2.便携式智能设备的软硬件设计
2.1 硬件构成
便携式智能设备作为该系统的下位机,由MSP430单片机、点阵式液晶显示器、键盘、读卡器、对讲设备、外扩存储器等构成。
MSP430非常适合应用在各种不同类型,需要低功耗的嵌入式系统中,根据存储数据、对讲和巡更记录的要求,我们采用MSP430F149单片机作为主芯片。利用其两路USART通讯端口实现采用SPI时序的外扩存储器和采用异步通信方式的智能设备与PC机之间的通信。
键盘是人机对话的输入设备借助键盘可向系统设置参数,发出控制指令等,MSP430F149具有多种中断源,一般采用定时器中断和I/O口P1,P2口中断,本设备采用4*4的行列式薄膜键盘以及定时器中断方式进行控制。人机界面是便携式系统的重要组成部分,它不仅可以对机电设备的数据记录时进行显示输入的相关数据,还可以把串口远程传输的信息量加以处理后直观的在液晶上做实时显示,考虑到节约成本和时间,我们选用带汉字显示的128*64的点阵式液晶显示器,其采用EL被光,模块自带逆变器,工作电压为3V。 巡更模块采用8112WA系列的125kHz非接触式射频读卡器,其采用单直流电源+5V供电,工作电流小于70mA,完全支持uem4100兼容格式ID卡(64bits,Manchester编码),有效距离10cm以上,并在有效距离内数据接收时间小于100ms。
2.2 功能说明
便携式智能设备可对机电设备运行、保安签到(巡更)、环境(卫生、绿化、设施)管理实施适时监控和数据记录等功能。记录设备数据的工作人员在小区物业管理部门规定的时间内,携带便携设备到现场输入工号和密码,对现场设备(如变压器、配电柜、冷却塔等)的参数进行观测及记录,并在记录点打卡,打卡信息反映在智能设备中, 以便监督工作人员出勤的情况;巡更人员在每一巡更点,按智能设备键盘上的巡更键记录巡更信息,同时保安在巡逻时,若发现设备损坏或公共设施(如走廊路灯等)损坏时,可按下键盘上的维修键,并用读卡器再次感应ID卡,记录要维修的地点,也可通过智能设备中的对讲功能与保安中控值班室联系。
2.3 软件设计
本设计的主要功能是巡更,对讲,数据记录等,并把数据传送给上位机,故需要设定各类参数,并从片外的AT45DB041中读出存储在其中的设备复位之前的信息,完成复位。作者曾采用查询方式,每次都分别对各个键进行判键处理,不仅时间大部分都消耗在按键查询上,系统其他功能的实现也受到影响。于是改用定时器中断,提高了CPU的利用率。主程序流程图如图2所示:
3.计算机系统数据处理
3.1串口通信
本设计中便携式智能设备是为了满足小区物业管理中数据的及时处理和记录考勤, 此过程中智能设备和PC机之间需要通信,包括从智能设备把记录的数据传输给PC机以及通过PC机向智能设备传送参数信息.智能设备与PC机的通信利用RS485通信接口实现, 采用半双工的工作方式,数据传输速率为9600bps,每个字节数据采用11位进行传送:1位起始、1位停止、一位校验和8位数据。PC机与智能设备的通信采用主从方式。在PC机上使用VB编程,VB6.0中提供了一个名为Mscomm的控件,用于计算机的串行通信。发送数据时先把数据送入缓存区,串口准备好后将其发出;传来数据时,通过设计属性值引发ComEvRective事件进行接收并转移数据。上位机把存放在VB的工程事件中的信息传送给下位机,现以智能设备的参数设计为例,说明上位机向下位机传送的参数信息,窗体如图3所示:
3.2 数据处理和显示
上位机可对下位机传送过来的数据进行规范的存储和实时显示。实时曲线反映的是现场数据的实时性和当前趋势,因此,在上位机中可根据输入的数据信息显示曲线的动态变化,使得图形的显示可以不断的更新,从而整个曲线动态的移动。由于下位机记录了各个设备的数据以及巡更情况等,故需要在上位机绘出不同的曲线图。本文以小区的变压器设备为例,说明它的实时曲线和数据存储。变压器的参数有电压、电流、温度等,我们要依次作出它们的曲线图与标准的曲线比较,故采用多重窗体程序设计,在主窗体中选择要显示的子窗体。以其中一个参数电压为主窗体,通过选择控件选取其他的参数,显示子窗体的参数曲线图。显示曲线时,要让数据曲线动态显示,就得先让程序数组记住所有要绘制曲线的数据,因此根据存储在相对应的数据库中的数据,把这些数据通过动态曲线显示出来,如图4所示。对于变压器的每个参数其绘图范围固定,每一组新的数据输入时,需将最早的数据从数组中除去,补以最新的数据,然后重新自动绘图,实现曲线的动态显示。
结束语
本文设计的基于便携式智能设备的管理系统结构简单,功能强大,能及时的记录数据,反映信息。同时,随着设备的增加以及人员的调动,该系统能通过上位机传送相关信息给下位机来修改菜单及参数,达到对系统的升级。本系统可用于小区、仓库、学校、商务大楼等场所的管理,市场前景广阔。
参考文献
[1]胡大可.MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用. 北京:北京航天航空大学出版社,2000.
[2]马忠梅,籍顺心,张凯. 单片机的C语言应用程序设计[M].北京: 北京航天航空大学出版社,2001.
[3]李鸿吉.Visual Basic 6.0中文版编程方法详解.北京:科学出版社,2001.
作者简介
冯明发, 男,黑龙江哈尔滨人,副教授,现从事自动化控制方面的研究, E-mail:fmfa@oa.szpt.net
陈海松,女,福建古田人,硕士研究生,研究方向为信号与信息处理,E-mail:hscjl1437@163.com,,hschen@oa.szpt.net
梁召峰, 男, 陕西人,硕士,从事超声电子技术的研究。
曾建华,男,湖南新晃人,硕士,讲师,研究方向为信息技术与数据挖掘,E-mail:
联系地址:深圳职业技术学院电子与信息工程学院软件工程系 邮编:518055
Email:hscjl1437@163.com, hschen@oa.Szpt.net