J基于点式LED的，智能点灯系统的设计论文大全

第一篇：J基于点式LED的，智能点灯系统的设计论文大全

随着国民经济、国民素质的不断提高，随着我国铁路的不断提速、不断发展，国家对铁路“安全行车”方面越来越重视、对铁路上道使用器材的技术先进性、质量可靠性把关审核越来越严格，尤其对关系到“行车安全”的铁路信号系统器材更为重视。点灯系统就是保障“行车安全”的基础铁路信号系统，与“行车安全”密不可分，因此对点灯系统的研究具有广阔的前景。系统组成点灯系统是铁路行车信号的灯丝自动转换装置，是保证铁路行车安全的重要信号部件，是集交流点灯、灯丝转换、故障定位报警为一体的多功能智能点灯系统。点式LED 智能点灯系统由LED 灯头、点灯单元、信号机构、灯丝继电器、监测主机五部分组成，系统整体示意图如图1 所示。此系统功能完整、质量可靠，具有如下特点：

1)采用5 种颜色大功率单颗LED 做为光源满足点灯系统对光学特性的要求。2)点灯单元采用横流驱动等技术保证正常驱动LED负载;采用比较电路以及光敏检测电路检测点灯单元的主、副丝工作正常与否;采用副丝供电电源做为监测报警电路供电电源，真正做到主电路和监测报警电路物理分离。

3)监测主机硬件采用Cortex-M3内核的ARM 处理器STM32 为主控制器，软件采用操作系统方式实现多任务的调度，人机交互采用触摸液晶屏方式实现，可在触摸屏上直接设置点灯单元地址

码和灯位名称的对应关系，不需另配下载器。

4)通信采用电流环通信方式，根据主机与子机通信回路是否有电流通过来判断是否有子机发生故障报警，这种方式可靠性高、抗干扰能力强、传输距离长[。系统硬件设计

2.1 系统硬件总体设计

点灯单元是基于STM8 单片机，由主控点灯检测模块、通信报警模块、连接模块、电源管理模块、接口模块5 部分组成，监测主机是基于STM32103F 单片机，由主控核心模块、通信报警模块、电源模块、转接模块、液晶显示模块组成，2.2 系统通信报警硬件设计

系统通信报警电路是基于电流环通信方式设计的，包括监测主机通信报警电路如图4 所示、点灯单元通信报警电路如图5 所示。电流环通信过程中，传输两种电流信号，一种为电流报警信号，一种为回执电流信号。监测主机电流环电路和点灯单元电流环通信，在有电流信号传输时，可处于三种状态，发送状态、接收状态、环路沟通状态。发送状态即监测主机电流环电路或点灯单元电流环电路处于方波脉冲发送状态，整个电流环回路中有方波脉冲信号在传输;接收状态即监测主机电流环电路或点灯单元电流环电路处于等待接收方波脉冲的阶段;环路沟通状态即监测主机电流环电路或点灯单元电流环电路处于接收状态时，依靠自身电流环回路的发送部分电路，沟通整个电流环回路状态。

电流环通信的工作过程如下： 当整个电流环回路无电流信号传输时，监测主机电流环电路处于环路沟通状态和接收状态，点灯单元电流环电路处于接收状态;当点灯单元产生电流报警信号时，点灯单元转换至发送状态，每发送完一次电流报警信号，点灯单元就进入环路沟通状态和接收状态，监测主机仍处于环路沟通状态和接收状态;当监测主机识别出点灯单元发送的电流报警信号时，通过调整、变换、监测主机波形校准电路，把电流报警信号信息，转换成监测主机单片机可识别信号，同时监测主机单片机发送出断开环路沟通状态和接收状态命令，进入发送状态，发送回执电流信号，监测主机每发送完一次回执电流信号，监测主机就进入环路沟通状态和接收状态;当点灯单元识别出回执电流信号后，点灯单元断开环路沟通状态，进入接收状态。软件设计

点式LED 智能点灯监测系统采用电流环通信的方式实现室内监测主机对室外LED 点灯单元故障的定位和报警。室内监测主机有四路检测通道，每路检测通道最多设置50 个现场点灯单元的寻址地址，通讯方式是采用分机呼叫，总机应答的方式。由于电流环通信回路是通过回路中电流的通断传递信息，因此在一个通信周期内仅允许一台分机占用总线，若多台分机同时占用总线会导致无法通信。因此分机在通信完成后一定要及时释放总线。

当LED 点灯单元发生主副光源切换后，LED 点灯监测分机上电工作。分机的单片机在上电完成初始化后，首先读取拨码盘设定的地址码，之后以地址码为基准生成一个随机数，分机单片机的定时器从0 开始以这个随机数为溢出值开始延时，这样做的目的是给每个分机分配不同的发送起始时间，避免多台总机同时发送信息造成电流环无法正常通信。当延时结束后，分机的串口开始发送报警信息。电流环通信电路将串口发送出的TTL 电平转换为对应的高低电流，通过电流环总线将电流传递到主机的接收电路上。总机的电流环通信电路将总线上的电流转换成对应的TTL 电压，从而使主机单片机的串口接收到分机的报警信息。

在接到分机的报警信息后，向该分机发送回执码，若分机接收到总机发过来的回执码则停止发送并永久退出总线，否则分机暂时退出总线并在一段时间之后重新向主机发送报警信息。各通道的点灯单元编码后都需要与现场真实灯名称一一对应。结束语

点式LED 智能点灯系统主机监测采用电流环通信方式，该通信方式采用环路电流的有无来判断是否有故障发生，这种方式可靠性高、抗干扰能力强、传输距离长，可满足站内3 公里，区间15 公里传输距离的要求[6]。此种通信方式配合软件差时设计，能减少甚至避免误报警、错报警现象的发生，为现场施工、使用、维护带来极大便利。

第二篇：智能制造系统论文

智能制造概述

摘要：介绍了智能制造提出的背景、主要研究内容和目标, 人工智能与 I M T、I M S的关系, I M S 和C I M S, 智能制造的物质基础及理论基础, 智能制造系统的特征及框架结构, 并简要介绍了智能加工中心 IMC, 智能制造技木的发展趋势，以及智能制造系统研究成果及存在问题。关键词：智能制造，IMS, IMC, IMT。

Abstract：Intelligent Manufacturing introduced the background, main contents and objectives, Artificial Intelligence and IMT, IMS relations, IMS and CIMS, intelligent manufacturing and the material basis of the theoretical basis of the characteristics of intelligent manufacturing system and the framework structure, and gave a briefing on intelligence Machining Center IMC, intelligent manufacturing technology development trend of wood, as well as the Intelligent Manufacturing Systems research results and problematic.Key words: Intelligent Manufacturing, IMS, IMC, IMT。

一.智能制造提出的背景

制造业是国民经济的基础工业部门, 是决定国家发展水平的最基本因素之一。从机械制造业发展的历程来看, 经历了由手工制作、泰勒化制造、高度自动化、柔性自动化和集成化制造、并行规划设计制造等阶段。就制造自动化而言, 大体上每十年上一个台阶: 50～ 60年代是单机数控, 70 年代以后则是CNC 机床及由它们组成的自动化岛, 80 年代出现了世界性的柔性自动化热潮。与此同时, 出现了计算机集成制造, 但与实用化相距甚远。随着计算机的问世与发展, 机械制造大体沿两条路线发展: 一是传统制造技术的发展, 二是借助计算机和自动化科学的制造技术与系统的发展。80年代以来, 传统制造技术得到了不同程度的发展,但存在着很多问题。先进的计算机技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计人员和管理人员提出了新的挑战, 传统的设计和管理方法不能有效地解决现代制造系统中所出现的问题, 这就促使我们借助现代的工具和方法, 利用各学科最新研究成果, 通过集成传统制造技术、计算机技术与科学以及人工智能等技术, 发展一种新型的制造技术与系统, 这便是智能制造技术(In telligen t M anufactu r ingTechno logy, I M T)与智能制造系统(In telligen tM anufactu r ing System , I M S)[1 ]。

年代以后, 世界各国竞相大力发展 I M T 和I M S 的深层次原因有:(1)集成化离不开智能 制造系统是一个复杂的大系统, 其中有多年积累的生产经验, 生产过程中的人—机交互作用, 必须使用的智能机器(如智能机器人)等。脱离了智能化, 集成化也就不能完美地实现。

(2)机器智能化比较灵活 可以选择系统智能化, 也可以选择单机智能化;单机可发展一种智能,也可发展几种智能;无论在系统中或单机上, 智能化均可工作, 不像集成制造系统, 只有全系统集成才可工作。

(3)智能化的经济效益较高 现有的计算机集成制造系统(Compu ter In tegratedM anufactu r ingSystem , C I M S)少则投资数千万元, 多则投资数亿元乃至数十亿元, 很少有企业能承担得起, 而且投入正常运行的很少, 维护费用也高, 还要废弃原有的设备, 难以推广。

(4)白领化使得有丰富经验的机械工人和技术人员日益缺少，产品制造技术越来越复杂, 促使使用人工智能和知识工程技术来解决现代化的加工问题。(5)工厂生产率的提高更多地取决于生产管理和生产自动化 人工智能与计算机管理相结合, 使得不懂计算机的人也能通过视觉、对话等智能手段实现生产管理的科学化。

总之，以计算机信息技术为基础的高新技术得到迅猛发展 ,为传统的制造业提供了新的发展机遇。计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术相结合 ,形成了先进制造技术概念。冷战结束以后 ,国际间竞争的重点由单纯的军事实力较量转向以发展经济和提高国民生活水平的综合国力较量 ,随之而来的这种国际间高新技术领域的竞争愈演愈烈 ,且其发展形式由最初的仅依托本国的人力、物力和财力 ,发展到国际间的大规模合作。近年来由发达国家倡导的面向21世纪的 “智能制造系统”、“信息高速公路” 等国际研究计划 ,无疑是该背景下的产物 ,也是国际间进行高科技研究开发的具体表现和积极占领 21 世纪高科技制高点的象征。二.主要研究内容和目标

智能制造在国际上尚无公认的定义。目前比较通行的一种定义是, 智能制造技术是指在制造工业的各个环节, 以一种高度柔性与高度集成的方式,通过计算机来模拟人类专家的制造智能活动。因此, 智能制造的研究开发对象是整个机械制造企业, 其主要研究开发目标有二: ①整个制造工作的全面智能化, 它在实际制造系统中首次提出了以机器智能取代人的部脑力劳动作为主要目标, 强调整个企业生产经营过程大范围的自组织能力;②信息和制造智能的集成与共享, 强调智能型的集成自动化。目前, I M T 和 I M S 的研究方向已从最初的人工智能在制造领域中的应用(A i M)发展到今天的I M S, 研究课题涉及的范围由最初仅一个企业内的市场分析、产品设计、生产计划、制造加工、过程控制、信息管理、设备维护等技术型环节的自动化, 发展到今天的面向世界范围内的整个制造环境的集成化与自组织能力, 包括制造智能处理技术、自组织加工单元、自组织机器人、智能生产管理信息系统、多级竞争式控制网络、全球通讯与操作网等。

由日本提出的 I M S 国际合作研究计划对 I M S的解释可以看出, I M S 的研究包括智能活动、智能机器以及两者的有机融合技术, 其中智能活动是问题的核心。在 I M S 研究的众多基础技术中, 制造智能处理技术是最为关键和迫切需要研究的问题之一, 因为它负责各环节的制造智能的集成和生成智能机器的智能活动。在一个国家甚至世界范围内, 企业之间有着密切的联系, 譬如, 采用相同的生产设备和系统, 有着类似的生产控制与管理方式,上下游产品之间的联系, 等等。其间存在的突出问题是产品和技术的规范化、标准化和通用化、信息自动交换形式与接口以及制造智能共享等。

国际 I M S 计划的基本观点如下: ①I M S 是21世纪的制造系统, 必须开发与之相适应的制造技术;②应对这些技术进行组织化和系统化;③加强技术的标准化;④考虑人的因素;⑤保护环境。该计划由已有生产技术的体系化和标准化、21 世纪生产技术的研究与开发两大部分构成。

1992 年4 月在日本召开的第一次国际技术委员会, 确定了4 个主题: ①技术课题;②选择原则;③评价程序;④执行准则。由国际 I M S 中心成员提出的首批10 项研究课题是①企业集成;②全球制造;③系统单元技术;④清洁制造技术;⑤人与组织研究;⑥先进的材料加工技术;⑦全球并行工程(评估和实施);⑧自主模块的系统设备与分布控制;⑨快速产品开发;b k知识系统化(设计与制造)。美国国家科学基金会(N SF)已连续数年重点资助了与智能制造有关的研究项目, 这些项目覆盖了智能制造的绝大部分技术领域, 包括制造过程中的智能决策、基于多施主(mu lt i-agent)的智能协作求解、智能并行设计、物流传输的智能自动化、智能加工系统和智能机器等。

日本提出的智能制造系统国际合作计划, 以高新计算机为后盾、深受其 “真空世界” 计算机研究计划的影响。其主要研究内容如下: ①强调部分代替人的智能活动, 实现部分人的技能;②使用智能计算机技术来集成设计制造过程, 使之一体化, 以虚拟现实技术实现虚拟制造, 以多媒体的人机接口技术、虚拟现实技术, 实现职业教育;③强调全球制造网络的生产制造技术, 通过卫星、In ternet 和数字电话网络实现全球制造;④强调智能化与自律化的智能加工系统以及智能化CNC、智能机器人的研究。⑤重视分布式人工智能技术的应用, 强调自律协作代替集中递阶控制。

I M T 与 I M S 的研究与开发对于提高产品质量、生产效率和降低成本, 提高国家制造业响应市场变化的能力和速度, 以及提高国家的经济实力和国民的生活水准, 均具有重大的意义。其研究目标是要实现将市场适应性、经济性、人的重要性、适应自然和社会环境的能力、开放性和兼容能力等融合在一起的生产系统: ①使整个制造过程实现智能化, 并具有自组织能力;②I M S 是一个集成许多工厂和多种机器设备的混合系统;③具备满足各种社会需求的柔性;④能充分发挥人的作用;⑤易于操作;⑥总效率高;⑦能避免重复投资等。人工智能的目的是为了用技术系统来突破人的自然智力的局限性 ,达到对人脑的部分代替、延伸和加强的目的 ,使那些单靠人的天然智能无法进行或带有危险性的工作得以完成 ,从而使人类的智慧能集中到那些更富于创造性的工作中去。人是制造智能的重要来源 ,在制造业走向智能化过程中起着决定性作用。目前在整体智能水平上 ,与人工系统相比 ,人的智力仍然是遥遥领先的。人工智能模拟的蓝本主要是人类的智能 ,但人类的智能是随时间不断变化的 ,而这种变化又是无止境的 ,只有人与机器有机高度结合 ,才能实现制造过程的真正智能化。智能制造被称为新世纪的制造技术 ,目前之所以还不能实现 ,是由于要受到目前科学技术、人以及经济等诸多方面的制约。智能与思维智能 ,就是在各种环境和目的的条件下正确制定决策和实现目的的能力。在这里 ,给定的环境和目的是问题的约束条件 ,制定正确的决策是智能的中心环节 ,而有效地实现目的 ,则是智能的评判准则。从信息处理的角度讲 ,智能可以看成是获取、传递、处理、再生和利用信息的能力。而思维能力是整个智能活动中最复杂、最核心的部分 ,主要指处理和再生信息的能力。这种信息处理的过程是十分复杂和多样化的 ,归纳起来 ,大体可分为 3 种基本的类型 ,即:经验思维、逻辑思维和创造性思维。在工艺设计过程中 ,这三种类型的思维都存在 ,在不同层次的决策中起着重要作用。

总之，智能制造技术是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一门综合技术。其具体表现为:智能设计、智能加工、机器人操作、智能控制、智能工艺规划、智能调度与管理、智能装配、智能测量与诊断等。它强调通过“ 智能设备 ” 和“ 自治控制 ” 来构造新一代的智能制造系统模式。智能制造系统具有自律能力、自组织能力、自学习与自我优化能力、自修复能力 ,因而适应性极强 ,而且由于采用 VR技术 ,人机界面更加友好。因此 , I M技术的研究开发对于提高生产效率与产品品质、降低成本 ,提高制造业市场应变能力、国家经济实力和国民生活水准 ,具有重要意义。智能制造是制造系统柔性自动化和集成自动化的新发展和重要组成部分 ,因此未来智能制造将向智能集成的方向发展 ,未来智能制造的研究将着重于智能传感与检测(如智能传感器、智能传感与检测技术、光纤传感技术等)。

三.人工智能与 I M T、I M S 人工智能的研究, 一开始就未能摆脱制造机器生物的思想, 即 “机器智能化”。这种以 “自主” 系统为目标的研究路线, 严重地阻碍了人工智能研究的进展。许多学者已意识到这一点, Feigenbaum、N ew ell、钱学森从计算机角度出发, 提出了人与计算机相结合的智能系统概念。目前国外对多媒体及虚拟技术研究进行大量投资, 以及日本第五代智能

计算机研制计划的搁浅等事例, 就是智能系统研究目标有所改变的明证。

人工智能技术在机械制造领域中的应用涉及市场分析、产品设计、生产规划、过程控制、质量管理、材料处理、设备维护等诸方面。结果是开发出了种类繁多的面向特定领域的独立的专家系统、基于知识的系统或智能辅助系统, 形成一系列的 “智能化孤岛”。随着研究与应用的深入, 人们逐渐认识到, 未来的制造自动化应是高度集成化与智能化的

人—机系统的有机融合, 制造自动化程度的进一步提高要依赖于整个制造系统的自组织能力。如何提高这些 “孤岛” 的应用范围和在实际制造环境中处理问题的能力, 成为人们的研究焦点。在80 年代末和90 年代初, 一种通过集成制造自动化、新一代人工智能、计算机等科学技术而发展起来的新型制造工程—— I M T 和新——代制造系统—— I M S 便脱颖而出。

人工智能在制造领域中的应用与 I M T 和I M S 的一个重要区别在于, I M S 和 I M T 首次以部分取代制造中人的脑力劳动为研究目标, 而不再仅起 “辅助和支持” 作用, 在一定范围还需要能独立地适应周围环境, 开展工作。

四.I M S 和C I M S C I M S 发展的道路不是一帆风顺的。今天,C I M S 的发展遇到了不可逾越的障碍, 可能是刚开始时就对C I M S 提出了过高的要求, 也可能是C I M S 本身就存在某种与生俱来的缺陷, 今天的C I M S 在国际上已不像几年前那样受到极大的关注与广泛地研究。从C I M S 的发展来看, 众多研究者把重点放在计算机集成上, 从科学技术的现状看, 要完成这样一个集成系统是很困难的。

C I M S 作为一种连接生产线中的单个自动化子系统的策略, 是一种提高制造效率的技术。它的技术基础具有集中式结构的递阶信息网络。尽管在这个递阶体系中有多个执行层次, 但主要控制设施仍然是中心计算机。C I M S 存在的一个主要问题是用于异种环境必须互连时的复杂性。在C I M S 概念下, 手工操作要与高度自动化或半自动化操作集成起来是非常困难和昂贵的。在C I M S 深入发展和推广应用的今天, 人们已经逐渐认识到, 要想让C I M S 真正发挥效益和大面积推广应用, 有两大问题需要解决: ①人在系统中的作用和地位;②在不作很大投资对现有设施进行技术改造的情况下亦能应用C I M S。现有的C I M S概念是解决不了这两个难题的。今天, 人力和自动化是一对技术矛盾, 不能集成在一起, 所能做的选择, 或是昂贵的全自动化生产线, 或是手工操作, 而缺乏的是人力和制造设备之间的相容性,人机工程只是一个方面的考虑, 更重要的相容性考虑要体现在竞争、技能和决策能力上。人在制造中的作用需要被重新定义和加以重视。

事实上, 在70 年代末和80 年代初, 人们已开始认识到人的因素在现代工业生产中的作用。英国出版公司(IFS)于 1984 年就首次发起了第一届“制造中人的因素” 研讨会, 目的在于提高人们对制造环境中人的因素及其所起作用的认识。事实证明, 人是 I M S 中制造智能的重要来源。值得指出的是, C I M S 和 I M S 都是面向制造过程自动化的系统, 两者密切相关但又有区别。

C I M S 强调的是企业内部物料流的集成和信息流的集成;而 I M S 强调的则是更大范围内的整个制造过程的自组织能力。从某种意义上讲, 后者难度更大, 但比C I M S 更实用、更实际。C I M S 中的众多研究内容是 I M S 的发展基础, 而 I M S 也将对C I M S 提出更高的要求。集成是智能的基础, 而智能也将反过来推动更高水平的集成。I M T 和 I M S 的研究成果将不只是面向21 世纪的制造业, 不只是促进C I M S 达到高度集成, 而且对于FM S、M S、CNC 以至一般的工业过程自动化或精密生产环境而言, 均有潜在的应用价值。有识之士对人工智能技术、计算机科学和C I M S 技术进行了全面的反思。他们在认识机器智能化的局限性的基础上, 特别强调人在系统中的重要性。如何发挥人在系统中的作用, 建立一种新型的人—机的协同关系, 从而产生高效、高性能的生产系统, 这是当前众多学者都会提出的问题, 也正是C I M S 所忽视的关键因素, 这一因素导致了C I M S 发展中不可逾越的障碍。值得一提的是有的学者特别强调 “人件(Humanw are)” 在系统中的重要性, 提出C I M S 的开放结构体系思想。最引人注目的是欧共体的ESPR IT 计划中单独列出的一个研究子项, 即 “以人为中心的C I M S”。甚至有人索性称以人为中心的 C I M S 为 H I M S(HumanIn tegrated M anufactu r ing System), 指出集成制造系统首先是 “人的集成”。耐人寻味的是, 目前研究的 “精良生产” 与 “敏捷制造” 等新型制造系统的主要出发点也是强调 “人” 的作用, 即 “以人为中心”。

五．智能制造的物质基础及理论基础 1.智能制造系统的物质基础主要有:

(1)数控机床和加工中心 美国于 1952 年研制成功第一台数控铣床 ,使机械制造业发生一次技术革命。数控机床和加工中心是柔性制造的核心单元技术。(2)计算机辅助设计与制造提高了产品的质量和缩短产品生产周期 ,改变了传统用手工绘图、依靠图纸组织整个生产过程的技木管理模式。

(3)工业控制技术、微电子技术与机械工业的结合 — — — 机器人开创了工业生产的新局面 ,使生产结构发生重大变化 ,使制造过程更富于柔性扩展了人类工作范围。

(4)制造系统为智能化开发了面向制造过程

中特定环节、特定问题的 “智能化孤岛”,如专家系统、基干知识的系统和智能辅助系统等。

(5)智能制造系统和计算机集成制造系统用

计算机一体化控制生产系统 ,使生产从概念、设计到制造联成一体 ,做到直接面向市场进行生产 ,可以从事大小规模并举的多样化的生产;近年来 ,制造技术有了长足的发展和进步 ,也带来了很多新问题。数控机床、自动物料系统、计算机控制系统、机器人等在工业公司得到了广泛的应用 ,越来越多的公司使用了 “计算机集成制造系统(CIMS)”、“柔性制造系统(FMS)”、“工厂自动化(FA)”、“多目标智能计算机辅助设计(M1CAD)”、“模块化制造与工厂(MXMF)、并行工程(CE)”、“智能控制系统(ICS)” 以及 “智能制造(IM)”、“智能制造技术(IMT)” 和 “智能制造系统(IMS)” 等等新术语。先进的计算机技术、控制技术和制造技术向产品、工艺和系统的设计师和管理人员提出了新的挑战 ,传统的设计和管理方法不能再有效地解决现代制造系统提出的问题了。要解决这些问题、需要用现代的工具和方法 ,例如人工智能(AI)就为解决复杂的工业问题提出了一套最适宜的工具。2.智能制造技术的理论基础

智能制造技术是采用一种全新的制造概念和实现模式。其核心特征强调整个制造系统的整体“智能化” 或 “自组织能力” 与个体的 “自主性”。“智能制造国际合作研究计划J IRPIMS” 明确提出: “智能制造系统是一种在整个制造过程中贯穿智能活动 ,并将这种智能活动与智能机器有机融合 ,将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统”。基于这个观点,在智能制造的基础理论研究中 ,提出了智能制造系统及其环境的一种实现模式 ,这种模式给制造过程及系统的描述、建模和仿真研究赋予了全新的思想和内容 ,涉及制造过程和系统的计划、管理、组织及运行各个环节 ,体现在制造系统中制造智能知识的获取和运用 ,系统的智能调度等 ,亦即对制造系统内的物质流、信息流、功能决策能力和控制能力提出明确要求。作为智能制造技术基础 ,各种人工智能工具 ,及人工智能技术研究成果在制造业中的广泛应用 ,促进了智能制造技术的发展。而智能制造系统中 ,智能调度、智能信息处理与智能机器的有机融合而构成的复杂智能系统 ,主要体现在以智能加工中心为核心的智能加工系统的智能单元上。作为智能单元的神经中枢——智能数控系统 ,不仅需要对系统内部中各种不确定的因素如噪声测量、传动间隙、摩擦、外界干扰、系统内各种模型的非线性及非预见性事件实施智能控制 ,而且要对制造系统的各种命令请求做出智能反应。这种功能已远非传统的数控系统体系结构所能胜任 ,这是一个具有挑战性的新课题。对此有待研究解决的问题有很多 ,其中包括智能制造机理、智能制造信息、制造智能和制造中的计算几何等。总之 ,制造技术发展到今天 ,已经由一种技术发展成为包括系统论、信息论和控制论为核心的、贯穿在整个制造过程各个环节的一门新型的工程学科 ,即制造科学。制造系统集成与调度的关键是信息的传递与交换。从信息与控制的观点来看 ,智能制造系统是一个信息处理系统 ,由输入、处理、输出和反馈等部分组成。输入有物质(原料、设备、资金、人 员)、能量与信息;输出有产品与服务;处理包括物料的处理与信息处理;反馈有产品品质回馈与顾客反馈。制造过程实质上是信息资源的采集、输入、加工处理和输出的过程 ,而最终形成的产品可视为信息的物质表现形式。

六．智能制造系统的特征及框架结构

1.为了提出有我国特色的智能制造模式 ,首先要搞清智能系统应具有什么特征。当前对智能系统的理解有两种不同的意见:一种是从科学的角度来看这个问题的意见 ,即认为只有具备下列特征的系统才能称为智能系统:一个系统既具有人类智能(或部分地),又具有与人类实现其智能相似的过程与途径。另一种是从工程的角度来看这个问题的意见 ,即认为一个系统只要具有(或部分具有)人类智能就称为智能系统 ,而不管实现其智能的过程与途径。我们这里所讨论的问题是关于智能制造系统的问题 ,也就是从工程角度来讨论智能系统的问题。我们认为:在工程上 ,智能系统的特征有以下几个方面 ,具有下列特征之一的系统 ,从工程角度看 ,就可称为智能系统：(1)多信息感知与融合;(2)知识表达、获取、存储和处理(主要是识别、设计、计算、优化、推理与决策);(3)联想记忆与智能控制;(4)自治性 自相似、自学习、自适应、自组织、自维护;(5)机器智能的演绎(分解)与归纳(集成);(6)容错。

2.智能制造系统模式的框架结构

整个系统是一个多智能体分布式网络结构 ,分成四个部分:中心层、管理层、计划层和生产层。每个层由具有自治性的多智能体组成 ,这种多智能体具有相似的结构 ,但根据任务的不同而有不同的自学习、自适应、自组织、自维护功能。智能系统有一定的容错能力 ,可以在不完整的信息或偶然误差出现时正常地工作。系统与因特网兼容 ,可以进行企业动态联盟、招标、投标及电子商务 ,还可形成虚拟制造的支持环境。

七． 智能加工中心 IMC 1.智能加工中心是智能制造系统中一种典型的智能加工机器。作为以 IMC 为主的智能加工单元 ,其任务为感知、决策、加工、控制与学习。智能加工中心既是智能制造过程和系统的实验和应用对象 ,也是智能制造技术的缩影和实现通道。它与普通的加工中心(MC)有着本质的区别 ,除了完成数控代码规定的加工任务外 ,能够根据信息的综合进行自主决策 ,实时调整自身行为 ,适应环境和自身的不确定性变化 ,即应具有 “自主性” 和 “自组织” 能力 ,实现对 IMC的数控系统进行实时干预与智能控制。数控加工中心的实时智能控制 ,表现为三个方面:第一是远程控制 ,通过通信线路对加工现场进行控制 ,对加工中心的加工操作和加工状态进行监视;第二是故障识别与处理 ,如刀具磨损识别与自动更换备用刀具、自激振动识别与自动抑制或消除等;第三是自适应控制 ,根据检测到的过程控制信息自适应地改变加工参数。而智能加工中心对信息的获取与处理表现在对加工环境和加工状态的自主响应能力 ,其中对刀具状态的监测是评判加工状态的重要依据。加工中心刀具状态实时在线智能监测系统 ,及基于神经网络与模糊识别模式的多传感器融合技术的刀具磨、破损监测

系统的成功开发 ,为智能制造信息的自动获取 ,成功提供了有力的保证。2.智能加工中心的主要功能

在智能加工中心中 ,智能数控系统是 IMC 的神经中枢 ,其智能化程度直接决定了整个智能制造系统的智能水平。智能数控系统具有高级的自主控制功能 ,能将任务请求、作业规划、轨迹控制、过程监视与控制、错误自修复等功能有机结合起来。面向制造系统 ,它是任务驱动的柔性规划学习系统 ,而面对复杂的物流加工环境 ,它又是 “刺激一反应” 型的再励系统 ,能对来自内部和外界环境的多种刺激做出理智的决策 ,从而以最优策略完成目标任务。通过对智能制造环境下的加工过程进行分析 ,确定加工中心应具备的主要功能有:(1)感知功能 ,根据多种传感器信号的收集、特征提取和信息融合 ,实现加工对象感知和系统状态感知。

(2)决策功能 ,在感知的基础上通过决策 ,明确其在整个制造系统中的作用、与其它智能机器的关系 ,并确定自身的行为方式。

(3)控制功能 ,智能加工中心根据决策结果进行处理 ,采用最优化的方式完成加工任务 ,并保证加工过程得到可靠的监视和维护。

(4)通信功能 ,包括与 CAD/ CAM 系统的智能通信 ,实现数据与知识的交流 ,支持并行工程策略;与其它智能加工机器的智能通信 ,交流状态信息 ,协调加工负荷;与人类专家和操作人员的智能通信 ,提供良好的人机交互环境 ,为智能机器提供知识单元 ,做出相应决策。

(5)学习功能 ,依据决策、控制和加工指令 ,以及由此引起的状态变化和最终加工任务 ,学习和积累相关知识 ,改进决策和控制策略。此外 ,还包括从人类专家和其它智能机器直接获取知识。

八．智能制造技木的发展趋势 智能制造是从 80 年代末发展起来的 ,最旱的几本有关智能制造及系统方面的专著是在 1988年由 Wrightfg MilaciC 等人编写的 ,随后、Kusiak和 Pain也相继出版了这方面的研究著作。这些专著所描述的 IMS仍基于设计与制造技术所提出的问题和解决的工具与方法。在许多工业化国家、人工智能已被当作求解现代工业提出的问题的工具和方法。因此 ,这些专著仅着力于人工智能在制造业中的应用和智能系统研究与应用中提出的问题的求解、使用基于知识的系统(如级联结构系统)和优化方法来解决自动化制造环境中零件、产品、系统的设计与制造 ,以及自动制造系统的规划与调度(管理)问题。先进的工业化国家在研究 FMS、CIMS、FA 及AI筹的基础上 ,为了进行国际间制造业的共同协作研究、开发、设计、生产、物流、信息流、经营管理乃至制造过程的集成化与智能化等而提出来的智能制造系统 ,也是为了解决各发达国家面临的企业活动全球化、重复投资增大、现场熟练技术工人不足和社会对产品的需求变化等因素而倡导的国际制造业的合作。在迸行智能制造及其相关技术与系统的研究方面、首推日本在 1990 年提议和倡导的日、美、欧之间建立的国际运营委员会、国际技术委员会和附属机构 IMS中。大有主宰未来制造技术的趋势。1991～ 1993 年 Barschdor 汀和 Monostori 等应用人工神经网络(ANNS)到智能制造中进行加工过程的建模、监测、诊断、自适应控制;通过神经网络的知识表示和学习能力 ,缩短 CIMS的反应时间 ,提高产品的质量 ,使系统更可靠。而 Furukawa则对智能机器的设计程序及它在自动导引车中的应用作了介绍。被称为是二十一世纪的制造技术的智能制造系统 ,目前国内外已相继开展了国际联合研究计划。智能制造系统与当前任何制造系统相比 ,在体系结构上有着根本意义上的不同 ,具体体现在:一是采用开放式系统设计策略。通过计算机网络技术 ,实现共享制造数据和制造知识 ,以保证系统质量。这是将计算机界先进的设计和开发思想融入到制造系统的结果 ,因而使制造系统向拟人化的方向进一步发展。二是采用分布式多自主体智能系统设计策略 ,其基本思想是:赋予制造系统中各组成部分或子系统一定的自主权 ,使其形成一个封闭的具有完整功能的自主体 ,这些自主体以网络智能结点的形式联接在通讯网络上 ,各个智能结点在物理上是分散的 ,在逻辑上是平等的。通过各结点的协同处理与合作 ,共同完成制造系统任务 ,实现人与人的知识在制造中的核心地位。此外 ,生物制造与仿生机械的科学与技术、生物自生长成形制造、绿色制造的科学与技术包括产品与人类和自然的协调理论 ,产品绿色工艺(如Near2Zero Waste)等也极大地丰富了智能制造的范畴 ,促进了智能制造系统的发展。目前 ,我国一些高等院校也在进行智能制造技术的研究 ,如南京航空航天大学机电学院朱剑英教授成立的智能制造科研组 ,一方面跟踪国际智能制造的最新研究动态 ,另一方面从事智能制造关键基础技术的预研工作 ,为地区及我国智能制造技术的发展做出了一定贡献。遗憾的是 ,由于种种原因 ,我国政府主管部门和有关大公司、厂家并无迹象表明对智能制造已引起足够的重视 ,至今也未得到我国机械学科的普遍关注。相信随着人们对智能制造系统认识的逐步深入 ,智能制造系统必将得以迅猛发展 ,迎头赶上世界先进发展水平。

九．智能制造系统研究成果及存在问题

目前对分布式制造系统的研究虽然还处于初期阶段 ,但已在不同层次、不同侧面上取得了大量令人振奋的基础理论研究成果和应用成果 ,如制造 Agent的个体目标机制(如奖惩机制、市场机制、目标函数等)等。这些研究成果奠定了MAS在制造控制中应用的基础。但是 ,由于制造 Agent 在信息、知识和控制上的完全分布 ,每个 Agent 对环境、对整个问题求解活动及其他Agent 的意图只有部分的、不完全的知识 ,并且拥有的知识可能互相不一致 ,各个 Agent只能根据不完备的知识与不完整、不同步的信息做出局部决策。又由于整个系统缺乏类似中央控制的机制 ,因而整个系统的控制和决策往往不能达到最优效果 ,而且不可避免地存在大量难以解决的决策冲突(C onflict)和死锁(Deadlock)。因此 ,对分布式自治制造系统中异构 Agent 间的相互合作以及全局协调机制的研究 ,是分布式自治制造系统最重要 ,也是最基本的问题 ,更是其走向实用所亟待解决的核心问题。协调是指一组 Agent 完成一些集体活动时相互作用的性质。在分布式制造系统中 ,全局协调和优化是一个在多目标动态约束下 ,各类活动和资源的最佳组合和排序的动态求取过程 ,它可以描述为两个子问题 ,即局部调度决策和全局资源协调。由于 “组合爆炸” 现象的存在 ,当前采用的普遍方法是谈判和投标(Neg otiation and Bidding)。谈判被定义为:在开放的、动态的制造控制环境下 ,拥有任务订单的 Agent(协调者),及欲参与任务执行的 Agent(投标者)之间传递各自的资源、愿望和能力信息 ,反复进行协商 ,直到其中一个Agent 或一组Agent 被选出组成执行该任务的队列的过程。在这个过程中出现的冲突和死锁或者由协调者来解决 ,或者由冲突中的 Agent 自行解决。为了加快谈判过程 ,许多研究工作致力于改进谈判策略和开发支持协商的协议和语言 ,目前已提出了诸如一步谈判、多步谈判、合同网等多种谈判策略和协议。分析这种谈判过程 ,可以看出:

(1)在当前所采用的模型中 ,谈判是基于对谈判者的知识与能力、讨价还价过程、收益计算 ,以及子系统的影响(或能力)的平衡的显式表达 ,以可计算的迭代模型模拟社会或生物界的组织形式和进化过程的协调和协作方法;

(2)各个Agent 总是将其他Agent 的局部调度作为其预测信息 ,以计算其自己的局部调度决策。依次地 ,又将决策结果传递给其他 Agent。宏观上看 ,这是一个串行过程。当一个Agent 产生的结果不可接受时 ,又需要进行反复通信和迭代。因而 ,各个 Agent 的内部可以看作是一个局部闭环反馈控制系统 ,而冲突则是其外部扰动;

(3)全局协调的目标是要完全消解冲突 ,因而各 Agent 总是要利用最新的信息来处理冲突。因此 ,谈判实际上是一种外部合作机制。这种方法在一定程度上解决了开放环境中的 Agent 协调和协作的组合优化问题 ,但是该方法的一个固有缺陷是它只是对社会市场或生物界的组织形式和进化过程的直觉模仿[1 ],尚缺乏对其基本原理、机制和限制条件的深刻认识和理论上的证明 ,例如 ,在什么条件下谈判的过程是收敛的、稳定的。如何得到期望的结构或功能等。尤其当系统规模较大 ,而且 Agent 处于信息连续变化的高度紊乱的环境中(如由于市场的快速变化 ,经常会有一些短期的、紧急的订单需要及时处理)时 ,有可能引起冲突的传播(即任何两个实体间冲突的解决会触发其他冲突的出现)。这种特性类似于自催化过程 ,各个制造Agent 间正向先进制造技术的源泉.科学通报,1998 , 43-33727.[4 ] 史忠植.高级人工智能.北京: 科学出版社, 1998.[5]杨文通 ,王曹 刘志峰 ,等 数字化网络化制造技术北京 电子工业出版社 , [6]王英林 ,刘敏 ,张申生 ,基于Agent的敏捷供应链及相关技术 中国机械工程 , [7]张军 ,赵江洪 网络协同数控机床工业设计系统中的知识获取与应用研究 〔机械工程学报 〕 ,

第三篇：智能led照明控制系统设计说明书(精)

目录

1.引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.方案论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 2.1方案一„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 2.2方案二„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 2.3各方案的比较................................错误！未定义书签。

3.各电路设计和论证..................................................6 3.1 电源电路的方案设计与论证....................................6 3.2信号采集部分电路的设计和论证.................................7 3.3单片机部分电路的设计和论证..................................12 3.4输出部分电路的设计和论证....................................14 4.软件设计........................................................15 4.1程序流程....................................................15 4.1.1系统主程序流程图......................................15 4.1.2传感器子程序流程图....................................16 4.2程序........................................................17 4.2.1主程序................................................17 4.2.2定时器中断子程序......................................18 4.2.3数据处理程序..........................................18 4.2.4 ADC0809连续对2个通道采样程序........................19 5．软硬件系统的调试................................................19 5.1硬件调试....................................................19 5.2软件调试....................................................19 6． 附录...........................................................20

7．参考文献........................................错误！未定义书签。高亮度LED 楼道照明灯电路的设计

摘要：本系统以单片机80C51为核心部件，利用光线度检测技术、光电传感器接收技术并

配合一套独特的软件算法实现了路灯自动开关、声光控制电路等功能。在系统设计过程中，联系实际路灯状况，力求硬件线路简单，元件价格经济，充分发挥软件编程方便灵活的特点，来满足系统设计要求。

关键词：单片机、光明二极管、话筒、A/D转换器、传感器。1．引言

随着电子技术的迅猛发展，单片机技术已渗透到航天、国防、工业。农业、日常生活等各个领域，成为当今世界科技现代化不可缺少的重要工具和强有力武器。用单片机研制的各个智能化测量控制仪表周期短、成本低，在一起、仪表与机电一体化产品的设计中具有明显的优势。这次用单片机设计制作一个走廊路灯控制系统。

光控电路有着广泛的应用。比如城市中的路灯或楼道照明等一般都是由人工操作的, 如果采用光控电路, 根据光线的强弱来自动开启和关闭照明灯, 做到无人自动控制, 可以减轻工人的劳动强度, 有效的节约能源。但光控电路有其缺陷, 就是夜晚无光线的时候, 照明灯将一直工作着, 这样会造成资源的浪费, 也会缩短照明灯的寿命。

这时若在光控电路的基础上添加一个声控电路, 使得照明电路在无光线的时候, 只受声音的控制, 当有脚步声或其它较强声响的时候, 照明电路自动工作。当声音消失的时候, 照明灯自动熄灭, 这就需要在光控电路和声控电路联合工作的条件下添加一个延时电路, 使照明灯点亮后, 延时一定时间后自动熄灭。

以上电路的设计非常简单，是通过RC 震荡来完成电路的延时作用，它没有经过单片机的控制，所以电路完成的功能有限而且也不是非常稳定，所以我们把单片机加入走廊路灯控制电路能使得电路更加的完美和稳定。如果在此电路基础上加入ADC0809转换器就可以拓展单片机的作用，使得电路的功能得到进一步的提升，达到本课题的设计要求。

使用这种照明电路, 人们就不必在黑暗中摸索开关, 也不必再担心点长明灯费电和损坏灯泡了。夜间只要有脚步声或其它较强的声响时, 灯便自动点亮, 延时一定时间后自动熄灭。特别适用自动控制路灯照明以及走廊和楼道等处的短时照明。

声光控灯在市场上是很常见的，我们生活中也有很多单位用着这种灯，在楼道上，在门厅口，以及在各种人员流动不太频繁也不太稀少的地方，其原理是：利用声音与光来共同控制灯的明灭，当白天时(光线比较强烈时 即便有再强的声音，灯也不会亮，而当夜晚时(光线达到临界状态时 声控装置才会真正的被启动年，而这时，就是这种“声光控灯”大显身手的时候。即，当有声音响动的时候，灯才会亮起来，如果是人们活动，则有很强的适应性与活动性，当没人活动的时候，也不会造成无端的能源浪费。如果与普通的手动灯比较，当人在黑暗中的时候，很难找到开关的位置，乱找不一定能找到，甚至有时候会伤害到自己的人身安全(在黑暗中找不到方向，乱撞很可能会撞上对人体有害的东西，比如被硬物绊倒被摔伤，碰到尖锐的东西被割伤等，而对于声光控灯来说，人们只需要造出某种声音，比如拍手，大喊一声等，就可以启动声光控控制灯，从而办完自己想办的事情(要延长灯的亮着的时间得要在适当的时刻发出声音即延续。

图1 声光控延时开关的电路原理图

为了使声光控开关在白天开关断开，即灯不亮，由光敏电阻rg 等元件组成光控电路，r5和rg 组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，rg 两端的电压高，即为高电平间t=2πr8c3，改变r8或c3的值，可改变延时时间，满足不同目的。vd3和vd4构成两级整形电路，将方波信号进行整形。当c3充电到一定电平时，信号经与非门vd3、vd4后输出为高电平，使单向可控硅导通，电子开关闭合；c3充满电后只向r8放电，当放电到一定电平时，经与非门

毕业设计说明书（论文）

vd3、vd4输出为低电平，使单向可控硅截止，电子开关断开，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

二极管vd1～vd4将交流220v 进行桥式整流，变成脉动直流电，又经r1降压，c2滤波后即为电路的直流电源，为bm、vt、ic 等供电。

用声光控延时开关代替住宅小区的楼道上的开关，只有在天黑以后，当有人走过楼梯通道，发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮，提供照明，当人们进入家门或走出公寓，楼道灯延时几分钟后会自动熄灭。在白天，即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的。声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，它具有体积小、外形美观、应用广泛、工作可靠等优点。

2.1.1.单片机控制部分电路

单片机控制模块：单片机选用我们常用的AT89C51。无论是信号采集还是信号输出都要经过单片机的出来。另外定时也是通过单片机的定时来做，这样可以减少外部元器件的数量。

2.1.2.信号采集部分电路的设计

判断外界光线采用光敏电阻，利用集成运放LM324将电阻输出的电压转换成TTL 电平以供单片机处理。检测外界声音的使用微型话筒，信号处理方法和光敏电阻出来的信号处理方法类似，并且下文有详细的介绍，在这里就不多作介绍。

系统组成框图如图2所示：

图2 信号采集部分电路系统组成框图

光敏电阻接在P1.0上，话筒接在P1.1上，继电器接在P1.2上，蜂鸣器接在P1.3上。房单片机运行时，单片机会不停的扫描P1.0和P1.1口上的逻辑状态。当发现这两个IO 口发生改变时，立即使判断是光敏电阻发生的信号，还是

话筒的信号。发送在P1.2或者P1.3IO 口上输出控制信号区控制继电器动作或者控制蜂鸣器蜂鸣。如果是要打开路灯，那么单片机的内部定时器就开始工作每当定时时间到了以后就会立即关闭路灯。这就是方案二的工作过程。

2.2 方案二

用A/D转换器ADC0809，由单片机去判断外界的环境。2.2.1方案二

方案二的组成框图如图3所示

方案二的主体电路和方案一类似，但是方案二中比方案一多了一个AD 转换器ADC0809，光敏二极管或者话筒输出的信号不是直接输入到单片机，而是经过ADC0809转换成数字信号，然后再输入到单片机。方案二中单片机收到的是经过简单判断的光线或者声音信号了，这种工作状态单片机永远只知道两种状态。而方案二单片机可以具体的知道外界光线的强弱或者外界的声音大小。这样方案二在处

理输入信号上更具有优势。同时由于加入ADC0809转换器，可以对输入的光线信号和声音信号从模拟量到数字量的转换，这样可以具体的判断出外界的环境情况，可以知道外界光线的具体强度大小和外界具体声音的强弱，这样使得走廊路灯具有功能更加强大的只能控制，开灯外界光线的强度和关灯外界光线的强度有一个差值，同样开灯外界声音的大小和关灯外界声音的大小也具有一个差值，具有降低误差的功能。

2.3两个方案比较

在这两个方案中方案一运用了单片机，定时通过单片机的内部定时器来完成，电路有了逻辑分析的能力，由于该方案前面的输入只有0和1两种状态所以该电路在处理光线或者声音在临界状态不断变化的情况会遇到比较大的麻烦，所以设计出方案二，方案二是用ADC0809可以由单片机去判断外界的环境是什么样子的，方案一处理不了的情况。所以放弃了方案一而选择了方案二。

3各电路设计和论证

下面详细对本次毕业设计所考虑的方案进行初步的论证和简要的分析。3.1 电源电路的方案设计与论证

由于但路中需要12V 和5V 两种电压，所以分别采用三端稳压器7812和7805 图3 方案二的组成框图

新余学院 毕业设计说明书（论文）图5 光信号采集部分电路 声音信号部分电路： 由于话筒必须和一个10K 的电阻串联接到5V 的电压才能有信号的输出，所以话筒的信号输出电路的形式如图6所示。由于输入信号有很大的直流部分，所以必须使用一个隔离电容C6将直流成分隔离掉，然后送入到三极管Q3,Q4进行信号的初步放大。下面的处理电路和光线信号的处理电路相同，最终也是输出一个0-5V 的电压，最后送入到单片机进行处理。图6 声音信号部分电路

A/D转换工作原理：

A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。

模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。

A/D转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。A/D转换器的工作原理

主要介绍以下三种方法：逐次逼近法、双积分法、电压频率转换法。

在集成电路器件中普遍采用逐次逼近型，现简要介绍下逐次逼近型A/D转换的基本工作原理。

逐次逼近法

逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路，转换的时间为微秒级。采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，如图3.2.3.1所示。

基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。

逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为Ｖo，与送入比较器的待转换的模拟量Ｖi 进行比较，若Ｖo<Ｖi，该位1被保留，否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送D/A转换器，输出的 Ｖo 再与Ｖi 比较，若Ｖo<Ｖi，该位1被保留，否则被清除。重复此过程，直至逼近寄存器最低位。转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。

ADC0809简介: 1．主要特性：8路8位A ／D 转换器，即分辨率8位；具有转换起停控制端；转换时间为100μs ；单个＋5V 电源供电；模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准；工作温度范围为-40～＋85摄氏度 ；低功耗，约15mW。

图7 ADC0809内部结构

2．模拟信号输入IN0～IN7： IN0-IN7 为八路模拟电压输入线，加在模拟开关上，工作时采用时分割的方式，轮流进行A/D 转换。

3．地址输入和控制线 ：地址输入和控制线共4 条，其中ADDA、ADDB 和ADDC 为地址输入线，用于选择IN0-IN7 上哪一路模拟电压送给比较器进行A/D 转换。ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE 线为高电平时，ADDA、ADDB 和ADDC 三条地址线上地址信号得以锁存，经译码器控制八路模拟开关通路工作。

4．数字量输出及控制线（11 条）：START 为“启动脉冲”输入线，上升沿清零，下降沿启动ADC0809 工作。EOC 为转换结束输出线，该线高电平表示AD 转换已结束，数字量已锁入“三态输出锁存器”。D0-D7 为数字量输出线，D7 为最高位。ENABLE 为“输出允许”线，高电平时能使D0-D7 引脚上输出转换后的数字量。

5．电源线及其他（5 条）：CLOCK 为时钟输入线，用于为ADC0809 提供逐次比较所需，一般为640kHz 时钟脉冲。Vcc 为+5V 电源输入线，GND 为地线。+VREF 和-VREF 为参考电压输入线，用于给电阻网络供给标准电压。+VREF 常和

VDD 相连，-VREF 常接地。ADC0809 芯片性能特点: 是一个逐次逼近型的A/D 转换器, 外部供给基准电压;单通道转换时间116us ；分辨率为8 位, 带有三态输出锁存器, 转换结束时, 可由CPU 打开三态门, 读出8 位的转换结果;有8 个模拟量的输入端, 可引入8 路待转换的模拟量。ADC0809 的数据输出结构是内部有可控的三态缓冲器, 所以它的数字量输出信号线可以与系统的数据总线直接相连。内部的三态缓冲器由OE 控制, 当OE 为高电平时, 三态缓冲器打开, 将转换结果送出;当OE 为低电平时, 三态缓冲器处于阻断状态, 内部数据对外部的数据总线没有影响。因此, 在实际应用中, 如果转换结束, 要读取转换结果, 则只要在OE 引脚上加一个正脉冲,ADC0809 就会将转换结果送到数据总线上。在本系统中ADC0809 在电路中的连接如下图所示，在模拟量之前加入滤波电路是为了使采集数据更加准确，对于模拟输入通道，还需要采用一些消除干扰的措施，这点将在下一小节提到ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS 组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

6．ADC0809的内部逻辑结构

由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

图8 ADC0809的内部逻辑结构 7．ADC0809引脚结构 ADC0809各脚功能如下： D7-D0：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。VCC ：+5V工作电压。GND ：地。

REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START ：A/D转换启动信号输入端。ALE ：地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC ：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。

OE ：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK ：时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C ：地址输入线。8．外部特性（引脚功能）

ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图13．23所示。下面说明各引脚功能。

IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8：8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC ：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE ：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

START ： A／D 转换启动信号，输入，高电平有效。

EOC ： A／D 转换结束信号，输出，当A ／D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

OE ：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A ／D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

CLK ：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基准电压。Vcc ：电源，单一＋5V。

GND ：地。

9．ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A／D 转换，之后EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到A ／D 转换完成，EOC 变为高电平，指示A ／D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE 输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。

ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。

在本课题设计中ADC0809的通道选择是通过A7、A8、A9来选择的，A7、A8、A9与通道选择关系为：

光信号从IN0输入，声音信号从IN1输入，所以光信号的A/D转换地址70FFH，声音信号A/D转换地址71FFH。ADC0809的转换结束引脚EOC 引脚接在单片机的IN0引脚上。所以这也就意味着既可以采用中断方式也可以使用查询方式对ADC0809转换好的数据进行读取操作。采用中断方式可以节约大量的时间，这样大大减轻了单片机的工作负担。

3.3单片机部分电路的设计和论证

单片机部分使用的是AT89C51，我们对此款单片机非常熟悉，所以使用起来也相对熟练一些。下面是AT89C51的简介：

AT89C51单片机内部包含部件概括如下：一个8位CPU，一个片内振荡器及时钟电路，ROM 程序储存器，RAM 数据储存器，两个16位定时器/计数器，可寻址64K 外部数据存储空间和64K 外部程序存储的控制电路，32条可编程的I/O总线（四个8为并行I/O端口），一个可编程全双工串行口，具有5个中断、2个优先级的中断结构。

AT89C51用CHMOS 工艺制造的单片机都采用双列直插式（DIP）40脚封装，端子信号完全相同。这40根端子大致可分为：电源（Vcc、Vss、Vpp、Vpd）、时钟（XTAL1、XTAL2）、I/O口（P0-P3）、地址总线（P0口、P2口）和控制总线（ALE、RST、/PROG、/PSEN、/EA）等几部分。它们的功能简述如下：

1．电源：Vcc（端子号40），芯片电源，接+5V；Vss（端子号20），电源接地端。

2．时钟：XTAL1（端子号18）、XTAL2（端子）分别是内部振荡电路反相放大器的输入端、输出端，是外接晶振的端子。

3．控制总线：ALE（端子号30）用来把地址的低字节锁存到外部锁存器；/psen（端子号29）外部程序存储器读选通信号；RST（端子号9）复位信号输入端；/EA为内部程序存储器和外部程序存储器的选择端；

4．I/O线：P0口（端子号32-39）单片机的双向数据总线和低8位地址总线；P1口（端子号1-8）双向输入/输出口，用来驱动4个LSTTL 负载;P2口（端子号21-28）双向输入/输出口，在访问存储器时，用作高8位地址总线；P3口（端子号10-17）双向输入输出口能驱动4个LSTTL 负载。P3口的每一个端子还有其他的功能。

P3.0——RXD ：串行口输入端； P3.1——TXD ：串行口输出端；

P3.2——/INT0：外部中断0中断请求输入端： P3.3——/INT1：外部中断1中断请求输入端： P3.4——T0：定时器/计数器0外部输入端;P3.5——T1：定时器/计数器1外部输入端;P3.6——/WR：外部数据存储器写选通信号； P3.7——/RD：外部数据存储器读选通信号；

5．时钟电力：AT89C51内有一个高增益发相反放大器，其频率范围为1.2MHz —12MHz，XTAL1和XTAL2分别为放大器的输入端和输出端时钟电路可以有内部方式或外部外部方式。在本设计中系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22μF。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。为了及提高单片机的运行速度，又能最大程度的保证单片机的 运行速度，所以AT89C51的晶振使用12MHz。由此我们可以计算出AT89C51在该晶振下的时钟周期、机器周期和指令周期的计算方法如下：

1．指令周期

CPU 执行一条指令所用的时间称为指令周期。一个指令周期由1~4个机器周期组成。

2．机器周期

CPU 执行一个基本操作所用的时间称为机器周期，一个机器周期由6状态S1~S6组成，每个状态由2时钟脉冲组成，前一个脉冲叫相位P1，后一个脉冲叫相位P2，因此，一个机器周期由12个时钟脉冲S1P1,S1P2„„S6P1,S6P2组成。

3．时钟周期

时钟脉冲周期T 为计算机系统主频f 的倒数，即：t=1/f。若系统主频为12MHz，则T=1/12us。在80C51指令系统中，指令长度为1~3个字节。在单字节和双字节的指令中，除了乘法和除法指令为4周期外，都是单周期或双周期的。三字节指令都是双周期的。若系统主频为12M，则单周期指令执行的时间为12T=12*1/12=1us。双周期指令执行时间为24T=24*1/12=2us。

6．复位电路：复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST 通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。单片机的复位有上电复位和按钮手动复位两种，本方案是采用两种复位电路相结合。电容C3和电阻R2构成了上电复位，当开机上电时，电容C2的正端的电压为5V，又因为电容两端的电压具有不可跃变性，所以电容C3和电阻R2之间的电压也为5V，所以单片机会复位。当系统正常工作时，由于直流电压无法通过电容，所以单片机的复位引脚相当于通过电阻R2接地，又因为单片机的复位高电平的有效，所以单片机不会复位。按键S1、电阻R1、R2构成了按键复位电路。在系统正常工作时，只要将按键按下，即可使单片机的复位引脚成高电平，单片机可复位。

在电路中采用了6个电容并联，给单片机的电源进行滤波，使单片机的电源更加平滑和稳定，增加系统的稳定性。在进行PCB 布板时，要注意将电容近贴着单片机放置。

单片机引脚的IO 口的使用：P1.2和P1.3外接继电器和蜂鸣器，P0口作为ADC0809的数据输入口,P0和P2作为地址输出口。

图9 单片机部分电路图 3.4输出部分电路的设计和论证

输出部分的电路由继电器和蜂鸣器构成。继电器电路的工作过程：

由于继电器是控制220VAC 的电压，通过的电压和电流相对较大，所以要选用功率较大的继电器。在本课题的设计中使用的是12V 的继电器。继电器室通过三极管Q1来控制，当单片机输出低电平时，三极管截止，继电器线圈失电，常开触点断开常闭触点闭合，路灯被关闭。当单片机输出高电平时，三极管导通继电器线圈得电，常开触点闭合常闭触点断开，路灯被打开。因为继电器在动作时会产生高电压脉冲干扰信号。为了消除这种影响，在继电器线圈的的两端并联一个蓄流二极管1N4148，二极管的正极接在线圈的附极，二极管的负极接在线圈的正极，当

继电器失电时电流从线圈的负极流向二极管的正极，然后再从正极流到二极管的负极，之后再次流到线圈的正极，这样使线圈上存储的能量最终消耗在线圈的内部，达到保护其它部分电路的目的。

蜂鸣器电路的工作过程

当单片机输出低电平时，由于采用的是PNP 型三极管，所以三极管处于导通状态，蜂鸣器蜂鸣。当单片机输出高电平时三极管出于截至状态，蜂鸣器停止蜂鸣。在本部分电路中采用PNP 型三极管的原因是单片机输出灌电流的能力要比输出拉电流的能力强，所以采用PNP 型三极管是电流从外部流向单片机。

图10 蜂鸣器部分电源电路图 4.软件设计 4.1程序流程

4.1.1系统主程序流程图

图11 系统主程序流程图 4.1.2传感器子程序流程图

4.2程序 4.2.1主程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH LJMP INT_T0 ORG 0030H MOV SP,#60H MAIN: CLR P1.2 SETB

P1.3 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0B0H MOV TL0,#3CH SETB ET0 SETB EA CLR TR0 MOV 45H,#0 MOV 46H,#0 MOV 47H,#0 MOV A,#0 MOV DPTR,#ADC0809_IN0_address 图12 传感器子程序流程图 MOVX @DPTR,A JB EOC,$ MOV A,@DPTR MOV 45H,A MOV A,#0 MOV DPTR,#ADC0809_IN1_address

MOVX @DPTR,A JB EOC,$ MOVX A,@DPTR MOV 46H,A LCALL DATA_PROCESS SETB TR0 MOV A,50H NEQ: CJNE A,#1,NEQ MOV 45H,#0 MOV 46H,#0 MOV 50H,#0 SJMP MAIN 4.2.2定时器中断子程序

;子程序名称：定时器中断程序INT_T0;入口参数：50H 定时器时间到标志;子程序功能：完成中断计时 INT_T0: MOV TH0,#0B0H MOV TL0,#3CH

INC 47H MOV A,47H CJNE A,#20,NEQ2 MOV 50H,#1 MOV 47H,#0 CLR TR0 NEQ2: RETI 4.2.3数据处理程序

;子程序名称：DATA_PROCESS;入口参数：46H，47H;子程序功能：完成对数据的处理 DATA_PROCESS: MOV A,46H MOV B,#50 将亮度分为50个等级 DIV AB LCALL L_PROCESS 判断开灯还是关灯子程序 MOV A,47H MOV B,#50

DIV AB 将声音分为50个等级 LCALL V_PROCESS RET 4.2.4 ADC0809连续对2个通道采样程序 MOV R0,#30H MOV R4,#02H MOV DPTR,#0C000H 选择ADC0809的IN0输入 LOOP: MOVX @DPTR,A 启动AD 转化 LOO : JB P1.3, LOO 用查询方式等待转换结束

MOVX A,@DPTR 转换结束后，将数字量送入累加器A MOV @R0,A 数字量存入30H 单元中

MOV @R0 R0的内容加1，指向下一单元 INC DPTR 修改模拟输入通道 DJNZ R4,LOOP 8路未完，循环 5．软硬件系统的调试 5.1硬件调试

1．电源部分的调试

使用万用表测量桥式整流电路的输出端电压是否在15V 到20V 之间，若在则说明桥式蒸馏部分是正常的，不在需要检查各二极管的好坏及有无虚焊等，然后再去测量7812和7805的输出电压是否为12V 和5V。

2.单片机部分电路的调试

主要是测量单片机的电源纹波是否在控制范围内，单片机的晶振是否起振，复位电路是否正常工作等。

3.信号采集部分电路的调试

信号采集部分电路的调试比较繁琐，需要有耐心调试，由于各种元器件的参数都有误差，所以电路处理过的输出信号可能不是严格的0—5V，而且电路中有两个电位器，所以要将两个电位器联合调节。

5.2软件调试

单片机应用系统的软件设计是研制过程中任务最繁重的一项工作，难度也比较大，对于某些较复杂的应用系统，不仅要使用汇编语言来编程，有时还要使用高级语言。

单片机应用系统的软件主要包括两大部分：用于管理单片机系统工作的监控 程序和用于执行实际具体任务的功能程序。对于前者，应尽可能利用现成单片机系统的监控程序。为了适应各种应用的需要，现代的单片机开发系统的监控软件功能相当强，并附有丰富的实用子程序，可供用户直接调用，例如键盘管理程序、显示程序等。因此，在设计系统硬件逻辑和确定应用系统的操作方式时，就应充分考虑这一点。这样可大大减少软件设计的工作量，提高编制程效率。后者要根据应用系统的功能要求编写程序，例如，外部数据采集、控制算法的实现、外设驱动、故障处理及报警程序等。

单片机应用系统的软件设计千差万别，不存在统一模式。开发一个软件的明智方法是尽可能采用模块化结构。根据系统软件的总体构思，按照先粗后细的方法，把整个系统软件划分成多个功能独立、大小适当的模块。应明确规定各模块的功能，尽量使每个模块功能单一，各模块间的接口信息简单、完备，接口关系统一，尽可能使各模块间的联系减少到最低限度。这样，各个模块可以分别独立设计、编制和调试，最后再将各个程序模块连接成一个完整的程序进行总调试。

系统调试包括硬件调试和软件调试。硬件调试的任务是排除系统的硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。软件调试是利用开发工具进行在线仿真调试，可以发现和解决程序错误，也可以发现硬件故障。

程式序调试一般是一个模块一个模块地进行，一个子程序一个子程序地调试，最后联起来编统调，利用开发工具的单步和断点运行方式，通过检查应用系统的CPU 现场、RAM 和SFR 的内容以及I/O口的状态，来检查程序的执行结果和系统I/O设备的状态变化是否正常，从中发现程序的逻辑错误、转移地址错误以及随机的录入错误等，也可以发现硬件设计与工艺错误和软件算法错误。在调试过程中，要不断调整、修改系统的硬件和软件，直到正确为止。联机调试运行正常后，将软件固化到EPROM 中，脱机运行，并到生产现场投入实际工作，检验其可靠性和抗干扰能力，直到完全满足要求，系统才算研制成功。

6． 附 录 K1 VCC VCC R? 4 R3 RES2 GND 3 L1 11 LM324 Q2 PNP R6 RES2 R? RES4 R4 R? 2 LAMP VCC 1 ADC0809_IN0 UIA R? 光光光光 R5 RES2 Q1 NPN RELAY-SPST VCC VCC VCC LED CU1 CU2 CU3 CU4 CU5 CU6 R4 RES4 L2 L1 R2 RES2 R? U1 L2 新余学院 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文）1 2 3 4 5 6 7 8 u9 12MHZ R? R4 RES4 4 VCC SPEAKER C1 UIA P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 39 38 37 36 35 34 33 32 XTAL1 XTAL2 13 12 INT1 INT0 C2 15 14 T1 T0 MIC C6 0.1UF DW Q4 NPN 31 Q3 NPN 3 R9 6.2K 1 VCC 2 11 LM324 R10 RES2 ADC0809_IN1 VCC EA/VP X1 X2 RESET 9 RESET C3 17 16 R9 6.2K R8 S1 RD WR RXD TXD ALE/P PSEN 10 11 30 29 + 8051 R7 16K R1 R2 R12 RES4 ALE 5 U4 1 2 3 4 5 U3F ADC0809_ALE_START 6 7 12 13 8

D3 74LS04 ADC0809_OE 9 10 VCC ADC0809_CLK 11 12 ADC0809VREF 13 14 INT0 R7 10k D1 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 START EOC D3 OE CLOCK VCC Vref+ GND D1 ADC0809 /RD IN2 IN1 IN0 ADDA ADDB ADDC ALE D7 D6 D5 D4 D0 VrefD2 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 ADC0809_IN2 ADC0809_IN1 A9 A10 A11 ADC0809_ALE_START D7 D6 D5 D4 D0 12VGND D2 9 74LS04 U1A 2 /WR 3 1 AD_CS 74LS32 U1B 4 6 5 74LS32 74LS04 U3D 8 U3C 6 U1C 9 10 74LS32 U1D 12 13 74LS32 10 8 SD 2 D Q U2A 5 11 CLK 11 3 CD SD 4 12 21 19 18 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 21 22 23 24 25 26 27 28 D Q U2B 9 ADC0809_CLK CLK Q 8 CD U3A 1 74LS04 U3B 3 74LS04 2 ADC0809_ALE_START 1 74LS74 U3E RESET 11 10 4 ADC0809_OE 74LS04 13 Q 6 74LS74 新余学院 毕业设计说明书（论文）毕业设计说明书（论文）7.参 考 文 献 [1]杨恒,LED 照明驱动器设计步骤详解:中国电力出版社.2010 [2]杨清德,LED 照明工程与施工:金盾出版社.2009 [3]王港元，电工电子实践指导.江西：江西科学技术出版社，2009.[4]谢自美，电子线路设计、实验、测试.武汉：华中理工大学出版社，2003.[5]赵志杰，集成电路应用识图方法.北京：机械工业出版社，2003.[6] 王庆有，光电传感器应用技术，北京：机械工业出版社，2007 22

第四篇：职代会智能计票系统设计

职代会智能计票系统设计

摘 要 职工代表大会作为职工参与企业管理、监督、决策的主要方式，其选举投票环节更是职工行使权利的最直接表现。在对职代会选举需求充分分析的基础上，对职代会智能计票系统进行了探究，并对选票和选票处理系统进行了初步设计。并分析了系统设计的不足，提出了改进方向。

【关键词】职代会 智能 计票系统 选票

职工代表大会是企业实现民主管理的主要形式，职工通过职代会参与本单位的民主决策、民主管理和民主监督。当涉及民主决策时，就不可避免的要进行选举和表决工作。传统人工计票的方式费时费力，效率低下，错误率也较高，不能有效的保证选举和表决工作的公正性，进而影响职代会的权威性。因此，本文探讨利用计算机技术，设计职代会智能计票系统对选票信息进行识别和统计，可以高效、准确、公开的进行选票的统计工作，真正体现职代会选举和表决的公正性和正确性，确保职代会的权威性。职代会智能计票系统功能分析

作为一个智能计票系统，首先要设计合理的选票，以方便系统进行高效准确的读取。其次，一个完善的职能计票系统要实现对选票内容的准确读取，当使用电子选票时，只要保证数据读取模块的稳定和准确，当选票的信息导入固定不能更改的文件中时，要实现系统读卡器模块与文件储存载体相耦合，保证从读卡器导入完整准确的原始数据票；但是手工填写选票时，由填写选票的选举人不同，其书写笔迹规范不同，故而实现纸质选票的准确读取是重中之重。最后，当系统读入数据以后要对读入数据进行准确处理，并根据处理结果生成相关的数据统计报告。故而系统大致可以分为选票设计、数据处理系统（即计票系统）两个模块。职代会选票设计

选票作为投票者表达自己意愿的信息载体。其结构设计应该合理、简单易懂，内容要充分表达出选民的意愿。一般来说选票包括纸质选票和电子选票，选票的设计又包括外形设计和内容设计两个方面。职代会如果采用纸质选票的话，其外形设计要简单大方，体现出职代会的庄严性和权威性。选票所选用的纸张最好采用纸质较硬并不易破损的纸张，以方便选举人和表决者进行填写。同时不易破损的纸张才能有效保证原始选举的真实性，不会因为某些外界机械因素导致选举决策内容失真。当职代会运用电子选票时，要保证投票器的稳定，能够有效准确的读入选举人和表决人所要表达的信息。较纸质选票而言，使用电子选票时在系统稳定的情况下，表决者和选举人能够简单方便的将相关选举和表决的信息直接输入选举系统，或者是将输入的信息导入固定格式的文件中以方便读取，其录入信息更为高效准确，但是实行电子选票时要保证文件一旦生成就不容更改。故在经费充足时建议使用电子选票。选票内容设计一般要写明选举名称、选举要求、选举内容。选票设计如果太复杂，说明和选项带有歧义性的话，会造成投票者和表决者理解混淆，从而不能正确的反映出其投票或表决意向。故而，选票内容设计应该简单明了，选项内容应该简单易懂。其次，应该将选项全部列入选票中，以方便选举人或表决者进行选择，同时为了解决不同投票人笔迹不同，不易识别的问题，在设计选项时，可以通过是否填涂的方式来区别有标记还是无标记，更便于系统读取。职代会职能计票系统设计

为了职代会选举系统更加智能化，简化职代会选举统计工作的复杂性，同时使系统流程更加透明化，更加体现出职代会的公平性、公正性和权威性。系统工作流程图如图1所示。

整个职代会智能选举计票系统分为两个模块，一个模块是选票的分析处理系统；另一块是选举信息的管理系统。选票的分析处理系统是对纸质的选票进行处理，然后提取纸质选票的票面信息；或是对电子选票或其生成的固定文件的信息录入。选举信息管理系统是对从纸质选票或者电子选票提取的选举或表决信息进行管理，并根据需求生成相关的选举结果和统计数据。职代会智能计票系统结构如图2所示。

3.1 选票分析处理系统

对于整个计票系统来说，最关键的问题是如何读取纸质选票的票面图像信息，当票面信息读取出现错误时将严重影响职代会的公平公正性。当使用电子选票时，可以从投票器中直接?x入数据或者从固定格式文档中直接读入数据然后再进行处理，故而电子选票基本不会出现错误。当使用纸质选票时，可以采用智能票箱的形式，其关键技术是利用光学字符识别OCR（Optical Character Recognition）或光学标记识别OMR（Optical Mark Reader）技术来识别选票信息，这两种技术是实现信息识别的主要方式，将选票信息识别入计算机系统，实现选票信息的电子化管理，实现选票结果的快速统计分析。OCR技术主要是对图形进行处理，对图像进行降噪、分割、平滑等一系列处理，抽取字符特征识别出图形中的文字信息，这种技术主要用于书籍或手写体字符的识别。而OMR采用光电对管阅读技术，利用光学原理，光线在已填涂位置和未填涂位置的反射特性存在区别，通过这种区别来识别信息，该技术已经在自动阅卷、问卷调查等领域得到广泛应用，且识别率高、成本较低。

职代会选票收取后，可以按照任意方向投入智能票箱，系统先识别选票有效或无效，分别放置到有效票箱和无效票箱内，并对各自票数进行统计。对于有效票箱内的选票利用OMR技术进行识别，对识别出的信息进行分类、统计和显示。若选票数量规模较大或选票在异地收集，可以利用通信网络将若干个智能票箱连接起来，各智能票箱可以并行完成选票信息的识别，识别出来的信息通过网络传输到服务器进行汇总，构成一个多任务实时并发的职代会智能计票系统。

3.2 选举信息管理系统

选举信息管理系统主要是对选举所包括的信息进行管理。选举信息管理系统主要包括用户管理、设备管理、选举版式管理、选举设置管理和数据管理。用户管理可以设置用户的类别和权限。设备管理系统用来管理选举设备，用户可以通过设备管理界面对智能票箱等设备进行添加、修改和删除等操作。数据管理系统是对选举和表决过程中产生的数据进行统计和管理，按照职代会选举结果的要求进行计票结果的自动统计，并按照要求生成相应的数据统计报告，同时应具备数据恢复、备份和删除功能。选票管理是对选票的格式和内容进行设计和管理，要支持用户自定义选票模板和读取外界选票模板。

3.3 系统的硬件配置

职代会智能计票系统的硬件设计主要是指按照计算机网络理论为基础，选择合适的连接方式将选票分析系统与扫描仪连接起来，有效的连接方式不仅不会造成资源的浪费，还可以有效节省时间。对于职代会智能计票系统来说其硬件拓扑结构采用星型结构，这样假票系统作为中央的一个点，与其他硬件连接，其他硬件都必须通过计票系统来通信。这样使得职代会计票系统结构简单，方便管理和控制。系统设计难点和改进方向

系统设计的难点在于两个方面：选票的设计和选票的读取。一般来说，选票要包括选举的主要内容，同时选项要简单明了，方便投票人在充分理解选项的基础上进行投票。其次，要使得选票整个构成简单大气。目前使用的光标阅读机对?x票纸张的印刷质量具有较高要求，剪切误差必须小于0.2mm，套印误差小于0.1mm。为提高识别正确率，对涂写也有严格要求，比如：需要使用专用铅笔涂写，需要涂满方框，不允许填涂到方框以外等等。而且选票要妥善保管，若选票出现折痕或被污染则有可能造成识别出错，这就使得系统很难保证统计的准确率。系统还无法对另外选举人选项进行统计，只能对既有固定的选项进行有和无的统计，无法进行汉字的识别，这就使得系统对填写人的要求较高。未来智能计票系统应实现对选票信息进行实时采集、处理和识别，并且可以进行汉字字符的识别，从而提高识别精度，降低选票印制复杂性，更能方便选举人填写。总结

职代会作为职工参与企业管理、监督的主要方式，其投票表决更是其参与企业管理的直接表现，故而准确有效的统计其选举内容和表决结果，是对职工行使权力的保障。本文根据职代会需求，设计了职代会智能计票系统。在一定程度上改善了人工计票的缺点，保证了职代会的公正性和权威性。

参考文献

[1]昝丽红.选举计票系统设计分析[D].安徽大学，2014.[2]张婷，舒敬荣.基于图像识别技术的OMR在选举计票系统中的应用[J].传感器世界，2010（05）：30-32.[3]张婷.基于图像识别技术的光学标记阅读机的研究与应用[D].安徽大学，2007.[4]王虎.基于图像识别的标记阅读机及选举计票系统研究[D].安徽大学，2006.[5]刘子贵.基于PC机选票处理系统的设计[D].广西大学，2004.[6]冯晔.职工参与制度立法研究[D].湘潭大学，2003.作者单位

南昌铁路局 江西省南昌市 330002

第五篇：智能小车嵌入式系统设计分析

前言

智能小车是在动态不确定环境下对人工智能的考验，是以各种工控目的为载体的高科技对抗，是培养信息、自动化领域科技人才的重要手段，同时也是展示高科技水平的生动窗口和促进科技成果实用化和产业化的有效途径。智能小车的研究融入了机器人学、机电一体化技术、通讯与计算机技术、视觉与传感器技术、智能控制与决策等多学科的研究成果，反映出一个国家信息与自动化技术的综合实力。所以本论文对智能小车的研究意义重大。

-0

一、总体设计方案

1.总体方案

智能小车可在自主行驶和人工控制两种模式之间切换，并实现自动避障。通过PWM输出驱动步进电机来实现小车的行驶，改变PWM的周期、占空比、正反则可以实现前进、后退、转弯、加速、减速等行为。通过红外探头检测前方障碍实现自动避障。外接红外线接收器，可以通过自制的红外线遥控来控制小车的行为。

2.平台选取

EasyARM1138开发板

开发板搭载Luminary LM3S1138芯片，为32位ARM Cortex – M3内核（ARM v7架构），50Mhz运行频率。拥有7组GPIO，可配置为输入、输出、开漏、弱上拉等模式。4个32位Timer，每个都个拆分为2个独立子定时器。6路16位PWM，通过CCP管脚能产生高达25Mhz的方波。

自制车架

3456789 SYSCTL_SYSDIV_10);// 分频结果为20MHz */

TheSysClock = SysCtlClockGet();// 获取系统时钟，单位：Hz

}

int main(void){ jtagWait();/* 防止JTAG失效，重要！*/

SystemInit();

IR_Int_Init();

while(1){ if(IR_flag == 1){ IR_flag = 0;for(a = 18;a < 26;a++){ IR_code_8 = IR_code_8 << 1 + IR_code_32[a];}

if(IR_code_8 == 101){ SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOD);// 使能GPIOD端口

GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0);// 设置PD0为输入类型 //forword GPIOPinWrite(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0 , 0x00);// PD0输出低电平 }

IR_code_8 = 0;

//switch(IR_code_8)//{ //case /*00000*/101:SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOD);// 使能GPIOD端口

// GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0);

// 设置PD0为输入类型 //forword //

GPIOPinWrite(GPIO_PORTD_BASE , GPIO_PIN_0 , 0x00);// PD0输出低电平 //case /*0000*/1101://back //case /*0000*/1000://left //case /*0000*/1010://right //case /*0000*/1001://stop //case /*000*/10100://level_1 //case /*000*/10101://level_2 //case /*000*/10110://level_3 //default : //} //IR_code_8 = 0;} } }

/**************************************************************** ** Function name: GPIO_PORT_F_ISR

消除中断 不正 if(gap >=10 && gap <=20)//接收数据“1” { data = 1;code_flag = 1;} else if(gap >=2 && gap <=8)//接收数据“0” { data = 0;code_flag = 1;} else if(gap >=40 && gap <=50)//正常的其实高电平时间 { start_flag = 1;}

if(start_flag

&& //code_flag和start_flag均为1 { IR_code_32[i] = data;i++;

if(I >= 32){ IR_flag = 1;break;} } } } //} GPIOPinIntClear(IR_PORT,ulStatus);//-14 ** Descriptions: 延时100us ** input parameters: 无 ** output parameters: 无 ** Returned value: 无 ** Created by:

张伟杰

** Created Date: 2014.05.18 ****************************************************************/ void Delay_100_us(void){ unsigned ulValue;

SysTickPeriodSet(600);SysTickEnable();do { ulValue = SysTickValueGet();} while(ulValue > 0);

SysTickDisable();}

3.红外探头模块

#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include #include “LM3S1138_PinMap.H”

/* 定义按键 */ #define KEY_PORT SYSCTL_PERIPH_GPIOG #define KEY_PIN GPIO_PORTG_BASE , GPIO_PIN_5 #define keyGet()GPIOPinRead(KEY_PIN)

#define IR_PORT SYSCTL_PERIPH_GPIOF #define IR_PIN GPIO_PORTF_BASE , GPIO_PIN_1

// 定义全局的系统时钟变量

unsigned long TheSysClock = 12000000UL;unsigned IR_flag = 0;unsigned long IR_code_32[32];unsigned long IR_code_8 = 0;unsigned a;

int Time_Get();void Delay_100_us();

/**************************************************************** ** Function name: jtagWait ** Descriptions: 防止JTAG失效,KEY=PG5 ** input parameters: 无 ** output parameters: 无 ** Returned value: 无 ** Created by:

张伟杰

** Created Date: 2014.05.15 ****************************************************************/ void jtagWait(void){ SysCtlPeripheralEnable(KEY_PORT);/*

使能KEY所在的GPIO端口 */ GPIOPinTypeGPIOInput(KEY_PIN);/* 设置KEY所在管脚为输入 */ if(keyGet()== 0x00){ /* 如果复位时按下KEY，则进入 */ for(;;);/* 死循环，以等待JTAG连接 */ } SysCtlPeripheralDisable(KEY_PORT);/* 禁止KEY所在的GPIO端口 */ }

/**************************************************************** ** Function name: IR_Int_Init ** input parameters: 无 ** output parameters: 无 ** Returned value: 无 ** Created by:

张伟杰

** Created Date: 2014.05.18 ****************************************************************/ void IR_Int_Init(void){ SysCtlPeripheralEnable(IR_PORT);GPIOPinTypeGPIOInput(IR_PIN);GPIOIntTypeSet(IR_PIN,GPIO_LOW_LEVEL);GPIOPinIntEnable(IR_PIN);

IntEnable(INT_GPIOF);IntMasterEnable();}

-***3 SysTickPeriodSet(600);SysTickEnable();do { ulValue = SysTickValueGet();} while(ulValue > 0);

SysTickDisable();}

三、程序调试

调试PWM信号时，由于板上晶振为6Mhz，装载值和匹配值最大为65535，可以设置出需要的周期和占空比。如

TimerLoadSet(TIMER0_BASE , TIMER_BOTH , 60000);TimerMatchSet(TIMER0_BASE , TIMER_A , 6000);则对应的周期为6Mhz / 60K = 100Hz,占空比为0.6K / 6K = 1/10。配置PWM前要先配置GPIO口，定义为PWM输出，并选择Timer的输出模式为16位PWM，经过三重配置才能正确输出PWM信号。红外接收器解码过程重点是对红外码内间隔时间的判断。调试红外码时应当设当地设置flag帮助多个判断。当引导码时间参数符合标准时flag1置1,接收到正确的红外码，进入下一步。当用户码每个间隔符合标准的时间间隔时flag2置1，表示该一位码正确，进入一下步。当接收到32位数据后flag3置1，表示红外码结束，开始进行解码。解码部分用case语句进行判断。红外码用数组储存，使用的时候会方便一点。例如: for(a = 18;a < 26;a++){ IR_code_8 = IR_code_8 << 1 + IR_code_32[a];} 这样就可以随意获取某几位码进行下一步操作。

四、小结

本次课内实验把我带进了ARM的领域，通过动手编程和小组讨论，让我对项-25