué)習(xí)到了多少知識(shí)而是這幾天實(shí)訓(xùn)給我們的感悟：首先是心態(tài)。必須要有一個(gè)用心的心態(tài)，獨(dú)立解決問(wèn)題的意識(shí)，培養(yǎng)扎實(shí)基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)。不要什么東西都感覺(jué)簡(jiǎn)單（很多東西可能是看似簡(jiǎn)單）就不去做了或者不屑一做，以至于網(wǎng)上搜搜就夠了，這樣很不好。有自我的東西有自我的付出才會(huì)有程序運(yùn)行成功時(shí)的喜悅和小自豪，這樣有助于培養(yǎng)自我的興趣。要時(shí)刻牢記態(tài)度決定一切。其次是興趣，感覺(jué)學(xué)習(xí)工作中興趣很關(guān)鍵，這是一個(gè)引發(fā)人用心的問(wèn)題，有了興趣就自覺(jué)了，效率自然就高了。再次要敢于嘗試和挑戰(zhàn)。不要安于現(xiàn)成的程序，而且不要害怕失敗，在程序調(diào)試的過(guò)程中這點(diǎn)尤為重要，“