电机测试平台的PLC控制系统设计 (2).docx

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1、2019届本科毕业设计（论文）资料课题名称：电机测试平台的PLC控制系统设计学院：电气与信息工程学院专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：王孟瑜班级名称：电气工程1507学号：15401300217指导教师：职称：最终成绩：湖南工业大学 教务处摘 要PLC的硬件结构是可变的，软件程序是可编的，用于控制时，非常灵活。目前，PLC首用的目标，也是别的控制器无法与其比拟的，就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。必要时可编写多套或多组程序，依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。关键词：灵活多变，无人电机测试平台，控制系统ABSTRACTPLC hardware structure i

2、s variable, the software program is programmable, for control, very flexible.At present, PLC is the first target, and other controllers can not be compared, is that it can be convenient and reliable for the control of switching quantity.If necessary, many sets or groups of programs can be written an

3、d called as required. It is well adapted to the needs of multi - condition and multi - state transformation in industrial field.If necessary, many sets or groups of programs can be written and called as required. It is well adapted to the needs of multi - condition and multi - state transformation i

4、n industrial field.In order to facilitate business management and test platform shopping, the supermarket automatic bag storage system came into being as The Times require. This system is widely welcomed by businesses and consumers due to its convenient use.Key words: flexible、 supermarket、 unmanned

5、 bag、 control systemIII目录第1章 绪论11.1题目来源及课题意义11.2测试平台发展状况综述11.3本设计目标及论文结构2第2章 电机测试平台系统总体设计32.1系统要求32.2系统工作原理32.3系统总体设计方案4第3章 电机测试平台系统总体设计63.1控制系统原理63.2硬件电路设计73.3电源模块电路83.4系统硬件原理结构9第4章 软件系统设计104.1软件系统整体设计情况104.2软件程序逻辑设计114.3软件调试124.4仿真测试13结论14参考文献：15致谢16附录17系统总电路图17III第一章绪论1.1题目来源及课题意义PLC使工业控制从点(Point

6、)、到线(Line)再到面(Aero)，使设备级的控制、生产线的控制、工厂管理层的控制连成一个整体，进而可创造更高的效益。这个无限美好的前景，已越来越清楚地展现在我们这一代人的面前。进行模拟量控制，还有A/D、D/A组合在一起的单元，并可用PID或模糊控制算法实现控制，可得到很高的控制质量。用PLC进行模拟量控制的好处是，在进行模拟量控制的同时，开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的，或控制的实现不如PLC方便。当然，若纯为模拟量的系统，用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。1.2测试平台发展状况综述最开始为了方便测试平台可以轻松购物，防止电机测试平台东西丢失。所以在服务台进行人工检

7、测的形式。可是这样不仅要人员开支，操作麻烦，成本也高。于是就形成自主性电机测试平台，但是机械钥匙是可以复制的，导致了很多测试平台的包经常丢失的情况，这样带来了严重的负面影响。后面随着市场的发展，随之产生了投币式电机测试平台的形式，相比以上两种电机测试平台，其安全性比较高，但它的配套产品需要很高的成本，所以投币式测试平台的弊端越来越明显，同时使用投币式电机测试平台过程繁琐，这违背了为测试平台提供人性化和便利的服务的初衷。随着市场的发展，电子测试平台的功能和性能慢慢被人们接受，电子测试平台的性能经过不断的改善和提高，使电机测试平台从难操作、难管理式的电机测试平台，走到了现在市场上随处可见的条形码测

8、试平台，条形码测试平台不仅操作方便，而且安全性高，这符合了为测试平台提供人性化和便利的服务的初衷。测试平台从简单的电机测试平台到现在全自动产品，经过了长时间的发展。现在市场上测试平台发展在国内会不断的完善，在市场会将产品进一步的细分化，一些牌子会被一些高端产品所替代，会淘汰很多生产力低，研发能力不高的厂家。会使那些实力强大，具有创新技术的厂家稳步发展，为进一步打开国际市场提供有利条件。同时测试平台相关产品会在测试平台电机测试平台简洁安全以及商家节约成本的基础上，向着更人性化、更方便、更安全的方面发展。1.3本设计目标及论文结构本文介绍的是电机测试平台，系统操作简单，安全性高，可靠性高，得到了广

9、泛应用。设计目标：显示电机测试平台，自设密码电机测试平台；用户输入检测检测门是否关好，并报警。论文结构：电机测试平台本设计有三个模式。基本模式、用户模式、管理员模式。 第二章电机测试平台系统总体设计2.1系统要求(1)有电机测试平台,接收电机测试平台信号,提供密码,并将电机测试平台打开。(2)无电机测试平台,拒绝接受电机测试平台信号。(3)测试平台从键盘输入密码,经系统确认后将对应的检测打开。(4)保证一一码,确保系统的安全性。2.2系统工作原理本系统采用单片机做控制器,可管理20个测试平台。锁由电磁阀控制,当测试平台需要电机测试平台时到电机测试平台管理通过投币孔投入后,压到弹簧使电路接通产生

10、一负脉冲信号,该脉冲信号接到单片机的外部中断引脚,单片机接收到脉冲信号后,采用中断技术控制微型打印机打印一组随机密码给测试平台,并通过系统I/O口线发出相应的信号,控制锁的电磁阀将电机测试平台打开,测试平台即可电机测试平台,并将门关上。2.3系统总体设计方案系统总体设计方案当测试平台要电机测试平台的时候，可以到测试平台前面选择“存物”键，显示检测和输入密码，确定后，单片机可以收到相应的脉冲信号，且通过系统的输入输出口发出对应信号，控制柜门的控制阀将指定的电机测试平台子打开。此时测试平台就可以电机测试平台了。当测试平台要的时候，只要按“取物”键，然后输入对应的检测及正确的密码，系统密码比较一致后

11、，就可打来对应的检测，此时测试平台即可。实现功能有：（1） 显示器随机显示检测，用户自己设置密码，系统给出相应的提示；按取物时，需要密码输入检测和密码，实现打开相应的体。（2）管理员用户管理员可以打开任意一个体；能够清除所有密码，以防止被用户把电机测试平台设密码，或者用户忘记密码，体锁定的问题；可以打开所有的体。系统总体框图内物体检测储存密码单显示按键输入片机检测开与关控制报警输出检测门关门信号（2） 键盘操作功能756存物8520963取物退格取消确定用户/管理员切换（3） 用户界面存物：系统显示电机测试平台号以及用户设定六位密码，按“确定”键后对应检测门即可打开。放完东西后，手动关好门。若

12、输入的密码没有六位或者操作不当，此时会报警提醒用户。密码输入时会隐藏。取物：输入两位检测以及六位密码，按“确定”键后对应检测即可打开。取完东西后，手动关好门。如果所按的检测是电机测试平台、密码不到六位、密码不准确的时候。就会报警提醒用户。密码输入时会隐藏。（4）管理员界面当切换至管理员的界面后，只有输入正确的管理员密码，方可进行管理员相关操作。对于指定的检测管理员可以强行打开、清理检测等操作。第三章 电机测试平台系统总体设计3.1控制系统原理(1)控制器选择该系统选择89C51单片机做控制器。89C51单片机内部集成有4KB的闪速存储器,128B的RAM,2个16位的定时/计数器,32条I/O

13、口线,全双工串行口,五源两级中断结构。根据使用要求,I/O口线不够,设计增加1片8255A加以扩展。(2)键盘、显示器接口电路设计该系统中键盘的功能主要用于测试平台输入密码,键盘需要设计12个按键,其中09数字键用于密码的输入;功能键2个,1个为“确认”键,用于密码输入结束后确认,1个为69自动电机测试平台系统的设计“清除”键,用于密码输入错误后,重新输入密码的控制。键盘采用行列式设计,12个按键排成2行6列。显示器的功能主要是将测试平台时输入的密码显示出来,以便测试平台能了解输入的情况,及时发现错误,重新输入密码。由于系统要求显示6位密码,因此设计采用经济又便于控制的6位LED做显示器。为了

14、节省I/O口线,本设计把键盘和显示器接口电路组合在一起,该系统由89C51单片机经74LS373扩展一片8255A构成键盘、显示器接口电路,由8255A的C口的PC1、PC0接键盘的行线,若C口的低四位口线都用上,键盘的键数可达24个。8255A的A口的PA72六根口线接键盘的列线和6个LED的位选,而8255A的B口作为LED的段码输出口。（3）控制电路的功能用来打开锁。该系统共控制20个测试平台,其中包括8255A的C口的高四位口线、C51单片机的P1口889位口线、2口8位口线,这20根口线均设置为输出,P输出信号经三极管放大后驱动电磁阀动作,从而将锁打开。(4)打印机控制电路设计打印机

15、控制电路的功能用来驱动打印机打印系统产生的密码。用89C51单片机的P0口接打印机的数据线,P3.1口接打印机的选通信号STB,P3.0口线接打印机的BUSY信号。(5)电机测试平台信号接收电路设计电机测试平台信号接收电路的功能是检测系统有无电机测试平台要求。考虑到测试平台的电机测试平台行为是随机的,因此,设计中采用外部中断技术来处理这一随机事件。此电路设计类似一个按钮,设计一个投币孔,投入后,压到弹簧使电路接通产生一负脉冲信号,该脉冲信号接到单片机的外部中断引脚INT0,向系统提出电机测试平台要求的信号,该信号为一脉冲信号。3.2硬件电路设计系统总流程图键盘与显示器共用一个接口电路,因此键盘

16、程序采用扫描查询工作方式,该模块具备:判断键盘上有无键按下、去抖动影响、逐列扫描键盘以确定被按键的位置号即行列号、判断闭合的键是否释放等功能。Slab缓存由两部分组成，一个是描述缓冲区的结构slab_cache_t，一个是描述Slab的结构slab_t。缓存区结构体定义如下：struct slab_cache_t const char *name;unsigned long size;unsigned int nobject;unsigned int nfree;unsigned int nalloc;unsigned int npage;unsigned int pagesize;void

17、(*ctor)(void *);void (*dtor)(void *);list_head slabs_partial;list_head slabs_full;list_head slabs_free;本控制系统的PLC的输入、输出点数的确定是根据控制系统设计要求和所需控制的现场设备数量加以确定。（1）PLC的输入端口包括自动循环工作按钮、点动按钮、油泵启动、总停按钮、SA1等，还包括电动机的热保护继电器输入，输入形式是热继电器的常开触点。PLC的I/O分配表11如下所示：表2.1 I/O地址分配表PLC的输出端口包括运行指示灯、交流接触器、继电器等，下图2-3为PLC I/0分配图图2-

18、3 PLCI/O分配图本文上一章介绍了本系统的硬件设计，本章在硬件设计的基础上，将介绍本系统软件设计，主要包括软件设计的基本方法、步骤，编程软件GX-Developer的介绍以及本系统的软件程序设计等。PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既满足易于编写，又满足易于调试的要求。不管什么型号的PLC，其编程语言都具有以下特点：1.图形式指令结构 2.简化的程序结构3.简化应用软件生成过程4.明确的变量常数5.强化调试手段总之，PLC的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。IEC（国际电工委员会）中的PLC编程语言标准中有五种编程语言：梯形图

19、编程语言、顺序功能图编程语言、指令语句表编程语言、功能块图编程语言、结构文本编程语言15。 其中最常用的就是梯形图编程语言和指令语句表编程语言。 1、梯形图编程语言：是在原继电器接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。它是目前用得最多的PLC编程语言。 注意：梯形图表示的并不是一个实际电路而只是一个控制程序，其间的连线表示的是它们之间的逻辑关系，即所谓“软接线”。它们并非是物理实体，而是“软继电器”。每个“软继电器”仅对应PLC存储单元中的一位。该位状态为“1”时，对应的继电器线圈接通，其常开触点闭合、常闭触点断开；状态为“0”时，对应的继电器线圈断开，其常开、常闭触点保持原

20、态。 梯形图编程格式：（1）梯形图按行从上至下编写，每一行从左往右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。（2）梯形图左、右边垂直线称为起始母线、终止母线。每一逻辑行必须从起始母线开始画起，终止于继电器线圈或终止母线（有些PLC终止母线可以省略）。（3）梯形图的起始母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与终止母线之间则不能有任何触点。2、指令语句表编程语言：助记符语言类似于计算机汇编语言，用一些简洁易记的文字符号表达PLC的各种指令。同一厂家的PLC产品，其助记符语言与梯形图语言是相互对应的，可互相转换。助记符语言常用于手持编程器中，梯形图语言则多用于计算机编程环境中 。字段name是

21、slab将要缓存的对象的名称，字段size是要缓存的对象的大小，字段nobject是整个缓冲区拥有的slab对象的数量，字段nfree是处于空闲状态的slab对象的数量，字段nalloc是已分配的slab对象的数量，字段npage是缓冲区拥有的内存页数，字段pagesize表示一页内存能够分配的slab对象数量，字段ctor是函数指针，指向将要缓存对象的构造函数，字段dtor是函数指针，指向将要缓存对象的析构函数，字段slabs_full、slabs_partial以及slabs_free，则分别指向满Slab、半满Slab和空闲Slab。Slab结构体定义如下：struct slab_t l

22、ist_head list;list_head slab_list;int used;字段list用于缓冲区结构slab_cache_t的三个链表slabs_full、slabs_partial以及slabs_free，字段slab_list用于连接一个内存页里的所有slab对象，字段used表示该内存页已分配的slab对象数量。Slab缓存结构的最高层是缓冲区结构体slab_cache_t，它定义了一个要管理的给定大小的对象池。每个slab_cache_t缓存都包含slabs列表，这是一段连续的内存块（通常都是页面）。存在3种slab：1) slabs_full：完全分配的slab。2) s

23、labs_partial：部分分配的slab。3) slabs_empty：空slab,或者没有对象被分配。slabs_empty列表中的slab是进行回收(reaping)的主要备选对象。正是通过此过程，slab所使用的内存被返回给系统，供其他地方使用。slab列表中的每个slab都是一个连续的内存块（一个或多个连续页），它们被划分成一个个对象。这些对象是从特定缓存中进行分配和释放的基本元素。slab_t是slab分配器进行操作的最小分配单位，因此如果需要对slab进行扩展，这也是所扩展的最小值。由于对象是从slab中进行分配和释放的，因此单个slab可以在slab列表中间进行移动。例如，当

24、一个slab中的所有对象都被使用完时，就从slabs_partial列表中移动到slabs_full列表中。当一个slab完全被分配并且有对象被释放后，就从slabs_full列表中移动到slabs_partial列表中。当所有对象都被释放之后，就从slabs_partial链表移动到slabs_empty列表中。服务集群管理模块用来管理后台服务器信息，并且提供实现了负载均衡算法的接口。服务集群管理模块由以下部分组成：1) 集群管理器（server_cluster）：集中管理服务器集群信息。2) 服务器信息结构（server_info）：描述单台服务器信息。集群管理器结构体定义如下：struc

25、t server_clusterlong n_dst;server_info* dst;生成随机密码所用字符 A-Z a-z 0-9密码长度 位生成结果 关于密码密码是一种用来混淆的技术,它希望将正常的(可识别的)信息转变为无法识别的信息。字段n_dst表示集群中的服务器数量，字段dst指向服务器集群中的服务器。Server_cluster结构体用来记录整个服务器集群。在后台服务器模块初始化时，由malloc(n_dst*sizeof(server_info *)分配结构体空间，并且在运行时，如果管理员动态添加后台服务器，可通过realloc扩展空间。服务器信息结构体定义如下：struct s

26、erver_infosockaddr_t dst;double weight;long conns;time_t failed;随机字符串生成器Random Password Generator数字 小写字母 大写字母 标点符号 字符不重复 密码长度 密码数量生成密码字段dst是该服务器的地址，字段weight是该服务器在集群中的群众，字段conns是该服务器的当前连接数，字段failed是该服务器最后一次连接失败时间戳。服务集群模块对外提供的重要接口server_connect，它的作用是从服务器集群中选择其中一台建立连接。选择的依据就是server_info结构体中的weight字段、co

27、nns字段以及failed字段，weight越大conns越小并且此刻跟该服务器上次连接失败的时间间隔大于一定时间，即difftime (now, d-failed) DST_RETRY_INTERVAL，那么就选择该服务器进行连接。如果连接成功，则更新conns字段，以便下次选择，并且返回连上使用PHP开发应用程序,尤其是网站程序,常常需要生成随机密码,如用户注册生成随机密码,用户重置密码也需要生成一个随机的密码。随机密码也就是一串固定后台服务器的套接字描述符。如果连接失败，则用time(NULL)的值更新failed字段。server_info_change（） for (遍历服务集群管理

28、结构) if (服务器已在集群中) if (设置服务器权重小于0) 从集群管理结构中删除给服务器。 else if(设置服务器权重大于0) 更新该服务器信息。 else if（服务器不在集群中） if (设置服务器权重小于0) 输出警告信息。 else if(设置服务器权重大于0) 在服务集群结构中添加新的服服务器。 系统管理员可以动态地设置服务器的权值。本系统的负载均衡算法使用加权最少连接调度算法（WLC），加权最小连接调度（Weighted Least-Connection Scheduling）算法是最小连接调度的超集，各个服务器用相应的权值表示其处理性能。加权最小连接调度在调度新连接时

29、尽可能使服务器的已建立连接数和其权值成比例。加权最小连接调度的算法流程如下：假设有一组服务器S = S0, S1, ., Sn-1，W(Si)表示服务器Si的权值，C(Si)表示服务器Si的当前连接数。所有服务器当前连接数的总和为 CSUM= C(Si) (i=0, 1, . , n-1)。当前的新连接请求会被发送服务器Sm，当且仅当服务器Sm满足以下条件：(C(Sm) / CSUM)/ W(Sm) = min (C(Si) / CSUM) / W(Si) (i=0, 1, . , n-1)，其中W(Si)不为零。因为CSUM在这一轮查找中是个常数，所以判断条件可以简化为C(Sm) / W(S

30、m) = min C(Si) / W(Si) (i=0, 1, . , n-1)，其中W(Si)不为零。因为除法所需的CPU周期比乘法多，且在Linux内核中不允许浮点除法，服务器的权值都大于零，所以判断条件C(Sm) / W(Sm) C(Si) / W(Si) 可 for (m = 0; m 0) for (i = m+1; i C(Si)*W(Sm)m = i;return Sm;return NULL;以进一步优化为C(Sm)*W(Si) C(Si)* W(Sm)。同时保证服务器的权值为零时，服务器不被调度。缓存页面模块由内存池、哈希表、队列组成，用来缓存服务器的响应数据。内存池的设计方

31、法和使用方法已在3.2节给出。哈希表用来快速定位内存块。它由下列部分组成：struct hash_entry_t char *key;int key_len;char *data;int data_len;unsigned created;unsigned expired;struct hash_entry_t *next;struct queue_node_t * qentry;字段key是缓存的web页面对应的url，字段key_len是url的长度，字段data指向真正的内存池中的web页面数据，字段data_len是web页面的尺寸，created是该哈希节点创建的时间戳，即web页面

32、被缓存时刻的时间戳，字段expired是web页面需要缓存的时间，字段next指向下一个哈希节点，字段qentry指向web页面对应的队列节点。使用slab的第一个步骤是创建slab缓冲区结构，通过slab_cache_create(const char *name,size_t size,void (*ctor)(void *),void (*dctor)(void *)接口。第一个参数name是结构体对象的名称，Ctor是构造函数，dctor是指向结构体释放时的析构函数。Slab_cahce_create初始化slab_cache_t，并且调用get_one_page先获取一页用来分配sl

33、ab。get_one_page实际是调用的mmap系统调用，这个系统调用会恰好返回一页的内存。Slab_cache_alloc函数跟slab_cache_calloc则用来分配跟释放slab对象。所谓的分配跟释放只是从链表中摘下跟插入一个slab对象，并不需要真正的系统调用。断模块模块具有产生随机密码及控制打印机打印密码的功能。如何产生随机密码是本系统软件设计的一个关键。通常随机数是通过算法产生的,但是用汇编语言来实现此算法很繁琐。本设计利用89C51内部的16位定时/计数器工作时计数值不断变化的特点,当有中断请求时读取计数器当前的16位计数值,将高8位和低8位分别转换为3位十进制,再用得到的

34、6位十进制进行交叉组合生成6位密码,为了保证密码的唯一性,新生成的密码要与原有的密码进行比较,若有相同则重复以上工作,直到密码不重复为止。这种用软硬件结合生成随机密码的方法编程简单,易于实现。显示模块模块具有将密码在6位LED显示器显示出来的功能。由于本设计硬件电路中键盘和显示器共用一个接口电路,在软件设计中LED采用动态显示方式,6位LED的内容是分时轮流输出的,要得到稳定的显示效果,此模块应在键盘扫描模块中调用,使该程序段不断重复执行,该模块可用来代替键盘程序中的去抖动延时程序。在设计显示程序时,3.3电源模块电路电源模块电路是给整个电路模块提供所需要的能量，从而电路才能够正常工作。我们采

35、用桥式整流电路将220V交流整流成5V的直流。电源模块电路桥式整流电路的特点如下：（1） 桥式整流的输出是一个直流脉动电压；（2） 桥式整流电路的交流利用率可达30%；（3） 电容输出桥式整流电路，二极管能承担的最大反向电压是2倍的交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。（4） 桥式整流电路中二极管的负载电流仅为半波整流电路的一半。（5） 在实际电路中，LM7805额定输出电流为1.5A，最大输入电压为35V，输入输出压差的最大值为30V，最小值是2V，误差为0.2，所以最低输入为7V，也就是只有输入高于7V，其输出的才是5V的稳压电压。若输入为5V，将失去稳压作用，输出约在34V，会随输入电压波

36、动。因此这里输入9V符合要求。?已知输出电压为5V，负载电流大概为150ma，虽然7805的最大电流是1.5A，但实际使用时一般不要超过500mA，否则发热很大，容易烧坏器件，所以本设计要加散热片。7805内部具有限流保护和过热保护，短时间的短路是不会使其烧坏的，但是长时间就不一定了。这个跟散热是有关系的。整流过后的直流是脉动直流电，其波形就是正弦波的上半部分，并联电容是利用电容的充放电特性补平波形，使输出波形更接近平滑，也可以理解为整流后的直流中还有交流成分，这些交流电通过电容旁路掉。稳压过后接电容有滤波和阻尼的作用。3.4系统硬件原理结构系统原理图控制器选择该系统选择89C51单片机做控制

37、器。89C51单片机内部集成有4KB的闪速存储器,128个16位的定时/计数器,32全双工串行口,五源两级中断结构。根据使用要求,口线不够,设计增加1片8255A加以扩展。键盘、显示器接口电路设计该系统中键盘的功能主要用于测试平台输入密码,键盘需要设计12其中09数字键用于密码的输入;功能键“确认”键,用于密码输入结束后确认,键盘采用行列式设计,12个按键排成2以便测试平台能了解输入的情况,及时发现错误,新输入密码。由于系统要求显示6位密码,因此设计采用经济又便于控制的6位LED做显示器。自动生成密码为了节省该系统由89C51单片机经74LS373扩展一片8255A构成键盘、显示器接口电路,由

38、8255A的PC1、PC0接键盘的行线,用上,键盘的键数可达24个。8255A口作为LED的段码输出口。该系统共控制20个测试平台,其中包括8255A口的高四位口线、89C51单片机的P1这20根口线均设置为输出,输出信号经三极管放大后驱动电磁阀动作,从而将锁打开。打印机控制电路设计打印机控制电路的功能用来驱动打印机打印系统产生的密码。用89C51口接打印机的数据线,P3.口接打印机的选通信号ST口线接打印机的BUSY信号。电机测试平台信号接收电路设计电机测试平台信号接收电路的功能是检测系统有无电机测试平台要求。考虑到测试平台的电机测试平台行为是随机的,因此,设计中采用外部中断技术来处理这一随

39、机事件。此电路设计类似一个按钮,设计一个投币孔,投入后,压到弹簧使电路接通产生一负脉冲信号,该脉冲信号接到单片机的外部中断引脚INT当测试平台有电机测试平台要求时应由电机测试平台管理人员提供专门的,测试平台通过系统的投币孔投入,向系统提出电机测试平台要求的信号,该信号为一脉冲信号。第四章软件系统设计4.1软件系统整体设计情况设计为了使本系统的整个程序清晰易懂,便于调试和修改,程序设计时把系统的各种功能分为若干部分,每一部分功能编制相对独立的程序块,各程序块在运行时各负其责。本系统包括主程序模块、键盘扫描模块、中断模块、显示模块模块等若干子程序,系统程序总流程主程序模块该模块的功能包括显示缓冲区

40、及定时器初始化,判断是否有电机测试平台生键值及调用显示程序等功能。由于硬件电路设计中键盘与显示器共用一个接口电路,因此键盘程序采用扫描查询工作方式,该模块具备:判断键盘上有无键按下、去抖动影响、逐列扫描键盘以确定被按键的位置号即行列号、判断闭合的键是否释放等功能。系统总流程图中断模块模块具有产生随机密码及控制打印机打印密码的功能。如何产生随机密码是本系统软件设计的一个关键。通常随机数是通过算法产生的,是用汇编语言来实现此算法很繁琐。本设计利用89C51内部的16位定时/计数器工作时计数值不断变化的特点,当有中断请求时读取计数器当前的16位分别转换为3位十进制,用得到的6位十进制进行交叉组合生成

41、6位密码,了保证密码的唯一性,新生成的密码要与原有的密码进行比较,若有相同则重复以上工作,直到密码不重复为止。这种用软硬件结合生成随机密码的方法编程简单,易于实现。显示模块模块具有将密码在6位LED显示器显示出来的功能。由于本设计硬件电路中键盘和显示器共用一个接口电路,在软件设计中LED采用动态显示方式,位LED的内容是分时轮流输出的,要得到稳定的显示效果,此模块应在键盘扫描模块中调用,使该程序段不断重复执行,该模块可用来代替键盘程序中的去抖动延时程序。在设计显示程序时,首先要70自动电机测试平台系统的设计收稿摘要着重介绍了地铁屏蔽门系统工程中立柱顶部伸缩装置的构造。4.2软件程序逻辑设计(1

42、) 机设条码式电子测试平台存物时：按“存”键，检测柜自动打印一张密码条，机器语音提示：“请取密码条”。使用者抽出密码纸，对应的门自动打开，存好后关上门。取物时：直接将条码纸在扫描口扫描，对应的门会自动打开。语音提示：“请取完物品后关好门。”(2) 指纹式电子测试平台以使用者指纹作为检测的凭证；当使用者进行存物操作时，须先按一下操作键盘中的“存”键，自动生成密码然后在指纹采集窗里采集指纹，机器会把该指纹与分配给使用者使用的检测的检测结合起来，并将信息自动记录下，同时自动打开该，供使用者存物，存完后使用者自己关好门；取物时，只需须先按一下操作键盘中的“取”键，然后在指纹采集窗里采集指纹，检测柜将指

43、纹数据与先前记录下的进行比对，正确后才会打开该供使用者取物（同时机器会自动记录当时的时间、指纹以备查询）。(3) 非接触IC卡电子测试平台以使用者所持IC卡（即射频卡）作为检测的凭证；当使用者进行存物操作时，须先按一下操作键盘中的“存”键再刷卡（即让检测柜读取卡号），检测柜先识别是否为该场所的IC卡，若不是则拒绝存物；若是，机器会把该卡号与分配给使用者使用的检测的检测结合起来，并将信息自动记录下，同时自动打开该，供使用者存物，存完后自己关好门；取物时，只需须先按一下操作键盘中的“取”键再刷卡，检测柜将读取的卡号与先前记录下的进行比对，正确后才会打开该供使用者取物（同时机器会自动记录当时的时间、

44、卡号以备查询）。（4）CPU核心控制由单片机8031、复位电路、时钟电路等构成，是整个系统的核心。第二部分：键盘显示控制部分。对3个数码管和2个按键进行管理，3个数码管用于显示两位柜号和3位密码，12个按键分别为10个数字键和2个功能键。通过这些键盘，用户就可以完成所有的操作。第三部分：执行机构部分。它是通过8051的并行口扩展一片8255A芯片，并通过8255A控制20个灯的状态（亮灭）来模拟柜子的电机测试平台的过程。软件部分主要采用我们自己设定的一种与柜号相关联的算法来产生一组3位的随机密码，而密码的产生、核对过程就对应电机测试平台、的过程。三、毕业设计技术难点：小件物品检测控制系统设计的

45、技术难点主要有以下几点：1如果遗忘了物品能否自行解决?采用红外线探测方法，实时监测格内物品的存入状态并全过程记录格内物品的存取情况，并记录于系统，存有物品的格不再参与分配，保证遗忘物品的安全。2系统上电时初始化，如果有物品没有被取走怎么办?每次上电时由管理人员对所有柜子进行检查，发现有遗失的物品时进行记录并暂时保管等待失主找回。4.3软件调试程序在KeilC51上调试，采用模块程序设计技术，将各个模块调好后再进行系统程序总调。对于模块程序可以单步运行和断点运行，检测程序执行结果是否符合设计要求，有无循环错误，同时还可以发现系统存在的硬件设计错误和软件算法错误。各个程序模块正确后，可以把相关模块

46、连在一起总调。这个阶段若有故障，可以考虑各个子程序是否破坏了现场、缓冲单元、工作检测器有无发生冲突、标志位的建立和清除是否有误、堆栈区是否有溢出，输入设备状态是否正常等。单步及断点调试过后，还要进行连续调试，当全部调试及修改完成后，将程序固化到AT89C51中，进行整机调试。各功能实现则完成调试。由于KeilC对中文支持不是很好，会出现显示的光标与光标实际的位置不对应，这会对注释修改造成影响，所以我们可以把字体设置为Courier，这样显示就正常了。当使用有片外内存的单片机时，要设置标志位，且编译方式要用大模式，否则会出错。在使用KeilC跟踪程序运行状态时，要将引起warning的语句屏蔽。

47、不然跟踪语句时会出错。能使用C语言的地方，就不要使用汇编，特别是在算法上，用汇编晦涩难懂。程序的几个参数数组很长，特别是液晶背景数组很长，有四千个Byte，所以把那些初始化的数组都放在另一个C文件中，在主文件使用extern定义，这样对主文件的编写就不会造成干扰。所有函数之间相关性越低越有利于功能的扩展。4.4仿真测试电机测试平台仿真在硬件和软件都能够实现的条件下，使用proteus仿真，通过不停的修改和调试，最终实现电机测试平台的功能。连接好各模块电路的导线后，导入芯片程序，运行仿真电路，通过按键实现按键显示、开门、错误操作报警、管理员操作等，如果系统出错可以通过复位电路进行复位。总 结经过不断的修改和整理可以实现设计要求。当测试平台需要电机测试平台时，