毕业设计（论文）-狱政管理系统设计.doc

太原工业学院毕业设计（论文）毕业设计（论文）任务书 1设计（论文）的主要任务及目标（1）设计狱政管理系统： 实现监狱所有人员定位管理，包括工作人员基本信息、分组、用户注册、用户特征及权限和被监管人员基本信息（人员罪错信息，人员刑期信息，人员减刑信息，人员前科信息，人员性格特征信息，人员体检信息，人员图片信息，入狱登记，罪错类型等）、流动情况、教育改造、生活卫生、文化活动、奖惩制度、生活用品的发放等；实现具有ID卡门禁管理，工作人员和被监管人员的出入要受时间的限制，在特定的区域规定工作人员和被监管人员的出入时间并能记录，在特定的时间内允许被监管人员出入一些房门并实现自动控制时间；实现分单位、部门显示当前人员信息，显示当前工作人员基本信息和被监管人员基本信息，牢房内的床位显示三种状态（无人，有人，有人但外出）。 （2）主控制机设计：微型计算机作为主控制机具有系统操作界面，便于人机交互，实现人机友好操作界面；具有可靠的数据库管理，储存工作人员和被监管人员所有信息，便于工作人员对监狱的系统管理；通过串行通信与读卡控制器交换信息，实现主控制机的指令的下达以及信息的上传，完成系统监控、人员信息查询、统计分析和报警功能。2设计（论文）的基本要求和内容简述当前狱政管理系统的使用情况和发展趋势，论证本设计的必要性、可行性；指出创新点。进行方案设计及方案科学性、先进性、合理性的论述。绘制系统组成框图及信号流图。设计各个部件的工作任务、工作方式；编制通信协议及各个部件间数据交换方式。设计系统工作流程。3主要参考文献停车场管理资料，ID卡读器资料，栏杆起落控制电路，字幕及语音电路， RS232串行通信技术。4进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1题目调研、收集资料，了解当前状况。3月16日3月22日2方案设计、论证、确定，技术准备。3月23日4月5日3上位机工作任务设计及论证。4月6日5月3日4各个部件工作任务设计及论述。5月4日5月24日5撰写论文。5月25日6月10日注：一式4份，系部、指导教师各1份、学生2份：毕业设计（论文）及答辩评分表各一份题目：狱政管理系统摘 要随着社会的发展，科技的进步，监狱管理也在紧跟时代的步伐向前发展。我国正处于发展阶段，监狱管理还存在很多不足，需要引入更多的技术来提升我国的监狱管理水平。本课题设计的狱政管理系统可以解决现实存在的监狱规模效益不大、监管人员过多、岗位分配不够科学、监狱管理系统及设备老化等问题，增加监狱管理的科技含量，使得管理更加科学化。通过设计上位机系统、门禁系统、显示屏系统，实现狱内侦察、教育改造、劳动改造、生活卫生、娱乐、人员信息、人员监控、人员定位等集于一体的管理模式，增强了管理的合理性、高效性，实现了人员定位监管的科学创新。.关键词:狱政管理，通信Topic: prison administration systemAbstractWith the development of society and the progress of science and technology, the Prison management is also keeping up with the development pace of the times. At present, China is in a developing stage, there are still many deficiencies in Prison management, and need to introduce more technology to enhance our countrys prison management. The purpose of designing this subject is to solve the current existing problems, such as the prisons scale economies not well, too many regulators, posts allocated not scientific, the prison management system and equipment aging and so on, this subject is exactly designed to increase the science and technology content in prison management, making the prison management system become more scientific. We can achieve a completely new management model by designing PC systems, access control systems, and display systems, the dream of detection in prison, education reform, labor reform, life health, entertainment, staff information, staff monitoring and staff set in one location could be come true. If we can do as above, to enhance the management of rationality and efficiency and achieve regulatory staff position of scientific innovation is not far awayKey Words：Prison management，Communications目 录1 前言 11.1设计背景 11.2设计意义 12 狱政管理系统简介 Y2.1狱政管理系统当前使用情况 Y2.2狱政管理系统发展趋势 Y 2.3狱政管理系统组成 Y2.3.1狱政管理系统组成模块 Y 2.3.2 狱政管理系统组成框图 Y2.3.3系统设计总体方案 Y2.3.4系统数据交换 Y3 各个部件的工作任务、工作方式 Y3.1上位机设定 Y3.1.1上位机功能 Y 3.1.2 组成框图 Y3.1.3系统功能的实现 Y3.2门禁系统设定 Y 3.1.1门禁系统功能 Y 3.1.2系统功能的实现 Y3.3显示屏系统设定 Y3.3.1显示屏系统功能 Y 3.3.2系统功能的实现 Y4 系统通信协议设计 Y4.1字符格式设定 Y4.2 RS232、RS485的应用 Y4.2.1 RS232的应用 Y4.2.2 RS485的应用 Y4.3波特率的选取 Y4.4系统工作流程 Y4.5通信协议 Y4.5.1 帧格式 Y4.5.2 上位机下发数据的通信协议 Y4.5.3 下位机上发数据的通信协议 Y5 结论 Y参考文献致谢 Y第1章 前言1.1设计背景据司法部的报道说，2005年底，中国总在押人口比去年增长了19，达到176.76万人，世界第二。2008年，中国监狱学会狱政管理学专业委员会向全国各地发出了关于做好全国狱政管理学理论研讨会准备工作的通知，部署了三个调研课题：一是被监管人员危险性评估及分类研究；二是监狱体制改革与监狱分级研究；三是当前被监管人员管理中的新问题及其对策研究10。随着监狱被监管人员的数量不断增加，干警对被监管人员的管理以及考核需要进一步规范化，因此关于被监管人员的信息量就会成倍的增长。一是需要记录、存档或公布的数据有大量的重复、冗余；一是对数据经常进行分类统计，填写各种报表，作为制定各种法律法规的依据。这些烦琐复杂的日常工作占用了干警大量的时间。我国需要有庞大的监狱系统，运用科学、规范、高效的狱政管理来改造被监管人员，并且狱政管理受到了政府相关部门的相当重视，还被列为了重要研究课题，用以推进改革、针对出现的新问题进行有效的解决。1.2设计意义半个世纪以来，虽然全国监狱系统有了长足的进步，但是随着时代的发展，很多监狱布局不合理，没有规模效益；监管人员过多，岗位分配存在不科学性；监狱管理系统及设备老化同经济的飞速发展和科学的日益进步脱节等等。这些问题严重困扰着监狱的发展。本题目是在发展中满足现实社会需要的重要课题，具有先进性、科学性、有效性。狱政管理系统的设计，可以利用网络管理提高监狱的管理高效性，减小工作量，节约时间；数据库的建立可使的管理更加科学、可靠；显示屏系统让监管人员监管犯人更加便捷；门禁系统的增加，具有定位犯人的科学创新。第2章 狱政管理系统简介2.1狱政管理系统当前使用情况 新中国成立以来，我国的狱政管理在思想、制度、方法、环境等各方面，进行了积极的探索，并进行了很大的改进。但对于目前正在发展中的我国而言，狱政管理系统并不是所有的监狱都很科学、先进。在经济不发达的地区还有很多监狱条件仍比较简陋，硬件设施不足、监控条件简单、单一，现代科技手段如闭路电视监控、红外线报警系统、门禁控制系统、计算机管理等先进的技术还没有真正的应用于实际的监狱管理中；在经济较发达的地区仍有一些监狱的建筑、设施在追求物质现代化的同时，并没有做到与现代管理理念相同步；有些监狱对被监管人员的考核、奖励、劳动进行定量计分，量化考核，而量化的科学性不足。大多数监狱仍然缺乏先进的狱政管理系统进行科学的管理被监管人员17。2.2狱政管理系统发展趋势社会的进步，科学的发展，同时也带动了狱政管理的长足进步和发展。现代狱政管理系统正在朝狱内侦察、教育改造、劳动改造、生活卫生、娱乐、人员信息、人员监控、人员定位等集于一体的管理模式发展。以狱政管理系统为中心，建立可靠的数据库、易操作的界面，增加科技含量，改善传统的管理方式，提高工作效率，是符合现代社会发展需求的，是现代狱政管理的发展方向。2.3狱政管理系统组成 2.3.1狱政管理系统组成模块本设计的狱政管理系统包括上位机软件管理系统、门禁控制系统、显示屏系统以及通信模块。（1）上位机可以是配置适当的PC机，设置在办公区内；（2）门禁控制系统设置在各个出入门上；（3）显示屏系统设置在监狱的各个区域（如牢房区、就餐区、劳动区、教育娱乐区、警卫区、办公区、医疗卫生区）。2.3.2 狱政管理系统组成框图狱政管理系统组成框图如图2.1。RS232RS232RS232RS232RS232RS232RS232RS232RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485RS485上位机牢房区二层显示屏ID读卡器牢房区三层显示屏牢房区一 层显示屏劳动区显示屏教育娱乐区显示屏警卫区显示屏办公区显示屏医疗卫生区显示屏就餐区显示屏牢房区门禁控制器就餐区门禁控制器劳动区门禁控制器教育娱乐区门禁控制器屏警卫区门禁控制器办公区门禁控制器医疗卫生区门禁控制器监狱大门门禁控制器ID读卡器ID读卡器ID读卡器ID读卡器ID读卡器ID读卡器ID读卡器图2.1可依照图2.1填加门禁系统、显示屏系统。2.3.3系统设计总体方案（1）通过设计上位机的VB操作界面以及数据库，实现对人员科学的定位管理；（2）ID卡门禁系统实现人员出入限制，上位机下发准许出入的人员信息，ID读卡器采集出入人员信息储存在门禁控制器中，并适时上传给上位机，将其出入信息储存到数据库中；（3）上位机将部分信息（包括人员基本信息、人员出入信息等）传输到显示屏系统进行显示，便于对人员的监控和管理；（4）通过编制通信协议实现上位机、门禁系统、显示屏系统的串行通信，进行数据交换。（系统信号流图如图2.2。）2.3.4系统数据交换图2.2上位机RS485传输数据传输数据传输数据上发状态上发状态上发状态下发数据下发数据下发数据第一个显示屏系统第二个显示屏系统第n个显示屏系统上发刷卡记录下发权限上发刷卡记录上发刷卡记录下发权限下发权限上发数据、状态上发数据、状态下发数据上发数据、状态下发数据第二个门禁系统第一个门禁系统下发数据显 示数据库上位机界面门禁控制器。 。门禁控制器第n个门禁系统门禁控制器ID读卡器ID读卡器ID读卡器历史数据库显示屏系统显示屏系统显示屏系统。 。显示屏显示屏显示屏维护、操作注册、登陆系统信号流图如下图2.2。（1）上位机建立人员信息数据库，将允许进出的门禁的人员信息下发给门禁控制器，门禁控制器将数据接受状态回传给上位机，状态不正常上位机重发；（2）门禁控制器将人员进出权限下发给ID读卡器，并将记录的人员出入信息在上位机采集数据时上传，并录入数据库；（3）ID读卡器根据权限放行人员出入，并在这一过程中将人员出入信息采集下来，上传给门禁控制器，如有违规者出入，将其信息上传，发出报警；（4）上位机将部分数据（包括人员基本信息、人员出入信息等）下发给显示屏系统；（5）显示屏系统将数据接受状态回传给上位机，状态不正常上位机重发；如正常将数据传输到显示屏上显示。第3章 系统各个部件的工作任务、工作方式3.1上位机设定上位机采用PC机作为服务器，并需要一台备份数据的PC机作为备份服务器。PC机需要装载windows2000 Server、Microsoft SQL Server 2000、Microsoft office 2000套装、杀毒工具等软件。3.1.1上位机功能（1）操作界面上位机使用Visual Basic软件设计系统操作界面，实现人机友好操作。用户注册及权限干警可以通过界面进行注册，并在所在权限内对该系统进行操作。注册完通过审核并得到批准的干警可以通过编号以及密码登陆狱政管理系统，可修改其密码。在系统中对不同级别的干警设置相应的权限，对数据库信息进行保护。 普通干警编号：001、002、003 级别：A权限：浏览、查询 生活编号：001、002、003 级别：B 专职干警： 教育编号：001、002、003 级别：C侦察编号：001、002、003 级别：D权限：浏览、查询所有的内容，统计、修改、删除等操作仅限于专职的工作层面内。 领导、考核组、系统管理员编号：001、002、003、004级别：E 权限：可全部操作。用户操作功能用户可通过上位机对人员信息的进行增加、删除、修改、转移、查询、报表打印、统计、通信等操作。增加、删除、修改：监管人员可以在其权限内增加、删除、修改干警信息以及被监管人员基本情况、日常改造记录、编组管理、人员流动、月度考核、奖分累计被服管理、学籍管理、生产劳动管理、减刑/改判管理（季度）、加刑管理、行政奖惩管理等方面相关的信息。可以对信息进行批量增加、删除、修改。查询：可以通过ID卡号、姓名、分监区等方式查询人员信息。报表打印：创建的报表格式，从数据库调出信息，从上位机打印。统计：通过报表的制作，可以由系统的数据，进行量化的分析、总结，并进而进行推断和预测，为相关决策提供依据和参考统计。通信：设置通信控件，编写通信程序。（2）数据库功能数据库对不同级别的干警设定不同的操作权限来保证数据的安全性；通过程序预先设定，对数据进行约束范围，避免误操作，来确保数据的完整性。数据库完成被监管人员信息记录A.人员信息：ID卡号，人员自然情况、家庭状况，人员罪错信息，人员前科信息，人员性格特征信息，人员体检信息，人员图片信息等。B.教育改造：三课教育（思想、文化、技术）、国家承认学历的文化自学考试、被监管人员获得学历/技术等级证书、其它教育（集体讲评、辅助教育、社会帮教）、个别教育、分监区教育改造工作考核、监狱级积极分子评选审核等。C.生活卫生：被监管人员存款账户、被监管人员被服发放的管理、主副食供应情况、经费使用情况、传染病情况、分监区生活卫生考核等。D.人员定位：被监管人员所在位置（去向是牢房区、就餐区、劳动区、教育娱乐区、警卫区、办公区、医疗卫生区等）。E.人员离监：假释、监外执行、保外就医等。F.人员监督：设置耳目、定位管理、适时监控、三分级别管理等。G.法规标准：法规名称、日常记载规范、奖罚分标准等。H.刑期管理：加刑、改判/减刑等。J.生产劳动：产品、生产劳动记载、原料工具、工种变动、原料工具消耗等。K.考核：月度考核、年度考核等。干警管理干警注册：密码设置、权限设置。分监区工作：工作进行考核。数据库储存下位机上发数据门禁系统将出入人员数据上发，上位机把数据储存在数据库中。数据库输出信息A.通过界面可查询数据库相关信息。B.从数据库调取数据下发到下位机。从数据库获取对人员的权限，下发给门禁控制系统；由ID卡号可以查询相应的牢房号、床位、姓名、状态、去向等内容，并可将其内容导出发送给显示屏系统。C.出现报警，上位机屏幕上会弹出醒目的报警提示框，包括ID卡号、牢房号、床位、姓名、去向等信息。D.通过数据库可制作报表并可用于打印。数据的转移、历史数据的定期删除A.在押人员名单中除去某被监管人员，需转移数据到历史库。B.25年后，没有保留价值的数据由系统管理员定期删除。C.各种报表刻录到光盘中存储后，原始数据可从历史库中删除。数据库维护、恢复A.日常维护数据的增加 / 删除 / 修改等操作。B.定期维护重构、重组数据库。C.故障维护建立库操作日志文件，定期备份副本。（3）通信上位机完成向门禁系统采集数据、下发数据、读门禁控制器现指针、下发门禁控制器指针、下发门禁控制器日期、下发门禁控制器时间、下发门禁控制器号，储存门禁系统上发数据、识别返回状态，备份指令、自动重发等通信。上位机完成向显示屏系统下发显数据、日期、时间、显示器号，识别返回状态，备份指令、自动重发等通信。干警注册姓名口令权限编号3.1.2 组成框图组成框图如图3.1。基本情况流动情况住院情况入监登记自然情况、简 历、家庭及社会关系、犯罪基本情况、犯罪其它情况、数罪并罚情况减员、假释、保外就医、调监、监外执行编号、分监区、入院日期、出院日期、病情、医院生产小组生产互监组生活小组生活互监组互监组名、组长、组员人数、组名、分监区组名、组长、互监组数、负责干警、分监区互监组名、组长、组员人数、组名、分监区组名、组长、负责干警、分监区编组管理刑期管理加刑改判/减刑编号、分监区、年度、批次、裁定日期、变动类别、刑种、附加刑、减刑幅度、起始日期、释放日期、余刑、呈报日期、当前刑期标志编号、分监区、呈报日期、裁定日期、罪名、加刑幅度、合并刑期、附加刑、起始日期、释放日期、余刑、当前刑期标志、犯罪事实宿舍管理查询权限设置门禁报警人员监督管理人员定位查询人员定位管理床位ID卡号姓名牢房号状态去向提前释放人员死亡假释正常离监监外执行保外就医离监信息人员离监管理图3.13.1.3上位机功能的实现（1）系统界面的设计：系统界面决定应用程序的可用性。窗体设计窗体设计的好坏往往影响到软件的整体形象，因此必须首先处理好窗体的设计问题。 窗体的边框：一般窗体边框的默认风格是可变的，但所有窗体并不都可以使用可变边框。窗体的初始位置：使用层叠方法排列窗口并在任务条上显示每个窗口的进程标题是个不错的选择。 使用多文档窗口界面：采用多文档界面可降低窗口管理的复杂程度。 控件的安排 控件是窗体最主要的组成部份，其排列形式会对用户操作的直观性和易用性产生重要影响。菜单设计 菜单是界面设计中的重要组成部份，菜单应该以“简单、直观、一致、有效”为原则设计16。 （2）数据库设计的基本步骤：收集信息。如果数据库用于替换基于纸张或手工执行的信息系统，则现有的系统能提供所需要的大多数信息。与系统用户进行交流，了解他们所做的工作以及他们对新的数据库系统的需求是很重要的。找出现有系统的问题、限制和瓶颈也很重要。收集各种管理报表以及现有系统的其它文档的复本，这些对于设计数据库和界面非常有用。确定实体或对象。标识将由数据库管理的主要对象或实体。对象可以是一个有形的实体（如一个犯人或一个劳动产品），也可以是一个无形的项目（如监狱管理事务、监狱中的某个部门）。标识了这些主要对象之后，相关的项目就会变得清晰。数据库中每个不同的实体或对象都对应一个表。建立数据库对象模型（E-R模型）。确定每个实体或对象的属性及其类型。为了更好的确定实体或对象属性及其类型，可以列出数据字典。数据字典可以对数据库的每个实体、联系的具体属性做出定义，确定每个数据项的概念、值域、长度、类型、来源、用途、权限、动态约束性等等，使数据所指概念清晰，名称统一化、标准化。 例如干警的属性（实体） 代码：干警登录软件使用的代号类型：字符 长度：6 约束：只能输入数字（警号） 姓名：干警的真实姓名 类型：字符 长度：6 口令：干警登录软件使用的密码 类型：字符 长度：6 安全级别：干警操作软件的权限等级类型：字符 长度：6 确定对象之间的关系。在设计过程中，标识对象间的关系需要查看各种表，确定它们逻辑相关的方式，添加关系列，建立一个表与另一个表间的链接。（3）系统界面与数据库链结将系统界面同数据库链结起来，通过界面控件对数据库进行各项查询、修改、删除、填加、统计、打印报表等各项操作。（4）实现通信系统通信为主从方式。上位机为主机，下位机为从机。一般情况下，下位机不能主动给上位机发送信息，只有上位机给下位机发出指令后，下位机才能做出应答。上位机通过通信协议编写通信程序，由控件实现向下位机下发数据，采集数据，接收下位机返回状态等通信。通过上位机完成对整个通信过程的控制。3.2门禁系统设定门禁系统实现ID卡读写及门禁管理， 实现各狱区人员出入口均有门禁控制、刷卡及提示、信息显示、报警等。3.1.1门禁系统功能 （1）门禁刷卡出入门禁系统需要拥有ID卡识别身份。监管人员以及被监管人员均有自己的ID卡，ID卡中含有唯一的卡号，用于身份识别。（2）实现对指定区域分级别、分时段的通行权限管理限制外来人员随意进入监狱。牢房区对被监管人员进行出入权限监管。牢房区对监管人员进行出入权限监管。就餐区、劳动区、教育娱乐区、警卫区、办公区、医疗卫生区等区域被监管人员是由监管人员带领下才可进出，所以这些区域的门禁系统只记录人员进出信息，不进行权限。（3）对人员进行定位管理记录数据门禁系统记录出入人员的相应的信息，如出入人员ID卡号，进/出，出入时间等。记录格式如表3.1：时分秒ID卡号状态码压缩BCD 1字节压缩BCD 1字节压缩BCD 1字节3字节0（代表出）1（代表进）表3.1上发数据读卡器将出入人员信息发送到门禁控制器进行储存，当上位机下发采集数据命令后，门禁系统向上位机发送其由相应指针开始的数据。所记录的被监管人员以及监管人员的去向（如牢房区、就餐区、劳动区、教育娱乐区、警卫区、办公区、医疗卫生区等）同时发送到上位机，实现人员的定位管理。（4）实时显示连接显示屏可显示记录信息。读卡器将数据实时传送给计算机，可在管理中心电脑中显示持卡人（姓名、照片等）、事件时间、门点地址、事件类型（进门刷卡记录、出门刷卡记录、按钮开门、无效卡读卡、开门超时、强行开门等）等记录信息。报警事件发生时，上位机屏幕上会弹出醒目的报警提示框。（5）考勤功能可以完成对监管人员出勤情况的统计，从而很好的解决考勤虚假的问题。借助门禁系统，不仅可以统计每月人员的出勤情况，同时还可以知道某个区域监管人员在岗情况、人数等信息。3.1.2门禁系统功能的实现（1）对所有人员配发ID卡，并写入唯一的卡号。（2）上位机将对人员设定的权限下发到门禁控制器，由门禁控制器来管理监管人员和被监管人员出入牢房。就餐区、劳动区、教育娱乐区、警卫区、办公区、医疗卫生区等区域不进行权限，但具有记录信息的功能。（3）读卡器可读取ID卡信息，并通过控制器的ID卡读器接口电路将其信息发送给门禁控制器储存。（4）同上位机使用相同的通信协议。（5）门禁系统硬件设计以AT89S51单片机的为门禁控制为主，编写控制程序，处理好数据的存储、传输、显示等功能。（6）设计与上位机通信电路，选用合适的时钟电路，保持正常通信。（7）上位机下发采集数据命令时，门禁控制器向上位机发送其由相应指针开始的数据。（8）门禁控制器中设计信息显示屏的接口电路，在外接显示屏的情况下实现在其上显示信息。（9）当有违规进出门禁系统人员时，门禁系统验证其权限不正确或没有ID卡，门禁报警电路发生报警，并将其信息上发给上位机。（10）门禁系统记录监管人员的在岗情况、去向、出勤次数等内容，并发送给上位机储存，完善了对监管人员的考勤制度。3.3显示屏系统设定显示屏系统实现直观显示人员信息及适时监控。系统采用88LED点阵模块组成的显示屏，显示屏适当设置在监狱的各个区域，如牢房每层、就餐区、劳动区、教育娱乐区、警卫区、办公区、医疗卫生区等。3.3.1显示屏系统功能 狱政显示屏及其控制器， 实现狱政系统各部门、单位人员信息的显示。通过上位机发送人员信息，可以显示人员姓名、编号及状态，如工作人员值班在岗情况、牢房被监管人员去向等（如牢房区、就餐区、劳动区、教育娱乐区、警卫区、办公区、医疗卫生区等）。（1）牢房区显示屏（牢房区的每层楼房都设置显示屏系统）显示监管人员值班在岗情况。牢房区监管人员是否在岗有所显示，可以使得干警之间相互监督。显示监狱一层楼有几间牢房，一间有几个床位,牢房号和床位号。实现对楼层硬件设施的监管。显示一间牢房人数，被监管人员的姓名、编号、住的床位号。对监管人员的住房信息有所直观的显现，便于管理。显示牢房现有床位的三种状态，即没人住，有人住，或是有人住但人不在。显示犯人的去向，如牢房区、就餐区、劳动区、教育娱乐区、警卫区、办公区、医疗卫生区等。显示日期以及时间。（2）就餐区显示屏显示监管人员值班在岗情况。就餐区监管人员是否在岗有所显示，可以使得监管人员之间相互监督。显示就餐应到人数、实到人数、所缺人员名单、所缺原因等。显示日期以及时间，显示就餐的时间长度等。（3）劳动区显示屏显示监管人员值班在岗情况。劳动区监管人员是否在岗有所显示，可以使得干警之间相互监督。显示劳动应到人数、实到人数、缺勤人员名单、缺勤原因等。显示劳动各个小组组长、人数以及劳动生产互监小组等。显示日期以及时间，显示劳动的时间长度等。（4）教育娱乐区显示屏显示监管人员值班在岗情况。教育娱乐区监管人员是否在岗有所显示，可以使得干警之间相互监督。显示每个教室负责人。显示每个教室应到人数、实到人数、缺勤人员名单、缺勤原因等。让负责人了解具体缺勤人员的情况，便于管理。显示日期以及时间，显示活动的时间长度等。（5）警卫区显示屏显示监管人员值班在岗情况。所有区域监管人员是否在岗统一显示，可以使得警卫人员了解监管情况。显示被监管人员去向。了解监管人员的动态。显示报警信息，用于及时处理紧急事件。显示日期以及时间。（6）办公区显示屏显示办公人员班在岗情况。便于办公人员间相互监督。显示值班人员。显示应到人数、实到人数、缺勤人员名单、缺勤原因等。让负责人了解具体缺勤人员的情况。显示日期以及时间，显示办公的时间长度等。（7）医疗卫生区显示屏显示监管人员值班在岗情况。显示医疗负责人及值班人员。显示应到人数、实到人数、缺勤人员名单、缺勤原因等。让负责人了解具体缺勤人员的情况，便于调配。显示就诊人数、姓名、编号、病因、出院时间等信息。显示日期以及时间，显示活动的时间长度等。3.3.2系统功能的实现（1）功能实现的步骤了解狱政管理系统的情况，对整个狱政管理系统进行信息采集，明确各个区域显示屏系统所需要显示的内容。确定以汉字和数字的形式在显示屏上显示信息，可静态和动态显示。显示屏系统硬件设计以AT89S51单片机的显示控制为主，编写控制程序，处理好数据的存储、传输、显示等功能。选用合适的时钟电路，控制显示信息的速度，动态显示时可以调节速度，保持显示内容的流畅和无闪烁感。确定显示屏屏幕的大小，选用88LED点阵模块，组成所需要的显示屏。 显示屏系统同上位机采用RS485进行通信，定好通信协议，准确无误的接收、传输数据。1床位12346状态人在无人人不在人在人不在人不在姓名XXXXXXXXXXXXXX编号111111121113111411151116去向牢房区无就餐区牢房区娱乐区劳动区5牢房号（2）显示模块的内容（比如牢房区显示如图3.2） 图3.2第4章 通信协议上位机同下位机间进行的信息的交换即为通信。通信的基本方式可以分为两种：并行通信和串行通信。并行通信使用几条数据线，将数据分段同时进行传输，并行通信时构成一组数据的各个位同时进行传送，可以字或字节为单位并行传送。并行通信速度快，但用的通信线多、成本高，故不宜进行远距离通信。串行通信通过一条传输线交换数据，数据的各位是按顺序依次一位接一位进行传送。串行通信虽然速度慢，但使用的传输设备成本低，可利用现有的通信手段和通信设备，适合于上位机的远程通信。因此，通过综合比较，本设计采用串行通信。4.1字符格式设定串行通信可以分为异步传送和同步传送两种基本方式。异步传送数据时，是以一个字符为单位进行传送的，在线路上的传送是不连续的，其中用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束。同步传送数据时，去掉了中间的起始位和停止位，一次传送一组数据。虽然其传送速度比较高，但是对硬件设备要求也比较高，它需要时钟实现发送端和接受端之间的严格同步，而且对同步时钟脉冲信号的相位一致性要求非常严格，还需要锁相技术来加以保证。所以设计中采用异步传送模式。数据位停止位起始位数据位停止位起始位数据位0/1100/10/10/10/10/10/10/10/1100/1第n-1个字符第n个字符第n+1个字符本设计采用的异步传送的字符格式如表4.1（每个字符有一位起始位、八位数据位、一位停止位、无奇偶校验位）： 表4.14.2 RS232、RS485的应用4.2.1 RS232的应用（1）RS232的电气特性RS232串口采用电平方式进行数据传送，任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑1为-3 到-15V；逻辑0 为+3 到+15V（2）传输特点：RS232的传输距离一般都较短 原因主要有两个： 在RS232标准中驱动器允许的电容负载为2500PF，因此通信电缆上的电容大小将决定通信的距离。RS232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制的共模干扰等问题，远距离传输将可能使信号失真所以RS232应用于门禁控制器同ID读卡器间的短距离通信中。4.2.2 RS485的应用（1）RS485的电气特性发送端：逻辑“1”以两线间的电压差+2+6V 表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-2-6V 表示。接收端：A 比B 高200mV 以上即认为是逻辑“1”，A 比B 低200mV 以上即认为是逻辑“0”。（2）传输特点：RS485采用采用平衡驱动器和差分接收器的组合，能最大限度的抑制共模干扰；波特率在9600bps时接多个终端负载可以传输1200米，在距离增加的情况下需要使用专业的RS485中继器来实现。在本系统设计中上位机与门禁系统、显示屏系统间采用RS485通信。（3）RS232转换RS485一般的PC机串行口为标准RS232口，与RS485的传输电平不一致。要想用RS485完成上位机跟门禁系统、显示屏系统的通信，需要RS232/RS485转换器完成电平转换。4.3波特率的选取串行口工作方式1下选取波特率9600bps。图4.1YYNNN重发开始（上位机）处理采集数据命令解包对应地址的门禁系统接收数据备份数据帧以帧的格式打包计算校验和取地址位、命令字、数据体完整？校验和 正确？据？通知应用程序上发AAH，可下发下一帧数据写入串口选择接收数据的下位机等待应答采集数据？错误处理上发采集数据上发BBHYYNN重发系统处理命令解包对应地址的显示屏系统接收数据完整？校验和 正确？通知应用程序上发AAH，可下发下一帧数据错误处理上发BBH控制器处理命令4.4系统工作流程4.5通信协议所谓通信协议是通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，需要通信双方共同遵守。上位机同下位机的通信协议可分为下发数据通信协议和上发数据通信协议。4.5.1 帧格式：数据帧是数据在网络上传输时的一个数据单元。一帧包含引导符、地址位、命令字、数据体、校验、结束码。为确保计算机能够解释数据帧中的数据，上位机与下位机使用相同的通信协议。帧格式如表4.2：引导符地址位命令字/状态字数据体求和校验结束码1个字节1个字节1个字节命令/状态字下的相关信息内容校验码1个字节1个字节 表4.2（1）引导符为02H，ASCII值为STX，占1个字节。（2）地址位，为门禁控制器号、显示屏号，范围为0FFH，占1个字节。（3）命令字为上位机下达的命令、状态字为下位机上发的接受数据状态，占1个字节。（4）数据体是命令/状态字下的相关信息内容，长度根据命令/状态字决定。（5）校验位采用求和校验，系统采用的这种校验方式简单而实用。在上位机发送指令前，自动计算数据的和，并将它附在数据帧的末端，一起发送给下位机。下位机在接收到数据帧后，先解包，然后再计算一次数据和，用它与数据帧末端的校验和进行比较。反之亦然。使用这种方式可以检验数据在传输的过程中是否发生了变异。占用1个字节。（6）结束码为03H，ASCII值为ETX，占1个字节。4.5.2 上位机下发数据的通信协议（1）下发门禁控制器命令下发门禁控制器命令字：a.20H下发门禁控制器数据（允许通过者的信息）b.21H采集门禁控制器数据c.22H读控门禁制器现指针d.23H下发门禁控制器指针e.24H下发门禁控制器日期f.25H下发门禁控制器时间g.26H下发门禁控制器号下发门禁控制器数据（允许通过者的信息）（20H）第1字节引导符02H第2字节地址位0FFH（控制器号）第3字节命令字20H第4字节至第6字节数据体编号（压缩BCD 3个字节）第7字节进权限（0允许进1不允许进）第8字节出权限（0允许出1不允许出）第9字节至第11字节编号（压缩BCD 3个字节）第12字节进权限（0允许进1不允许进）第13字节出权限（0允许出1不允许出）第14字节至第16字节编号（压缩BCD 3个字节）第17字节进权限（0允许进1不允许进）第18字节出权限（0允许出1不允许出）第19字节至第21字节编号（压缩BCD 3个字节）第22字节进权限（0允许进1不允许进）第23字节出权限（0允许出1不允许出）第24字节至第26字节编号（压缩BCD 3个字节）第27字节进权限（0允许进1不允许进）第28字节出权限（0允许出1不允许出）第29字节至第31字节编号（压缩BCD 3个字节）第32字节进权限（0允许进1不允许进）第33字节出权限（0允许出1不允许出）第34字节至第36字节编号（压缩BCD 3个字节）第37字节进权限（0允许进1不允许进）第38字节出权限（0允许出1不允许出）第39字节至第41字节编号（压缩BCD 3个字节）第42字节进权限（0允许进1不允许进）第43字节出权限（0允许出1不允许出）第44字节至第46字节编号（压缩BCD 3个字节）第47字节进权限（0允许进1不允许进）第48字节出权限（0允许出1不允许出）第49字节至第51字节编号（压缩BCD 3个字节）第52字节进权限（0允许进1不允许进）第53字节出权限（0允许出1不允许出）第54字节至第56字节编号（压缩BCD 3个字节）第57字节进权限（0允许进1不允许进）第58字节出权限（0允许出1不允许出）第59字节至第61字节编号（压缩BCD 3个字节）第62字节进权限（0允许进1不允许进）第63字节出权限（0允许出1不允许出）第64字节至第10