1、前言在我國采用斜井開拓方式的礦井中，隨著礦井的不斷開采和延伸，井下作業(yè)地點距離越來越長。長期以來，職工只能步行，把大量體力和時間消耗在過程中。為此應(yīng)切實解決井下作業(yè)人員體力和時間的武功消耗，確保井下作業(yè)的工作和工程質(zhì)量。目前隨著科技水平的不斷提高，許多礦井都選用架空人車負擔(dān)煤礦人員的運輸?；谖锫?lián)網(wǎng)的礦山井下架空人車系統(tǒng)的基本功能是通過無線傳輸對車廂進行實現(xiàn)監(jiān)控，車廂內(nèi)的工作人員可以在意外事故發(fā)生后按下緊急按鈕通知地面主控制室采取有效措施，防止災(zāi)難發(fā)生。本設(shè)計是以組態(tài)王軟件做為礦井架空人車無線監(jiān)控系統(tǒng)上位機，完成之后，可以實現(xiàn)對轎廂內(nèi)情況的視頻監(jiān)控、語音通信、報警以及MP3播放等功能。控制室可

2、以通過上位機來監(jiān)控轎廂機內(nèi)的情況以及和任何一個轎廂進行語音通信，以實現(xiàn)控制室對每個轎廂內(nèi)狀態(tài)的監(jiān)控。1概述1.1礦用架空人車的概況礦用架空人車為礦山長距離安全快速地人員運輸提供了經(jīng)濟使用的解決方案。其工作原理類似于地面旅游索道，它通過電動機傳動減速機上的摩擦輪作為驅(qū)動裝置，以架空、無極循環(huán)的鋼絲繩作為牽引承載，此鋼絲繩靠尾輪張緊裝置進行張緊和繩長調(diào)節(jié)，沿途采用托繩支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的貼合力；抱索器將乘人抱索器或物料箱與鋼絲繩連接并循環(huán)運行，從而實現(xiàn)運送人員及物料的目的。其優(yōu)勢能長期運輸，實現(xiàn)無人值守和遠程智能監(jiān)控運行，無需專門操作司機，維護工作量較少。這種礦用架空人車與斜井人車運輸相比

3、較，具有更安全使用、運送能力大、動力消耗小，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維護工作量小等優(yōu)點，深受井下工人的歡迎，大大提高了井下輔助運輸?shù)男?。與國內(nèi)快速發(fā)展的煤礦采掘機械化水平相比，礦井輔助運輸明顯落后，已成為制約我國煤炭生產(chǎn)發(fā)展的主要因素之一。利用架空乘人裝置運送井下人員，減少工人上下班的時間和體力消耗，對礦井的高產(chǎn)高效起到推動作用。礦用架空人車的最新發(fā)展方向呈現(xiàn)大運量、高速度、集中控制、穩(wěn)定安全等特點。具有大運量、連續(xù)運輸、連續(xù)變坡拐彎的特點，而且運行可靠，易于實現(xiàn)自動化和集中控制，經(jīng)濟效益十分明顯。地下礦用架空人車也是煤礦乘人裝置最為理想的高效連續(xù)輔助運輸設(shè)備，特別是煤礦高產(chǎn)高效現(xiàn)代化的大型礦井，地下

4、礦用架空人車已成為礦井輔助運輸機電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。隨著高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展，礦用架空人車的各項功能指標(biāo)有了很大提高。1.2 研究目的和意義斜井人車是運送現(xiàn)場作業(yè)人員的重要設(shè)備，其工作性能既關(guān)系到安全生產(chǎn)，又影響設(shè)備的效率。傳統(tǒng)的斜井人員運輸，多是采用斜井絞車拖動斜井人車，工作效率低，影響行車安全的因素多，運行和維護成本高。因此，采用巷道內(nèi)的架空運人纜車對原系統(tǒng)進行改造是一個理想的技術(shù)方案。纜車運人系統(tǒng)的電機功率遠遠小于絞車的電機功率，可節(jié)約大量的電能，降低運行成本，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，并且能夠連續(xù)工作，運人效率高。但是，在纜車運人系統(tǒng)中，巷道中設(shè)有拉線開關(guān)，在緊急情況下需轎廂內(nèi)

5、人員將身體探出轎廂拉動拉線，操作人員的人身安全難以保證，存在嚴(yán)重的安全隱患。為進一步提高運人纜車運行與管理的現(xiàn)代化水平和操作的安全性能，應(yīng)用計算機控制技術(shù)、測控技術(shù)和通訊技術(shù)，進行了基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山井下架空人車監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計將通過無線通訊技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)可測控技術(shù)的綜合應(yīng)用，形成一個具有無線操作控制、語音通訊、轎廂檢測和獨立音樂播放功能的礦山架空纜車無線通訊與控制系統(tǒng)。項目的研究成果將大大提高架空運人纜車的技術(shù)性能和安全性能，可在保證安全生產(chǎn)和提高人車安全及管理水平方面發(fā)揮積極作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項蓬勃發(fā)展的新興技術(shù)，受到國內(nèi)外測控領(lǐng)域的普遍關(guān)注，其應(yīng)用可以涉足到社會生產(chǎn)和生

6、活的各個領(lǐng)域。在我國一些在該領(lǐng)域走在世界的前列，在環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境控制等領(lǐng)域取得了一些應(yīng)用成果。但是，這是一項全新的技術(shù)領(lǐng)域，與其相關(guān)的很多技術(shù)問題需要不斷發(fā)展和完善。1.3 設(shè)計內(nèi)容本次設(shè)計的內(nèi)容是礦井架空人車無線監(jiān)控系統(tǒng)上位機設(shè)計，具體包括以下幾個方面的內(nèi)容：組態(tài)王人機界面、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、接口轉(zhuǎn)換電路、語音通訊模塊五部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1-1所示。0圖1-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖組態(tài)王人機界面：將窗體、命令按鈕、文本框、選擇框等對象按照用戶的需要有機的組合在一起。組態(tài)王通過和底層單片機通訊，訪問相關(guān)設(shè)備寄存器來獲得各設(shè)備的運行情況，并通過動畫連接等顯示出來。 數(shù)據(jù)處理模塊：系統(tǒng)中實

7、時數(shù)據(jù)由單片機進行采集、轉(zhuǎn)換，并且由單片機通過通用單片機ASCII通信協(xié)議和組態(tài)王數(shù)據(jù)共享。當(dāng)組態(tài)王要讀取單片機數(shù)據(jù)時，將會向單片機發(fā)送基于該協(xié)議的讀命令包，單片機響應(yīng)后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給組態(tài)王，進而對數(shù)據(jù)進行處理。數(shù)據(jù)存儲模塊：組態(tài)王可以對單片機采集的數(shù)據(jù)進行存儲，方便日后對數(shù)據(jù)的整理和查詢。接口轉(zhuǎn)換電路：通過接口轉(zhuǎn)換電路組態(tài)王可以與節(jié)點機進行通訊和數(shù)據(jù)交換。語音通訊模塊：語音信號的采集與播放采用AMBE1000模塊。AMBE是基于MBE技術(shù)的低比特率、高質(zhì)量語音壓縮算法，具有語音音質(zhì)好和編碼速率低等優(yōu)點，在芯片內(nèi)部有相互獨立的語音編碼單元和解碼單元，可同時完成語音的編碼和解碼任務(wù)。并且所有的編

8、碼和解碼操作都能在芯片內(nèi)部完成，不需要額外的存儲器。這些特性使它非常適合于數(shù)字語音通信、語音存儲以及其它需要對語音進行數(shù)字處理的場合。系統(tǒng)設(shè)計完成之后，控制室可通過組態(tài)王界面對系統(tǒng)的運行過程進行監(jiān)控和控制，也可以一對一選擇不同纜車進行通訊，每個纜車中工人也可以主動要求與控制室通訊，實現(xiàn)雙向通訊。2總體設(shè)計方案本次設(shè)計所要設(shè)計的上位機，首先要有良好的可視化界面，在完善功能的基礎(chǔ)上對界面進行美觀和復(fù)雜化，并對各個功能進行擴展，提高其應(yīng)用的普通型。對各個功能按鈕進行程序設(shè)計，實現(xiàn)各部分功能，完成調(diào)試，實現(xiàn)PC機。與單片機進行通信，最終實現(xiàn)人機界面。數(shù)據(jù)的處理和存儲都是由組態(tài)王軟件完成。在與轎廂機語音

9、通信方面，采用AMBE-1000模塊實現(xiàn)全雙工語音通訊。此外在與節(jié)點機連接時，需要一個接口轉(zhuǎn)換電路。2.1系統(tǒng)功能與組成2.1.1 系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能（1）系統(tǒng)能夠?qū)θ塑嚨倪\行狀態(tài)進行監(jiān)控；（2）系統(tǒng)能夠?qū)?jié)點機發(fā)送來的數(shù)據(jù)進行接受和處理，并提供相應(yīng)的可視化菜單；（3）系統(tǒng)能夠?qū)I廂機發(fā)送相應(yīng)的控制信號；（4）系統(tǒng)能夠在遇到異常情況發(fā)生報警信號的時候，對報警信息進行處理；（5）系統(tǒng)能夠一對一選擇不同的轎廂進行通訊，每個轎廂中的工人也可主動要求與控制室通訊，實現(xiàn)雙向通訊。2.1.2 系統(tǒng)的組成根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計及控制要求，系統(tǒng)可分為以組態(tài)王為基礎(chǔ)的人機界面、接口轉(zhuǎn)換電路、語音通訊模塊三大部分。（1）

10、 人機界面人機界面是系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機信息交流的領(lǐng)域都存在著人機界面。人機界面，是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。是指人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說人機結(jié)合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機器的硬接觸和軟觸，此結(jié)合面不僅包括點線面的直接接觸，還包括遠距離的信息傳遞與控制的作用空間。人機結(jié)合面是人機系統(tǒng)中的中心環(huán)節(jié)，主要由安全工程學(xué)的分支學(xué)科安全人機工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù)，并過安全工程設(shè)備工程學(xué)，安全管理工程學(xué)以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研

11、究具體的解決方法手段措施安全人機學(xué)。它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機信息交流的領(lǐng)域都存在著人機界面?，F(xiàn)在大量運用在工業(yè)與商業(yè)上，簡單的區(qū)分為“輸入”（Input）與“輸出”（Output）兩種，輸入指的是由人來進行機械或設(shè)備的操作，如把手、開關(guān)、門、指令（命令）的下達或保養(yǎng)維護等，而輸出指的是由機械或設(shè)備發(fā)出來的通知，如故障、警告、操作說明提示等，好的人機接口會幫助使用者更簡單、更正確、更迅速的操作機械，也能使機械發(fā)揮最大的效能并延長使用壽命，而目前市面上所指的人機接口則多界狹義的指在軟件人性化的操作接口上。（2） 接口轉(zhuǎn)換電路隨著計算機產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，USB接口越

12、來越成為主流。由于其支持熱插拔且數(shù)據(jù)傳輸速度越來越快的優(yōu)點，USB已經(jīng)成為計算機的標(biāo)準(zhǔn)接口。然而在工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)產(chǎn)品的接口技術(shù)發(fā)展相對緩慢，工業(yè)現(xiàn)場中的許多設(shè)備仍然使用RS485接口，另外I2C和SPI也是兩種比較主流的串行總線，它們的傳輸線少，速度快，可靠性高。但是往往工業(yè)產(chǎn)品所需要的控制程序還是在基于計算機的軟件里完成，比如可編程控制器、人機界面、變頻器等等，需要將計算機里的控制程序下載到工業(yè)產(chǎn)品里。目前很多廠家開發(fā)了這種轉(zhuǎn)換技術(shù)，但很多轉(zhuǎn)換器只提供RS485、I2C和SPI接口中的一種或兩種，并且大多轉(zhuǎn)換器的USB接口都是用“虛擬串口”來實現(xiàn)，在實際應(yīng)用中很不方便。為了適應(yīng)這種現(xiàn)實情況，

13、很有必要使用USB到RS485，I2C，SPI的轉(zhuǎn)換技術(shù)，同時提供這三種接口來實現(xiàn)計算機與帶有此接口的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。（3） 語音通訊模塊 圖2-1 語音通信模塊框圖語音處理模塊的框圖如圖所示，其中AMBE-1000是語音處理模塊的核心，它起到解壓語音信息的功能。當(dāng)壓碼時，它通過話筒采集語音信息，將其壓縮，然后被主控制芯片讀取，將語音數(shù)據(jù)必送出去。處于解碼狀態(tài)時，主控制芯片將語音處理發(fā)送給語音芯片，語音芯片解壓語音編碼，能過D/A轉(zhuǎn)換器，然后將模擬信號放大，再通過喇叭廣播出去。4 接口轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計在微機領(lǐng)域中，USB是最流行的串行數(shù)據(jù)總線，而在工業(yè)控制領(lǐng)域中，RS485無疑是目前最流行不

14、過的串行通訊總線了。在工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要解決USB和RS485相互通訊的問題。本設(shè)計以CYGNAL公司的橋接器芯片CP2101為核心設(shè)計和實現(xiàn)了USB和RS485的轉(zhuǎn)換器。4.1 串口數(shù)據(jù)通訊USB 總線標(biāo)準(zhǔn)簡介USB是英文Universal Serial Bus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。它是一種應(yīng)用在PC領(lǐng)域的新型接口技術(shù)，在微機領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,主要具有以下優(yōu)點：可以熱插拔；攜帶方便；標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一；可以連接多個設(shè)備。USB在PC上往往具有多個接口，可以同時連接幾個設(shè)備，如果接上一個有4個端口的USB HUB時，就可以再連上4個USB設(shè)備，以此類推連下去。 RS485總線標(biāo)準(zhǔn)簡介在工業(yè)

15、控制數(shù)據(jù)通訊中，RS485通訊數(shù)據(jù)總線應(yīng)用最為廣泛。RS2485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200 mV的電壓，故傳輸信號能在1000m以外得到恢復(fù) RS2485在19kpbs下能傳輸1200m ，用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應(yīng)用RS2485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。RS2485只能半雙工工作，發(fā)收不能同時進行，但它只需一對雙絞線。 USB和RS485的通訊在工業(yè)控制中，需要在PC機上監(jiān)控遠程現(xiàn)場的運行情況。這樣，可以通過USB接口轉(zhuǎn)換成RS485總線與遠程現(xiàn)場的智能儀表進行數(shù)

16、據(jù)通訊。以下對USB和RS485通訊接口進行設(shè)計。4.2 USB和RS485通訊接口的結(jié)構(gòu)USB和RS485通訊接口的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。我們使用芯片CP2101作為USB與UART的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，然后再使用MAX1483作為UART與RS485總線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。由CP2101輸出的UART信號能夠驅(qū)動集成器件MAX1483，因此在CP2101 與MAX1483 之間再加上一個驅(qū)動芯片1G07，詳細的電路圖如圖4-2。 圖4-1 USB與RS485通訊接口結(jié)構(gòu)4.3 USB 和RS485 通訊接口的電路原理圖4-2中詳細描繪了USB和RS485通訊接口的電路原理。圖中左邊的CON4是USB總線的

17、端子，USB采用的是4線結(jié)構(gòu),其中1號線是電源線VBUS，4號線是地線GND，2 、3號線分別是差模信號數(shù)據(jù)線D-和D+。 圖4-2 USB和RS485通訊接口的電路原理圖 CP2101 功能說明此通訊接口電路中的核心部件是CYGNAL公司的USB轉(zhuǎn)UART橋接器CP2101。CP2101 是一種高度集成的USB轉(zhuǎn)UART橋接器,提供一個使用最小化的元件和PCB空間實現(xiàn)UART轉(zhuǎn)USB的簡便的解決方案。該芯片包含一個USB2.0全速功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器、512個字節(jié)的E2 PROM和帶有調(diào)制解調(diào)器控制信號的通用異步串行數(shù)據(jù)傳輸端口(UART),所有功能都集成在一個5mm×

18、5mm MLP228封裝的IC中。CP210的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳定義分別如圖4-3和表2所示。CP210包含一個USB2.0全速功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器、512個字節(jié)的E2PROM、電壓調(diào)節(jié)器和帶有調(diào)制解調(diào)器控制信號的通用異步串行數(shù)據(jù)傳輸端口(UART)。CP2101中的USB功能控制器符合全速(12Mbps)USB2.0規(guī)范,并且集成了USB收發(fā)器和片內(nèi)相應(yīng)的上拉電阻。USB功能控制器管理USB和UAR間所有的數(shù)據(jù)傳輸以及由USB主控制器發(fā)出的命令請求和用于控制UART功能的命令。 圖4-3 CP2101內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖CP2101支持USB的終止和恢復(fù)信號功能，這樣便于CP2101器件以及外

19、部電路的電源管理. 當(dāng)在總線上檢測到終止信號時，CP2101將進入終止模式。在進入終止模式時，CP2101會輸出SUSPEND和/SUS2PEND信號。SUSPEND和/SUSPEND在一個CP2101復(fù)位后也會輸出，直到在USB要求的器件配置完成。CP2101在下述任何一種情況時退出終止模式：(1) 在USB總線上檢測到恢復(fù)信號；(2)在總線上檢測到一個USB 復(fù)位信號；(3)CP2101 設(shè)備硬件復(fù)位。有一點要注意的是：SUSPEND和/SUSPEND引腳在CP2101復(fù)位期間均為高電平，如果此時對設(shè)計的電路有影響，可以在/SUSPEND引腳外接一個10k的下拉電阻。CP2101的UART

20、接口包括TX(發(fā)送)和RX(接收)數(shù)據(jù)信號以及RTS，CTS，DSR，DTR，DCD和RI控制信號。UART支持RTS/CTS，DSR/DTR 和X2On/ X2Off 握手協(xié)議。CP2101的UART接口支持多種數(shù)據(jù)格式和波特率，由在微機上通過軟件編程設(shè)置，所支持的數(shù)據(jù)格式和波特率如表1 所示。CP2101包括一個內(nèi)置的E2PROM。這個內(nèi)置的E2PROM可以用于存儲自定義的USB設(shè)備供應(yīng)商身份識別(ID)，產(chǎn)品代碼，產(chǎn)品描述字符串，功率，設(shè)備版本號和序列號等數(shù)據(jù)。注意對于連接到同一個PC 機的多個CP2101的設(shè)備，需要惟一的序列號。CP2101從USB總線的VBUS信號線提取電源。CP2

21、101片內(nèi)包括一個實現(xiàn)5V轉(zhuǎn)3V電壓調(diào)節(jié)器。電壓調(diào)節(jié)器的3V電壓從VDD引腳輸出，使得外部的設(shè)備可以從CP2101 上提取電源。MAX1483功能說明MAX1483是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗RS422/485與UART轉(zhuǎn)換器件。其中的A、B引腳接RS422/485總線；DI為UART信號輸入引腳；DE為UART轉(zhuǎn)換RS422/485信號允許引腳；RO 為RS422/485信號轉(zhuǎn)換UART輸出引腳；/ RE為RS422/485信號轉(zhuǎn)換UART允許引腳，低電平有效；GND接地；VCC接+ 5V 直流電源。  微機與設(shè)備通過USB和RS485的數(shù)據(jù)通訊圖2設(shè)計的USB到RS485的轉(zhuǎn)換接

22、口電路，只能進行主從式數(shù)據(jù)通訊，由微機作為主機，連接RS485的設(shè)備只能作為被動傳輸數(shù)據(jù)的從機。當(dāng)主機沒有發(fā)送數(shù)據(jù)時，CP2101的TxD引腳處于空閑狀態(tài)，為高電平，經(jīng)反相后為低電平，此時接收允許信號/RE有效，主機可以接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從RO引腳輸入到CP2101RxD引腳。當(dāng)主機發(fā)送信號1時，DE和DI同時為高電平，RS485總線上的數(shù)據(jù)為信號1；當(dāng)主機發(fā)送信號0時，DE和DI同時為低電平，MAX1483沒有輸出數(shù)據(jù)的信號，因而RS485總線上的數(shù)據(jù)為信號0。 4.4 USB 和RS485 通訊接口軟件設(shè)計要使微機通過設(shè)計的USB與RS485的轉(zhuǎn)換電路與設(shè)備進行通訊，需要在微機上設(shè)計通訊軟件。

23、微機上應(yīng)用程序訪問CP2101有兩種方式：一是自行編寫USB設(shè)備驅(qū)動程序,與CP2101通訊；二是通過CYG2NAL公司提供的免費的驅(qū)動程序與CP2101通訊。CYGNAL公司提供的免費的驅(qū)動程序把連接在USB總線上的CP2101作為一個虛擬的串口, 因此對CP2101的操作就與操作一個串口一樣簡單。應(yīng)用程序訪問串口也有很多種方法，可以通過MSCOMM控件或SPCOMM控件，也可以使用Windows操作系統(tǒng)的API來訪問。下面使用微軟提供的MSCOMM控件介紹微機與轉(zhuǎn)換器通訊軟件的設(shè)計。要使用MSCOMM控件，則首先要安裝控件。如果在微機上安裝了Microsoft Visual Basic，則

24、MSCOMM控件已經(jīng)自動安裝，否則需要手動安裝。在Microsoft Visual Basic的光盤上找到MSComm32.ocx 文件, 復(fù)制到系統(tǒng)的System32目錄下，然后在Windows的“開始”菜單中的運行中鍵入regsvr32MSComm32.ocx ,按“確定”按鈕,即完成MSCOMM控件的安裝. 安裝完成后，MSCOMM控件可以在Mi2crosoft Visual C+、Microsoft Visual Basic、BorlandC+ + Builder 和Borland Delphi 中使用。MSComm控件有很多重要的屬性,但首先必須熟悉幾個最常用最重要的屬性。CommP

25、ort設(shè)置并返回通訊端口號。      Settings以字符串的形式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位。PortOpen設(shè)置并返回通訊端口的狀態(tài)。 也可以打開和關(guān)閉端口。Input從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符。Output向傳輸緩沖區(qū)寫一個字符串。RThreshold觸發(fā)串口OnComm事件接收緩沖區(qū)字符數(shù)的閾值。當(dāng)接收緩沖區(qū)字符數(shù)大于這個閾值時，將觸發(fā)OnComm事件。SThreshold觸發(fā)串口OnComm事件發(fā)送緩沖區(qū)字符數(shù)的閾值。當(dāng)發(fā)送緩沖區(qū)字符數(shù)小于這個閾值時，將觸發(fā)OnComm事件。在微機上安裝了CYGNAL公司為

26、CP2101提供的免費的驅(qū)動程序后，轉(zhuǎn)換器接到微機上后將以一個虛擬的串口出現(xiàn)，如COM3。這樣與轉(zhuǎn)換器通訊就和串口通訊的操作相同。微機與現(xiàn)場儀表的通訊要根據(jù)儀表的通訊協(xié)議，目前比較流行是MODBUS現(xiàn)場總線協(xié)議。 5語音處理模塊的設(shè)計5.1主控電路的設(shè)計主控電路也可成為CPU模塊，是整個設(shè)計的核心。負責(zé)對整個設(shè)計中所有數(shù)據(jù)的處理、存儲、設(shè)備控制等工作。主控芯片為意法半導(dǎo)體Cortex-M3系列的STM32F103RBT6。這款芯片因為采用了ARM公司的高性能“Cortex-M3”內(nèi)核，所以比較以往的8位單片機在性能上有很大的提升。內(nèi)部資源非常豐富，有2個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、 7通道DMA控制器、

27、7個定時器、2個I2C接口、3個USART接口等資源，可以滿足設(shè)計的需要。系統(tǒng)主控電路如圖5-1所示。圖5-1 主控電路5.2 語音處理模塊的設(shè)計根據(jù)對語音構(gòu)成的分析，應(yīng)運而生了多種對音頻信號的壓縮編碼算法，如CELP、RELP、VSELP、MP-MLQ、LPC-10、MBE等，它們通過不同的算法，實現(xiàn)對音頻信號的壓縮。這些壓縮編碼算法的壓縮率、語音質(zhì)量各有所長，其中美國DVSI（Digital Voice System Inc）公司提出的先進多帶激勵A(yù)MBE（Advanced Multi-Band Excitation）壓縮編碼算法是其中的杰出代表。AMBE是基于MBE技術(shù)的低比特率、高質(zhì)量

28、語音壓縮算法，具有語音音質(zhì)好和編碼速率低等優(yōu)點，AMBE-1000是一款高性能多速率語音編碼/解碼芯片，語音編碼解碼速率可以在24009600bps之間以50bps的間隔變化，即使在2400bps的時候，仍能保持自然的聲音質(zhì)量和語音可懂度。在芯片內(nèi)部有相互獨立的語音編碼單元和解碼單元，可同時完成語音的編碼和解碼任務(wù)。并且所有的編碼和解碼操作都能在芯片內(nèi)部完成，不需要額外的存儲器。這些特性使它非常適合于數(shù)字語音通信、語音存儲以及其它需要對語音進行數(shù)字處理的場合7。 AMBE1000的原理圖如圖5-2所示。圖5-2 語音處理電路AMBE1000是 Digital Voice Systems公司的語

29、音編解碼芯片，用來實現(xiàn)雙工的語音壓縮/解壓縮功能，能實現(xiàn)低傳輸速率下高質(zhì)量的通話。它采用先進的 AMBE壓縮算法，壓縮速率最低可達2.4Kb/s。目前，這種算法以其能實現(xiàn)的低傳輸速率和高通話質(zhì)量而在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，甚至用在下一代移動通信系統(tǒng)中8。具體來說，AMBE-1000具有如下獨特之處： 低硬件成本和高通話質(zhì)量； 無需外圍輔助設(shè)備；比特差錯和背景噪聲良好的魯棒性；可變傳輸速率2.4Kb/s9.6Kb/s；可自動插入舒適噪聲；可選的串行和并行接口；自帶回聲抑制功能；DTMF信號的檢測與產(chǎn)生；低功耗。AMBE-1000最基本的組成部分就是一個編碼器和一個解碼器，兩者相互獨立。編碼器接

30、收8KHZ采樣的語音數(shù)據(jù)流（16bit線性，8bit A律，8bit U律）并以一定的速率輸出信道數(shù)據(jù)。相反，解碼器接收信道數(shù)據(jù)并合成語音數(shù)據(jù)流。編碼器和解碼器接口的時序是完全異步的。AMBE-1000讀寫一幀數(shù)據(jù)所需的時間遠小于 20ms。也就是說在 20ms時間內(nèi)，除了讀 1幀或?qū)?1幀數(shù)據(jù)外，處理器還有大量的時間做其它的事。這使人們有可能在半雙工的低速信道內(nèi)實現(xiàn)全雙工的語音通話。AMBE-1000采用A/D-D/A芯片作為語音信號的接口。輸入輸出的語音數(shù)據(jù)流的格式必須是相同的（16bit線性的，8bit A律，8bit u律），信道接口采用8位或16位的微控制器。 圖5-3 語音后處理電

31、路CSP1027-S是D/A轉(zhuǎn)換芯片，其主要作用如下所述。芯片可選擇的功能包括回聲抵消、VAD（語音激活檢測）、電源模式、數(shù)據(jù)/前向糾錯速率的選擇等，這些功能由外圍管腳或輸入到解碼器的命令幀數(shù)來決定，并且送往解碼器用于控制的數(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù)是不同的。A/D-D/A芯片的選擇對所設(shè)計的系統(tǒng)的聲音質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用。由于A律或U律壓擴芯片在采樣時對數(shù)據(jù)做了壓縮以減少位數(shù)，為了聲音質(zhì)量的考慮，建議采用16 位線性的芯片。選擇芯片時要特別注意信噪比以及濾波器的頻率響應(yīng)特性。 A/D-D/A的硬件接口是很靈活的，時鐘和激勵信號可以由外部送入也可以由內(nèi)部產(chǎn)生給可編程A/D-D/A發(fā)送控制字需要一個額外的接口

32、。信道接口使芯片易于集成到設(shè)計的系統(tǒng)中?；镜男诺澜涌诎ù诤筒⒖冢鼈兌寄芄ぷ饔谥鲃幽Ｊ胶捅粍幽Ｊ?，模式選擇的控制信號可以由芯片內(nèi)部給出也可以從外部送入。 常規(guī)操作時，每20ms編碼器輸出一幀編碼過的數(shù)據(jù)，解碼器需接收到這樣的數(shù)據(jù)。編碼器和解碼器的數(shù)據(jù)需要格式化，格式化的主要目的就是為編碼數(shù)據(jù)流提供對齊信息。數(shù)據(jù)的格式包括幀格式和非幀格式。并口模式只工作于幀格式，串口模式既可工作于幀格式也可工作于非幀格式。 幀格式和非幀格式兩種格式都是為了實現(xiàn)相同的功能：為編碼數(shù)據(jù)流提供定位信息。工作于幀格式時，每20ms由編碼器送出一幀數(shù)據(jù)，該幀數(shù)據(jù)有固定的結(jié)構(gòu)，其中包含了用于本地控制的狀態(tài)標(biāo)志位。實際

33、上按一定波特率的編碼數(shù)據(jù)才是幀格式中需要在信道間傳送的語音數(shù)據(jù)。幀格式下，系統(tǒng)需要在傳送編碼數(shù)據(jù)的同時傳送足夠的信息，這些信息用于在解碼器端重構(gòu)語音數(shù)據(jù)流。這些信息可以很具體，但至少要滿足用于重構(gòu)的要求。 非幀格式下，編碼器的輸出數(shù)據(jù)可以認為是連續(xù)的聲音數(shù)據(jù)流，這些編碼數(shù)據(jù)中包含了幀的信息。這種格式的優(yōu)點是不會為信道加重帶寬的負載。缺點是解碼器在合成語音波形前需要接收10-12幀的數(shù)據(jù)才能達到與數(shù)據(jù)流同步的目的。同時，非幀格式下，每幀只指定一位用于數(shù)據(jù)的對齊，在更高誤碼率的信道中，需要增加更多的對齊位才能達到更高的性能（用幀格式就能很容易實現(xiàn)）。當(dāng)工作于幀格式時，信道數(shù)據(jù)的接口可以是串行的也可

34、以時并行的。而非幀格式只局限于串行。另外幀格式使芯片既可以工作于主動模式也可以工作于被動模式，而非幀格式只能工作于被動模式?？偟木幋a數(shù)據(jù)由兩部分組成：語音數(shù)據(jù)和前向糾錯數(shù)據(jù)。前向糾錯數(shù)據(jù)加到語音數(shù)據(jù)中使解碼器能夠糾正一定量的錯誤而使數(shù)據(jù)幀不至于報廢。如果信道傳輸時可能存在較多的錯誤，那么就應(yīng)當(dāng)增加前向糾錯數(shù)據(jù)的位數(shù)。當(dāng)然聲音要達到高質(zhì)量的話就必須有更多的語音數(shù)據(jù)位。圖5-4 語音處理模塊語音處理模塊如圖5-4所示。就功能來說，AMBE-1000是一款優(yōu)秀的語音壓縮處理器；就其能達到的最低壓縮速率來看，已達到了世界先進水平，而且能夠保證高質(zhì)量的通話質(zhì)量。這使得它在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用；但其壓

35、縮算法為非標(biāo)準(zhǔn)算法，致使由 AMBE-1000構(gòu)成的語音處理系統(tǒng)只能用在某些專用網(wǎng)上。即使如此，它仍不失為在語音處理領(lǐng)域一款優(yōu)秀的處理器。5.2 電源模塊電源模塊原理如圖5-5所示。電源模塊是一個開關(guān)電源電路，開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。圖5-5 電源電路原理圖其整體思路是先整流、PWM調(diào)制、穩(wěn)壓、濾波、直流輸出。采用單閉環(huán)回路進行控制。圖5-6 電源電路電源部分供電電壓是交流220V電壓，當(dāng)交流供電電源的電壓或輸出負載電阻變化時，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。直

36、流穩(wěn)壓電源的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等。電壓穩(wěn)定度表示輸入電壓的變化對輸出電壓的影響。紋波系數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大??；后者表示輸入電壓或負載急劇變化時，電壓回到正常值所需時間。以改變調(diào)整元件(或開關(guān))的通斷時間比來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達到穩(wěn)壓。電源功耗小，效率可達85左右，只需在電路中加入一定的濾波電路，即可實現(xiàn)整個電路電壓的穩(wěn)定性。電源電路原理圖如圖5-6所示。同時電源電路中還包括穩(wěn)壓電路，其主要構(gòu)成部分是穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管(又叫齊納二極管)是一種硅材料制成的面接觸型晶體二極管，簡稱穩(wěn)壓管。此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。

37、穩(wěn)壓管在反向擊穿時，在一定的電流范圍內(nèi)（或者說在一定功率損耗范圍內(nèi)），端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。圖5-7 電源濾波電路電源濾波電路如圖5-7 所示。電源濾波電路濾去電源中的紋波，可保證電源供電的穩(wěn)定性。由于電路處于高開關(guān)電源的環(huán)境下以及電源的質(zhì)量較差的環(huán)境下，通過濾波可保證電源的質(zhì)量，以提高電源供電的平穩(wěn)性。圖5-8 電源模塊電源模塊實物如圖5-8所示。其具有如下的特點：高效率、高可靠性，隔離單電壓輸出、體積特別小、功率密度大、占線路板空間小、隔離電壓高、耐沖擊性好、高低溫特性好、能滿足工業(yè)級產(chǎn)品技術(shù)要求、國際標(biāo)準(zhǔn)引腳方式、阻燃封裝、滿足UL94-V

38、0要求、溫升低、自然空冷、無需外加散熱片、無需外加元件可直接使用。因此本系統(tǒng)選用此電源模塊。3組態(tài)界面設(shè)計自2000年以來，國內(nèi)監(jiān)控組態(tài)軟件產(chǎn)品能、技術(shù)、市場都取得了飛快的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域日益拓展，用戶和應(yīng)用工程數(shù)量不斷增多。充分體現(xiàn)了“工業(yè)技術(shù)民用化”的發(fā)展趨勢。在整個自動化系統(tǒng)中，軟件所占比重逐漸提高，雖然組態(tài)軟件只是其中一部分，但因其滲透能力強、擴展性強，近年來蠶食了很多專用軟件的市場。因此，監(jiān)控組態(tài)軟件具有很高的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度，是自動化系統(tǒng)進入高端應(yīng)用、擴大市場占有率的重要橋梁。在工程實踐中，經(jīng)常要用組態(tài)軟件完成工業(yè)現(xiàn)場的各種集中控制功能。而隨著現(xiàn)代以工業(yè)PC為核心的自動控制集成系統(tǒng)的日趨完

39、善和工程技術(shù)人員使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶對組態(tài)的要求側(cè)重于實質(zhì)性的應(yīng)用功能，而不是過去的畫面清晰簡潔。而組態(tài)軟件的開放性及組態(tài)環(huán)境的可擴展性為用戶提供了其存在的巨大潛力。本設(shè)計主要完成用組態(tài)王軟件構(gòu)建上位機與單片機之間的通訊，為用戶提供更方便可靠控制操作界面，方便其對工業(yè)現(xiàn)場的信號采集與控制。3.1 組態(tài)軟件的功能特點組態(tài)軟件具有數(shù)據(jù)信號采集、腳本功能、控制功能、支持Internet及可擴展性和開放性等功能特點。 性質(zhì)（1）組態(tài)軟件的可擴展性可擴展性為用戶提供了在不改變原有系統(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種增加的功能可能來自于組態(tài)軟件開發(fā)商、第三方軟件提供商或用戶自身。增加功

40、能最常用的手段是ActiveX組件的應(yīng)用，目前還只有少數(shù)組態(tài)軟件能提供完備的ActiveX組件引入功能及實現(xiàn)引入對象在腳本語言中的訪問。（2）組態(tài)軟件的開放性隨著管理信息系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)的普及，生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。在生產(chǎn)制造過程中，需要現(xiàn)場的大量數(shù)據(jù)進行流程分析和過程控制，以實現(xiàn)對生產(chǎn)流程的調(diào)整和優(yōu)化?，F(xiàn)有的組態(tài)軟件對大部分這些方面需求還只能以報表的形式提供，或者通過ODBC將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到外部數(shù)據(jù)庫，以供其他的業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用，在絕大多數(shù)情況下，仍然需要進行在開發(fā)才能實現(xiàn)。隨著生產(chǎn)決策活動對信息需求的增加，可以預(yù)見，組態(tài)軟件與管理信息系統(tǒng)或領(lǐng)導(dǎo)信息系統(tǒng)的集成必將

41、更加緊密，并很可能以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與決策功能的模塊形式在組態(tài)軟件中出現(xiàn)。 特點（1）數(shù)據(jù)采集方式大多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集程序，用戶可以進行配置。這種情況下，只能由組態(tài)軟件開發(fā)商提供，或者用戶按照某種組態(tài)軟件的接口規(guī)范編寫。由OPC基金組織提供的OPC規(guī)范基于微軟的OLE/DCOM技術(shù)，提供了分布式系統(tǒng)下，軟件組件交互和共享數(shù)據(jù)的完整的解決方案。（2）腳本的功能腳本語言是擴充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。因此，大多數(shù)組態(tài)軟件提供了腳本語言的支持。具體實現(xiàn)方式可分為三種：一是內(nèi)置的類C/Basic語言；二是采用微軟的VBA的編程語言；三是少數(shù)組態(tài)軟件采用面向?qū)ο蟮哪_本語言。類C/Basic語言要求用

42、戶使用類似高級語言的語句書寫腳本，使用系統(tǒng)提供的函數(shù)調(diào)用組合完成各種系統(tǒng)功能。微軟的VBA是一種相對完備的開發(fā)環(huán)境，采用VBA組態(tài)軟件通常使用微軟的VBA環(huán)境和組件技術(shù)，把組態(tài)系統(tǒng)的對象以組件的方式實現(xiàn)，使用VBA的程序?qū)@些對象進行訪問。（3）對Internet的支持程度現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)已經(jīng)趨向國際化、分布式的生產(chǎn)方式。Internet將是實現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。組態(tài)軟件能否從原有的局域網(wǎng)運行方式跨越到支持Internet，是擺在所有組態(tài)軟件開放商面前的一個重要課題。限于國內(nèi)目前的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)控制應(yīng)用的程度，在較長時間內(nèi)，以瀏覽器方式通過Internet對工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控，將會在大部分應(yīng)用中

43、停留于監(jiān)視階段，而實際控制功能的完成應(yīng)該通過更穩(wěn)定的技術(shù)，如專用的遠程客戶端、由專業(yè)開發(fā)商提供的ActiveX空間或Java技術(shù)實現(xiàn)。（4）組態(tài)軟件的控制功能隨著以工業(yè)PC為核心的自動控制集成系統(tǒng)技術(shù)的日趨完善和工程技術(shù)人員的使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶對組態(tài)軟件的要求已不像過去那樣主要側(cè)重于畫面，而是要考慮一些實質(zhì)性的應(yīng)用功能，如軟件PLC，先進控制策略等。3.2設(shè)計步驟1了解設(shè)計所需的控制要求；2使來自單片機的數(shù)據(jù)與計算機圖形畫面的各元素關(guān)聯(lián)起來；3與采集、控制設(shè)備間進行數(shù)據(jù)交換；4最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠；3.3 人機界面的設(shè)計思路本設(shè)計是對架空人車的遠程監(jiān)控，所以監(jiān)控畫面需有

44、架空人車的運行狀態(tài)監(jiān)控畫面。同時在人車運行中，監(jiān)控畫面上還需顯示每個轎廂的人員乘坐狀態(tài)。在運行過程中發(fā)生故障時，監(jiān)控畫面中應(yīng)有實時的報警信息，同時能對報警信息做出相應(yīng)的處理。在保證基本功能的基礎(chǔ)上對畫面進行美化。3.4 串口調(diào)試組態(tài)王軟件作為一種工業(yè)控制組態(tài)軟件在國內(nèi)已得到了非常廣泛的應(yīng)用。其具有強大的硬件支持能力，對國內(nèi)外絕大多數(shù)PLC、變頻器、板卡、模塊、儀器儀表都編寫了相應(yīng)的驅(qū)動程序，使用起來相當(dāng)方便快捷。在本設(shè)計中，使用的硬件電路都是基于單片機的電路，選擇的軟件開發(fā)平臺是組態(tài)王軟件。因此，實現(xiàn)單片機與組態(tài)王的數(shù)據(jù)通訊是一個必須解決的問題。組態(tài)王提供了通過PC機與單片機串口進行十六進制數(shù)

45、據(jù)通訊的驅(qū)動，而驅(qū)動中已經(jīng)規(guī)定好其通訊協(xié)議。所以只需要根據(jù)組態(tài)王的串口設(shè)備配置向?qū)Ь湍芡瓿稍O(shè)備的連接。具體設(shè)備配置如圖3-1所示。 圖3-1 串口設(shè)備配置3.5 變量的定義人機界面需要與現(xiàn)場的實際情況實時同步，所以需要與外部數(shù)據(jù)采集程序直接進行數(shù)據(jù)交換，在這里組態(tài)王把這些進行交換的數(shù)據(jù)定義為變量。3.5.1 基本變量類型變量的基本類型共有兩類：內(nèi)存變量、I/O變量。IO變量是指可與外部數(shù)據(jù)采集程序直接進行數(shù)據(jù)交換的變量，如下位機數(shù)據(jù)采集設(shè)備（如PLC、儀表等）或其它應(yīng)用程序（如DDE、OPC服務(wù)器等）。這種數(shù)據(jù)交換是雙向的、動態(tài)的，就是說：在“組態(tài)王”系統(tǒng)運行過程中，每當(dāng)I/O變量的值改變時，

46、該值就會自動寫入下位機或其它應(yīng)用程序；每當(dāng)下位機或應(yīng)用程序中的值改變時，“組態(tài)王”系統(tǒng)中的變量值也會自動更新。3.5.2 自定義變量為了與節(jié)點機進行數(shù)據(jù)交換，同時與圖像畫面進行動態(tài)連接，這里需要自己定義變量。具體的變量定義如圖3-2所示。圖3-2 自定義變量3.6 組態(tài)畫面的建立畫面是組態(tài)王顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)的主要組成部分，一個良好的可視化界面能夠讓工作人員對系統(tǒng)的運行狀況有最直觀的了解。傳統(tǒng)的人機控制界面許多過于單調(diào)乏味，本著與人為本的設(shè)計思想，畫面的美觀而形象生動，易于理解和操作是本次設(shè)計的目標(biāo)之一。使用工程管理器新建一個組態(tài)王工程后，進入組態(tài)王工程瀏覽器，新建組態(tài)王畫面。本設(shè)計共有3個畫面

47、分別為架空人車運行主畫面、報警、人員乘坐狀態(tài)。圖3-3 建立新畫面3.6.1 架空人車運行主畫面此畫面主要顯示轎廂的運行狀態(tài)，以及與其他畫面之間的切換都是在這個畫面上完成的。由于組態(tài)王本身的畫圖功能并不是很強大，有許多功能不能在組態(tài)王軟件中得到滿足，所以在本設(shè)計中多處用到了組態(tài)王的點位圖工具，它的使用是借助Windows的剪貼板，通過把在其它繪圖軟件中創(chuàng)建的圖形復(fù)制到剪貼板，然后在組態(tài)王中使用編輯菜單中的粘貼點位圖領(lǐng)命，將圖形粘貼到創(chuàng)建好的點位圖對象上。（1）背景畫面背景畫面是對井下的情況大體的模擬，對架空人車的運行環(huán)境有個簡單的體現(xiàn)，同時也是為了讓畫面更加美觀立體而設(shè)計的。通過簡單的圖形制作

48、軟件和組態(tài)王中點位圖的應(yīng)用即可完成此部分的設(shè)計，具體設(shè)計如圖3-4所示。圖3-4 背景畫面（2）轎廂與索道此部分是畫面運行的主體部分，工作人員通過這部分能對系統(tǒng)運行狀況有最直觀的了解，如圖3-5所示。圖3-5 轎廂與索道由于組態(tài)王的圖庫中并沒有合適的圖庫精靈，本身的作圖能力也不是很強大，對較為復(fù)雜的圖形的制作能力并不是很強，所以轎廂需要通過繪圖軟件自己制作，在由點位圖工具添加進來。索道只需要組態(tài)王中簡答的線條工具就可實現(xiàn)。（3）菜單菜單部分主要作用是顯示日期和時間、系統(tǒng)運行狀況、出現(xiàn)故障時的故障類型、故障復(fù)位按鈕和人員監(jiān)控畫面切換按鈕，如圖3-6所示。圖3-6 菜單最后將各個部分合理的結(jié)合在一

49、起就完成了架空人車運行主畫面的整體了。最終效果圖如圖3-7所示。圖3-7 架空人車運行主畫面3.6.2 報警畫面報警是系統(tǒng)運行中的重要組成部分，在運行過程中發(fā)生各類故障在所難免。但是如果能讓監(jiān)控人員及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障信息，并及時通知維修人員對設(shè)備進行維修，就能夠有效的減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。所以有一個良好的報警畫面和系統(tǒng)故障類型的反饋是本次設(shè)計的重要組成部分。1 系統(tǒng)運行提示（1）在系統(tǒng)正常運行時，系統(tǒng)菜單欄中，系統(tǒng)運行狀態(tài)提示欄中顯示“系統(tǒng)正常運行”。（2）在有人員需要上行或下行時，按下安裝在廂道中的乘車請求按鈕，系統(tǒng)正常停止，系統(tǒng)運行狀態(tài)提示欄顯示“系統(tǒng)正常停止”。（3）在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，系

50、統(tǒng)因故障停止運行，系統(tǒng)運行狀態(tài)提示欄中顯示“系統(tǒng)故障”。2 報警提示報警提示首先要給人最直觀的提示，通知操作人員系統(tǒng)已發(fā)生故障，所以此畫面設(shè)計的需要十分醒目，效果如圖3-8所示。圖3-8 報警畫面此畫面為彈出式畫面，系統(tǒng)發(fā)生故障時自動彈出。在出現(xiàn)故障報警時，只有維修人員到現(xiàn)場進一步確認故障原因且處理故障，并確保設(shè)備正常后，才能由操作人員在監(jiān)控畫面上手動點擊“故障復(fù)位”按鈕關(guān)閉該畫面，并重新啟動設(shè)備。3 故障類型（1）機頭、機尾越位報警當(dāng)人員乘坐轎廂上行或下行進入機頭或機尾的禁止越位點時, 由安裝在機頭或機尾禁止越位點的越位保護裝置給控制系統(tǒng)一個越位的信號, 控制系統(tǒng)停機并發(fā)出故障報警, 同時人

51、機界面顯示窗口“機頭越位”或“機尾越位”標(biāo)簽和報警燈閃爍。（2）過速、欠速報警當(dāng)系統(tǒng)運行中速度傳感器檢測到的運行速度低于設(shè)定速度的30% 或超過 20% 時 ,系統(tǒng)發(fā)出故障報警，同時人機界面顯示窗口“過速保護”或“欠速保護”標(biāo)簽和報警燈閃爍。（3）重錘下限保護當(dāng)重錘因牽引鋼絲繩的伸長而下降，當(dāng)下降到離地面 200mm 時, 此限位保護裝裝置將給控制系統(tǒng)一個限位信號，系統(tǒng)發(fā)出故障報警。同時人機界面顯示窗口“重錘下限”標(biāo)簽和報警燈閃爍。（4）斷繩保護鋼絲繩在長期運行中出現(xiàn)斷繩現(xiàn)象后 , 這時尾輪會迅速向后滑動 , 并觸動斷繩保護裝置 ,控制系統(tǒng)接到信號后 , 將自動停止運行 , 并發(fā)出故障報警 ,

52、同時人機界面窗口“斷繩保護”標(biāo)簽和報警燈閃爍。（5）急停故障在架空人車的每個轎廂內(nèi)，安裝有突然事故急停開關(guān)，在沿途任意一位置只要工作人員主動觸發(fā)該按鈕，相應(yīng)的急停開關(guān)將給系統(tǒng)一個急停信號，控制系統(tǒng)將自動停止運行，并發(fā)出故障報警，同時在人機界面窗口“急停故障”標(biāo)簽和報警燈閃爍。3.6.3 人員乘坐狀態(tài)畫面為了對每部轎廂內(nèi)的人員乘坐情況有最直觀的了解，每部轎廂的座位下都會有一個感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)有人員乘坐時，開關(guān)會給上位機一個觸發(fā)信號，上位機會對此信號進行處理，并在人機界面上顯示出來，效果如圖3-10。圖 3-10 人員乘坐狀態(tài)畫面此畫面不需要長時間監(jiān)控，可由工作人員在架空人車運行主畫面上的“人員畫面監(jiān)

53、控切換”按鈕手動切換，進入該畫面后可由此畫面中“退出”按鈕退出此畫面。3.7 命令語言程序命令語言都是靠事件觸發(fā)執(zhí)行的，如定時、數(shù)據(jù)的變化、鍵盤鍵的按下、鼠標(biāo)的點擊等。根據(jù)事件和功能的不同，包括應(yīng)用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言、數(shù)據(jù)改變命令語言、自定義函數(shù)命令語言、動畫連接命令語言和畫面命令語言等。具有完備的詞法語法查錯功能和豐富的運算符、數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、控件函數(shù)、SQL函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)。各種命令語言通過“命令語言編輯器”編輯輸入，在“組態(tài)王”運行系統(tǒng)中被編譯執(zhí)行。其中應(yīng)用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言、數(shù)據(jù)改變命令語言可以稱為“后臺命令語言”，它們的執(zhí)行不受畫面打開

54、與否的限制，只要符合條件就可以執(zhí)行。另外可以使用運行系統(tǒng)中的菜單“特殊/開始執(zhí)行后臺任務(wù)”和“特殊/停止執(zhí)行后臺任務(wù)”來控制所有這些命令語言是否執(zhí)行。而畫面和動畫連接命令語言的執(zhí)行不受影響。也可以通過修改系統(tǒng)變量“$啟動后臺命令語言”的值來實現(xiàn)上述控制，該值置0時停止執(zhí)行，置1時開始執(zhí)行。本設(shè)計中應(yīng)用到的是應(yīng)用程序命令語言，具體設(shè)計如下在工程瀏覽器的目錄顯示區(qū)，選擇 “文件命令語言應(yīng)用程序命令語言”，則在右邊的內(nèi)容顯示區(qū)出現(xiàn)“請雙擊這兒進入<應(yīng)用程序命令語言>對話框”圖標(biāo)，如圖3-11所示。圖 3-11 新建應(yīng)用程序命令語言雙擊圖標(biāo)，則彈出“應(yīng)用程序命令語言”對話框，具體的命令語言

55、編寫如圖3-12圖 3-12 應(yīng)用程序命令語言此部分的命令語言是與主畫面中的轎廂運行狀況相關(guān)聯(lián)的，通過以上語句與相關(guān)的變量相結(jié)合實現(xiàn)了轎廂的循環(huán)移動。3.7.1 動畫連接命令語言對于圖素，有時一般的動畫連接表達式完成不了工作，而程序只需要點擊一下畫面上的按鈕等圖素才執(zhí)行，如點擊一個按鈕，執(zhí)行一連串的動作，或執(zhí)行一些運算、操作等。這時可以使用動畫連接命令語言。該命令語言是針對畫面上的圖素的動畫連接的，組態(tài)王中的大多數(shù)圖素都可以定義動畫連接命令語言。如主畫面中“人員監(jiān)控畫面切換”按鈕，雙擊該按鈕，彈出動畫連接對話框，如圖3-13所示。圖3-13 “人員監(jiān)控畫面切換”按鈕的動畫連接在“命令語言連接”

56、選項中包含三個選項：按下時：當(dāng)鼠標(biāo)在該按鈕上按下時，或與該連接相關(guān)聯(lián)的熱鍵按下時執(zhí)行一次。彈起時：當(dāng)鼠標(biāo)在該按鈕上彈起時，或與該連接相關(guān)聯(lián)的熱鍵彈起時執(zhí)行一次。按住時：當(dāng)鼠標(biāo)在該按鈕上按住，或與該連接相關(guān)聯(lián)的熱鍵按住，沒有彈起時周期性執(zhí)行該段命令語言。按住時命令語言連接可以定義執(zhí)行周期，在按鈕后面的“毫秒”標(biāo)簽編輯框中輸入按鈕被按住時命令語言執(zhí)行的周期。單擊上述任何一個按鈕都會彈出動畫連接命令語言編輯器。其用法與其它命令語言編輯器用法相同。動畫連接命令語言可以定義關(guān)聯(lián)的動作熱鍵，單擊“等價鍵”中的“無”按鈕，可以選擇關(guān)聯(lián)的熱鍵，也可以選擇<Ctrl>、<Shift>與之組成組合鍵。運行時，按下此熱鍵，效果同在按鈕上按下鼠標(biāo)鍵相同。定義有動畫連接命令語言的圖素可以定義操作權(quán)限和安全區(qū)，只有符合安全條件的用戶登錄后，才可以操作該按鈕。本設(shè)計中多次用到命令語言連接，繼續(xù)以“人員監(jiān)控畫面切換”按