（计算机应用技术专业论文）电力两票系统中基于rfid五防监督器的设计.pdf

摘要 曼曼量曼曼皇曼蔓曼曼曼鼍曼暑曼曼曼皇曼曼曼曼曼皇皇曼曼皇曼曼皇曼蔓i 皇曼曼曼舅曼皇皇曼曼量曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼蔓曼舅舅皇曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼 摘要 针对电力系统设备种类多，操作项目繁杂，导致人为误操作屡有发生的现 状，本课题基于新兴的无线射频技术( r f i d ) ，开发出一种便携式监督器。将已 有的电力两票软件扩充为一个软、硬件结合的闭环系统。扩充后的系统通过硬 件装置限制了操作人员的行为，从而保证两票的正确执行，打破了以往只能依 靠规章制度约束人的传统方式。 该系统以r c5 3 1 读卡组件、w 7 7 e 5 8 微处理器为核心，兼有外围电路搭建了 监督器的硬件。外围电路包括l c d 显示电路、验电电路、声光报警电路、通信 接口电路和时钟电路等。采用薄层金属作为外壳和内衬材料加涂层泡沫衬垫抑 制电磁干扰。该硬件装置有识别设备，验电报警，显示和存储操作设备和操作 时间的功能。在现场，操作人员手持硬件作为防护装置，核对操作票内容，用 技术手段确保“五防 的实现，从根本上防止事故的发生。 该系统软件把电力两票软件系统中开票的内容导入管理程序，管理程序有 读取、上传设备的数据和与下位机通信的功能。 本文通过研究m fr c 5 3 1 射频芯片和射频i d 卡，利用r f i d 、j 2 e e 、a d o 技 术，设计与实现了适合于电力系统现场手持操作的五防监督器。并结合电力两 票软件系统，从而保障了现场运行的安全。该系统可扩展性较强，成果经技术 改进后可应用于物品识别等其它系统，具有广泛的应用前景。 关键词：无线射频识别；五防；电力两票系统 a b s t r a c t t h i st h e s i sa i m sa tt h el a r g ea m o u n to fp o w e re q u i p m e n ta n dc o m p l e xo p e r a t i o n a n dt h ea r t i f i c i a lm i s o p e r a t i o na c c i d e n to c c u r si ne l e c t r i cp o w e rs y s t e m i nt h ep a p e r ，a p o r t a b l es u p e r v i s i o nf o ro p e r a t i n gi sd e v e l o p e db a s e do nr f i d t h ee x i s t e dt w o t i c k e t s s y s t e mi se x p a n d e d t oac l o s e d - l o o ps y s t e mc o m b i n i n gs o f t w a r ea n d h a r d w a r e t h es t r o n g e rs y s t e mc a nr e s t r i c tt h eb e h a v i o ro fw o r k i n gp e r s o n n e l ，a n d e n s u r et h ee x e c u t i o no ft w ot i c k e t sb yt e c h n i c a lm e a n s ，b u tn o t r u l e sa n dr e g u l a t i o n s t h eh a r d w a r eo fs y s t e mi n c l u d e sr c 5 3 1c a r dr e a d e r ，w 7 7 e 5 8m i c r o p r o c e s s o r a n dp e r i p h e r a lc i r c u i t p e r i p h e r a lc i r c u i ti n c l u d e sl c d ，e l e c t r i c a li n s p e c t i o n ，a l a r m i n g d e v i c ew i t hs o u n da n dl i g h t ，c o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c ec i r c u i ta n dc l o c kc i r c u i t m e t a l t h i nl a y e ri sa d o p t e da ss h e l la n dl i n i n gm a t e r i a li no r d e rt or e s t r a i ne l e c t r o m a g n e t i c i n t e r f e r e n c e t h es y s t e mc a ni d e n t i f yt h eo p e r a t e dp o w e re q u i p m e n t ，t e s te l e c t r i c i t y ， d i s p l a ya n ds t o r ee q u i p m e n tn a n l ea n dt i m e b e f o r eo p e r a t i n gt od e v i c e ，i tc a nc h e c k t h ed e v i c ew h i c hr u n si no p e r a t i o n - t i c k e tp r o c e d u r e ，e l e c t r i c i t yt e s t i n gf o rd e v i c e s o i tc a l lm a k es u r et h a to p e r a t i o n ss t r i c t l yf o l l o wt h ec o n t e n to fo p e r a t i o n - t i c k e t a t o p e r a t i o ns c e n e ，h o l d i n gt h eh a r d w a r ea sd e f e n d i n gs e t t i n g ，o p e r a t o r s u s et e c h n o l o g y t om a k es u r et h eg o a lo ff i v em i s o p e r a t i o nf u n c t i o n sa n dp r e v e n t i n gf a l s eo p e r a t i o n o fo p e r a t o r st ob ea t t a i n e d t h es o f t w a r eo fs y s t e mc a ni n p u to p e r a t i n gi r a f o r m a t i o nf r o mt w o t i c k e t si n t oa m a n a g e m e n tp r o g r a m ，w h i c hw i l lc o m m u n i c a t e w i t ht h eh a r d w a r ea n de x c h a n g ed a t a t h ep a p e rs y s t e m a t i c a l l ys t u d i sm fr c 5 31 ，r f i d ，j 2 e ea n da d o ap o r t a b l e s u p e r v i s i o nf o ro p e r a t i n gi sd e v e l o p e ds u i t a b l ef o ro p e r a t i o ns c e n e b e s i d e s ，w o r k i n g t o g e t h e rw i t ht w ot i c k e t ss o f t w a r es y s t e mo fe l e c t r i cp o w e r ，i tc a nr a d i c a l l yp r e v e n t a c c i d e n t t h es y s t e mc a nb ee a s i l ye x t e n d e df o ro t h e re q u i p m e n tm a n a g e m e n t s y s t e m ，a n dh a sa w i d ea p p l i c a t i o np r o s p e c t - n 摘要 k e y w o r d s ： r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ；r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ； m i s - o p e r a t i o np r e v e n t i o n ；t w ot i c k e t ss y s t e m - i h 论文原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文 中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意 义上已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论 文或成果。 本人如违反上述声明，愿意承担以下责任和后果： 1 交回学校授予的学位证书： 2 学校可在相关媒体上对作者本人的行为进行通报； 3 本人按照学校规定的方式，对因不当取得学位给学校造成的名誉损害， 进行公开道歉。 4 本人负责因论文成果不实产生的法律纠纷。 论文作者签名： 蕴至琵日期：础年l 月掣日 论文作者签名： 取至级日期：2 型g 年l 月掣日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学 校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校 后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然 为东北电力学院( 大学) 。 论文作者签名：益盔 导师签名： 日期：卫毋年月出 日期：捌年l 月2 l e t 第1 章绪论 曼曼曼曼曼量曼曼詈詈曼量曼曼皇舅舅皇曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼量i i 曼量曼量曼曼曼曼詈曼曼曼! ! 曼量曼曼曼曼曼量曼曼曼量曼! 曼曼曼曼曼曼篡寰鼍 第1 章绪论 1 1课题的背景及意义 电力两票是指操作票和工作票。它既是保障电力安全运行的重要手段之一， 也是电力系统安全生产的重要操作依据。安全生产对于电力系统的重要性是不 言而喻的，能否确保电网安全，在执行两票之前实现“五防”是关键所在。传 统的两票系统中的“五防”缺少相应的技术措施来保障，基本上是依靠电力系 统内作业人员的工作经验和责任心等人为的主观因素来保证的，缺少相应的技 术装备手段来保证。从客观条件上说，电力系统具有设备种类繁多，操作项目 繁杂，工作地点分布广泛，工作条件不一的特点，从而导致人为的错误操作和 恶性事故屡有发生，给人们生产和生活造成巨大危害，其社会影响、经济损失 是难以计算的。 随着电子技术的迅速发展，逐渐兴起了一股利用无线射频技术识别的新潮 流，其优势已经初步显露出来。该系统采用r f i d 技术，因为它比较其它技术如 条形码等技术，更适合于电力系统行业特点： 1 非接触性。r f i d 的远距离和非接触识别，无须人工干预，可保证电力系 统安全作业。 2 自动化。r f i d 写入的时间短，可识别运动物体和多个带标签的物体，有 操作快捷的特点，可实现操作、管理自动化。 3 鲁棒性。当条形码变脏，弯曲以后，会不能阅读，射频卡可在油渍、灰 尘污染等环境下使用，适用于电力系统恶劣的环境。 4 信息量多。条形码能够包含的信息十分有限，射频卡存储的数据为6 4 位， 9 6 位，或者更多位。 5 安全性。数据存取有密码保护、代码唯一、无法复制，使系统的安全性 更高嘲。 本课题正是在这样的背景下提出的。以m fr c 5 3 1 芯片作为读写电子标签 东北电力大学硕士学位论文 ( 文中的i d 卡) 的前置终端器件( 文中的监督器) ，以w 7 7 e 5 8 为核心微处理 器，同时加上静态存储器、l c d 、串行通信电路、日历时钟和验电电路等外围 电路构成了本课题的硬件系统，又以d e m o 程序作为整个系统的和管理操作界 面，结合电力两票软件系统，从而保障了现场运行的安全。 1 2r fld 技术的发展现状 、 射频识别( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，简称r f i d ) 技术是自动识 别技术的延伸和发展，由于射频识别技术有许多优点，因而已被广泛应用于工 业自动化、商业自动化、交通运输管理、货物流通、公共交通、门禁安防、产 品防伪等众多领域。r f i d 技术利用无线电或雷达技术在阅读器和电子标签之间 进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。近年来，这种 技术在许多领域都得到了快速的普及和应用。 r f i d 的起源要从1 9 8 6 年说起，马克尼成功地实现了横越大西洋的越洋电报， 从此开创了利用电磁能量为人类服务的先河。能量是r f i d 的存在基础，电磁能 量是自然界存在的一种能量形式。更进一步，在1 9 2 2 年，诞生了雷达( r a d a r ) 。 作为一种识别敌方空间飞行物( 飞机) 的有效兵器，雷达在第二次世界大战中发 挥了重要作用，同时雷达技术也得到了极大的发展。r f i d 技术是自接继承了雷 达的概念，并从此发展起来的一种新的自动识别技术。1 9 4 8 年，哈里斯托克曼 发表的“利用反射功率的通信”奠定了r f i d 的理论基础，成为r f i d 理论领域 的不朽之作。 在过去的半个多世纪里，r f i d 的发展经历了以下几个阶段，如果按照1 0 年 为一时期，划分如下： 1 9 4 1 - 1 9 5 9 年雷达的改进和应用催生了r f i d 技术，1 9 4 8 年奠定了r f i d 技 术的理论基础。 1 9 5 1 - 1 9 6 0 年早期r f i d 技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 1 9 6 1 - 1 9 7 0 年r f i d 技术的理论得到了发展，开始了一些应用和尝试。 1 9 7 1 - 1 9 8 0 年r f i d 技术与产品研发处于一个大发展时期，各种r f i d 技术测 试得到加速，并出现了一些最早r f i d 应用。 1 9 8 1 - 1 9 9 0 年r f i d 技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。 第l 章绪论 曼皇曼笪曼舅曼曼曼曼曼曼舅舅曼曼曼寰量置曼曼量曼曼曼量量量毫璺曼曼曼i l l l 曼! ! ! 曼曼皇曼量量暑曼量鼍量曼曼皇皇曼曼曼曼曹曼曼量曼舅皇曼曼曼笪曼曼曼 1 9 9 1 - 2 0 0 0 年，r f i d 技术标准化问题日趋得到重视，r f i d 产品得到了广泛 应用，r f i d 产品逐渐成为人们生活中的一部分。 从2 0 0 1 年至今，r f i d 标准化问题日趋为人们所重视。r f i d 产品种类更加 丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签均得到发展，电子标签 成本不断降低，规模应用行业不断扩大，r f i d 技术的理论得到了丰富和完善。 单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识 别、适应高速移动物体的r f i d 正成为现实。 r f i d 技术在国外的发展较早也较快。自从1 9 9 8 年，美国德州仪器( t i ) 宣 布开发出了一种廉价的非接触感应芯片，到了2 0 0 0 年，国际标准化组织已把这 种非接触感应芯片写入了国际标准i s o1 5 6 9 3 。目前，国际、国内在利用无线射 频技术进行识别应用方面取得了一些突破。尤其是在美国、英国、日本等目前 均有较为成熟且先进的r f i d 系统。我国在这方面起步较晚，但经过几年的研制 己经开发出了自主知识产权的产品。在r f i d 技术的研究方面尽管与国外r f i d 先进技术之间的差距很大，但发展很快，在r f i d 技术研究及产品开发方面，国 内已具有了自主开发低频、高频与微波r f i d 电子标签与读写器的技术能力及系 统集成能力，市场培育己初步开花结果。目前，国际、国内在利用无线射频技 术在识别方面的应用都取得了一些突破口吲。 由于r f i d 被列为2 1 世纪十大重要技术之一，因而世界各国都在全力发展。 用一个统计数字来说明，在过去的1 0 年中，已经有6 0 0 0 多种关于r f i d 技术的专 利申请，本文就是其中一个。本文利用r f i d 的远距离和非接触识别，无须人工 干预，写入的时间短，可识别运动物体和多个带标签的物体，可在油渍、灰尘 污染等环境下使用，信息量多、数据存取有密码保护、代码唯一、无法复制等 适合于电力系统行业的诸多优点，设计了前端硬件设备。 1 3 电力两票系统的发展现状 电力两票是指操作票和工作票，它是保障电力安全运行的重要手段之一。 安全生产对于电力系统的重要性是不言而喻的，能否确保电网安全，形成和开 出正确无误的操作票是正确进行操作的基础和关键。工作票制度也是一项保证 检修人员正确进行检修设备和保障人身安全的重要组织措施，两票应相互对应。 东北电力人学硕上学位论文 变电所的主接线方式复杂，一次与二次设备繁多，开列操作票和工作票是一项 非常复杂的工作，从数学上讲出错的概率始终存在，而且手写操作票和工作票 工作量大，票面质量要求高，耗费时间精力往往超过操作本身。 用微机实现变电所两票系统的填写至今已有很长的历史，以往的操作票和 工作票开写系统主要分为以下几种类型：基于产生式系统方式、查询开票方式、 子程序模块方式、图形校核开票方式、基于开关控制逻辑方式和面向对象方式。 从目前现场应用的情况看，这些系统都分别解决了不同层次的现场问题阳呵1 。 目前在电力系统中，为了减轻运行人员在编写两票时的负担和压力，人们 想到利用智能专家系统，开发一种软件，快速自动生成两票，以供现场操作或 作为一种辅助手段，使运行人员从复杂的手工劳动中解脱出来，而把精力放在 检验其正确性上，这是很有必要的。计算机人工智能中的专家系统的特点就是： 对繁琐的知识进行总结，通过对推理控制模型的建立来提供一种思考、解决问 题的方法隅1 。现有的两票系统在智能和专家系统已经做的很完善，但在两票系统 中的“五防功能还缺少相应的技术措施来保障，“五防是指：l 、防止错误 分、合断路器；2 、防止带负荷拉t 合隔离开关；3 、防止带电挂地线：4 、防止 带地线合断路器；5 、防止误入带电间隔。所以针对电力两票系统“五防 功能 的欠缺这一现状，设计了一种用于确保电力系统作业安全的硬件防护装置，用以 实现防止错误分、合断路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止误入带电间隔 等“五防 功能四1 。 现在的“五防基本上是依靠电力系统内作业人员的工作经验和责任心等 人为的主观因素来保证，缺少相应的技术装备手段来保证，因为电力系统具有 设备种类繁多，操作项目繁杂，工作地点分布广泛，工作条件不一的特点，从 而导致人为的错误操作，恶性事故屡有发生，给生产和人们生活造成巨大危害， 其社会影响、经济损失是难以计算的。所以，引入了r f i d 技术设计了一种用于 确保电力系统作业安全的硬件防护装置，用以实现防止错误分、合断路器，防 止带负荷拉、合隔离开关，防止误入带电间隔等“五防”功能。可防止误操作， 再配以两票软件系统，能从根本上杜绝事故的发生n 引。 第l 章绪论 1 4 课题的主要工作内容 以下是本课题的主要工作内容： 1 选用飞利浦( p h i l i p s ) 公司的m fr c 5 3 1 芯片作为核心器件设计出通用 的射频读写模块。 2 以w 7 7 e 5 8 微处理器为核心搭建了监督器的硬件；硬件设计了高速静态存 储器来存储数据；时钟电路可记录对设备操作的时间；最终结果在液晶屏显示 输出；验电电路可对操作设备进行高压验电。 3 采用薄层金属作为外壳和内衬材料加涂层泡沫衬垫抑制电磁干扰。 4 单片机与m fr c 5 3 1 串行通信控制，完成单片机对读写模块发送控制指令 及接收读写模块的应答。 5 设计了上位机的管理程序d e m o ，它是一个便于操作的简单的用予下载设 备、人员数据和上传记录的操作平台。 6 用a o d 技术完成了把电力两票软件系统中开票的内容导入d e m o 程序的设 计工作。 7 最后，对系统作了总体性能调试，达到了预期的目的。 1 5 课题的创新点 本系统采用先进的r f i d 技术，它虽然在各个领域中已得到广泛应用，但应 用在电力系统五防中还很少见。 以往的两票系统仅能依靠添写操作票和工作票人为的增添安全防护操作， 无法确保执行结果。本课题是一种新型的软、硬件结合的系统。在现场操作时 硬件可以用做安全防护装置，打破了以往只能依靠规章制度约束人的传统方式。 东北电力大学硕士学位论文 第2 章系统总体设计 2 1 系统总体结构设计 为了防止人为对电力设备操作中的疏漏，系统首先为每台设备配置一个射 频无源i d 卡标签，它就是设备的电子身份证，身份证的内容包括设备属性，如 设备名称、存放地点等。类似于为居民身份证中有标识人的名字，住所等。有 了这个电子身份证，操作人员可在清楚了解设备位置及安全状态的情况下对设 备进行无误的操作。 系统硬件是一种适合于电力部门现场手持操作的监督器，设有读卡组件、 微处理器、验电组件、液晶显示屏( l c d ) ，通信接口电路、高速静态存储器( r a m ) ， 有声、光报警和自检功能。电力两票软件部分主要由操作票和工作票两大模块 组成，系统采用b s 结构。数据库是软件两票系统和硬件监督器的桥梁，把数 据库中开票的内容导入监督器，然后再把监督器中记录的操作设备和操作人员 的数据导回数据库。系统总体结构图如图2 - 1 ： 图2 一l 系统总体结构图 第2 章系统总体设计 2 2 系统实现的功能 1 核对目标设备功能：核对目标设备是否为操作票中需要操作的设备。通 过给操作设备配备射频i d 识别标签，可以防止错误分、合断路器，防止误入带 电间隔，在误操作前报警起到防护作用。 2 验电功能：监督器中设有验电装置，能给需要操作的设备验电，可有效 的防止带负荷拉、合隔离开关；防止带电挂地线：防止带地线合断路器。 3 核对操作票内容功能：主机有便于操作的管理程序把两票软件系统数据 库中的操作票内容输入监督器中。监督器中的内容在操作前与设备配备的i d 号 核对，实现核对操作票功能。 4 记录操作人员功能：工作人员也配备射频i d 标签，在进行操作的时候， 硬件需要读此标签，同时记录是哪个人进行的哪项操作内容。 5 显示保存操作设备及操作时间的功能：准备核对的设备和当时操作时间 显示在l c d 上，保存在非易失r a m 中。 6 具有管理功能：现场工作完成后，主机管理程序有读取和上传设备的数 据和与下位机通信的功能，将读取硬件的数据保存，以便日后管理和查询。 东北电力大学硕士学位论文 第3 章监督器硬件电路搭建 频率选择是首要问题，本文采用的是高频( h f ) 系统，监督器所处周围环 境都是电力设备，所以电磁干扰( e m i ) 的抑制有很大的必要性。所在本章先给出 监督器频率选择，后解决电磁干扰的抑制，最后详述了各模块电路设计。 3 1 监督器频率选择和电磁干扰的抑制 3 1 1 监督器频率选择 频率选择是一个关键问题，既要适应应用需求，还要考虑各国对无线电频 段使用和发射功率的规定。 当前r f i d i 作频率跨越多个频段，目前r f i d 使用的频率有6 种，分别为 1 3 5 k h z 以下、1 3 5 6 m h z 、4 3 3 9 2 m h z 、8 6 0 m 一9 3 0 m h z 、2 4 5 g h z 以及5 8 g h z 。 r f i d 系统的工作频率既影响标签的性能和尺寸大小，读写器作用距离，还 影响标签与读写器的价格，因此频率的选择就至关重要。在选择频率时，除了 考虑其特性和应用外，还需要符合不同的国家和地区标准。 一般而言，低频频段能量相对较低，数据传输率较小，无线覆盖范围受限。 为扩大无线覆盖范围，必须扩大标签天线尺寸。尽管低频无线覆盖范围比高频 无线覆盖范围小，但天线的方向性不强，具有相对较强的绕开障碍物能力。低 频频段可采用1 2 个天线，以实现无线作用范围的全区域覆盖。此外，低频段 电子标签的成本相对较低，且具有卡状、环状、钮扣状等多种形状。 高频频段能量相对较高，适于长距离应用。低频功率损耗与传播距离的立 方成正比，而高频功率损耗与传播距离的平方成正比。由于高频以波束的方式 传播，故可用于智能标签定位。其缺点是容易被障碍物所阻挡，易受反射和人 体扰动等因素影响，不易实现无线作用范围的全区域覆盖。高频频段数据传输 率相对较高，且通讯质量较好。r f i d 不同频段的特性对比表如表3 - 1 ： 第3 章j | c 督器硬件电路搭建 表3 1r f i d 不同频段的特性对比表 t 作频率典型工作频率渡长 通信枧铜典型通信雁离 低频( l f )1 2 s 13 4 k h z豹2 4 千米电感藕合l o 厘米 高频( h f )l3 5 6 m h z约2 0 米 电感耦舍几避米刘1 米 超高频 ”按钮到“已选人员”中，然后上传 记录如下图所示： 图4 2 选中人员和设备后的d e m o 程序界面图 然后生成的读卡文件，弹出窗口显示记录如下： 0 2b 6 2 8 7 2 d o2 0 0 7 11 - 2 72 2 ：1 3 ：3 6 0 3b a d 4 6 8 7 62 0 0 7 一1 1 2 72 2 ：1 3 ：3 6 0 2b 6 2 8 7 2 d o2 0 0 7 1 1 - 2 72 2 ：1 3 ：3 6 0 2b 6 2 8 7 2 d o 2 0 0 7 11 - 2 72 2 ：2 8 ：5 2 0 0b a d 4 6 8 7 62 0 0 7 一ll - 2 72 2 ：2 8 ：5 2 0 2 b 6 2 8 7 2 d o2 0 0 7 1l 一2 72 2 ：2 8 ：5 2 0 3 b a d 4 6 8 7 62 0 0 7 一l1 - 2 72 2 ：2 8 ：5 2 0 3b a d 4 6 8 7 62 0 0 7 - l l 一2 72 2 ：2 8 ：5 2 0 2b 6 2 8 7 2 d o 2 0 0 7 一1 1 2 72 2 ：2 8 ：5 2 0 3b a d 4 6 8 7 62 0 0 7 1 l - 2 72 2 ：2 8 ：5 2 0 2 b 6 2 8 7 2 d o2 0 0 7 - 11 - 2 72 2 ：2 8 ：5 2 3 0 第4 章监督器的软件实现 0 0b a d 4 6 8 7 62 0 0 7 11 - 2 72 2 ：2 8 ：5 2 0 2 为刷卡类型，b 6 2 8 7 2 d o 为卡号。刷卡类型有三种。有人的，有设备的， 有没有授权的卡。0 0 一人员；0 2 - - 设备；0 3 一没有授权。“测试读卡按扭， 单片机接受该命令后，就进入读卡模式，显示卡号。把显示的卡号写到 p e r s o n t x t 或e q u t x t 的文件里面卡号部分。如p e r s o n t x t 中 7 6 7 8 0 0 01 ，b a d 4 6 8 7 6 j o h n，b a a a o o b c s m i t h ，2 4 3 a e f 9 9 7 6 7 8 0 0 0 4 ，9 9 9 9 9 9 9 1 7 6 7 8 0 0 0 1 是名字，自己定义的，b a d 4 6 8 7 6 是卡号，卡号通过”测试读卡“在 读卡器液晶上可以看到。每个卡i d 是唯一，由卡片生产商写入b a d 4 6 8 7 6 4 1 2n s c o n 硼控件实现串口通信 本文是用m s c o m m 控件来实现串口通信的，首先，对m s c o m m 控件作一下简 介： m s c o m m 控件( m i c r o s o f tc o m m u n i c a t i o nc o n t r 0 1 ) 是m i c r o s o f t 公司提供的 简化w i n d o w s 下串行通信编程的a c t i v e x 控件，为应用程序提供了通过串行接 口收发数据的简便方法。m s c o m m 控件通过串行端口传输和接收数据，为应用程 序提供串行通信功能。m s c o m m 控件在串行编程时比较简单，程序员不必花时间 去了解较为复杂的a p i 函数，而且在v b ，v c ，d e l p h i 等语言中均可以使用。控 件通信功能的实现是间接调用w i n d o w sa p i 函数，通过c o m m d r y 解释，然后再 传递给设备驱动程序进行m s c o m m 。控件提供了一系列标准通信命令接口，利用 这些接口可以快速建立与串口的连接。m s c o m m 控件的属性很多，但只有一个事 件，即o n c o m m 事件。利用m s c o m m 控件编写的应用程序在通信时如果发生错 误或者事件，将会引发o n c o m m 事件并且改变其属性值，通过g e t c o m m e v e n t0 可获得o n c o m m 产生事件或错误的代码。在程序设计中可以根据c o m m e v e n t 属 性值来执行不同的操作。 东北电力大学硕十学位论文 曼曼舅曼曼量曼曼鼍舅曼皇皇曼曼! 曼皇曼曼曼量曼皇曼! 曼曼曼曼曼皇量曼曼舅曼曼! ! 曼皇曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼i b i 鼍曼曼笪皇曼舅皇曼曼曼曼璺量 通信程序流程： 1 初始化m s c o m m 控件7 在v b 中使用串行通信控件m s c o m m ，首先在对话框中创建该通信控件，然后 设定控件的成员变量，以下是通过设定m s c o m m 控件属性来初始化串行通信接口 的程序。 m s c o m m 。c o m m p o r t ：= 1 ：设定通讯端口号 m s c o m m i n b u f f e r s i z e ：= 4 0 9 6 ：设定输入缓冲区的大小，b y t e s m s c o m m s e t t i n g s ：= 9 6 0 0 ，n ，8 ，1 ：设定传输速率等参数 m s c o m m i n p u t m o d e ：= 1 ：设置输入方式为二进制方式 m s c o m m p o r t o p e n ：= t r u e ：打开端口 2 捕捉串口事件 m s c o m m 控件可以采用查询或事件驱动的方法从端口获取数据，这里采用 事件驱动方法：有事件( 如接收到数据) 发生时通知程序，并在程序中需要捕获 并处理这些通信事件。 3 串口的读写 在这里我们以从i d 卡中读取数据为例说明串行通信的工作方式。 读卡命令为：3 c0 40 16 6 0 40 08 c co d 成功返回：3 c1 20 0d a t a o d a t a l 5b c co d 错误返回：3 co lf fb c co d 说明：b c c 为命令字符串本字节之前的所有字节的异或校验和 m s c o m m l i n b u f f e r c o u n t ：= 0 ： m s c o m m l o u t b u f f e r c o u n t ：= 0 ： b y a r i n d a t a ：= v a r a r r a y c r e a t e ( 0 ，7 ，v a r b y t e ) ： b y c h e c k ：= v a r a r r a y c r e a t e ( 0 ，o ，v a r b y t e ) ： 牢向输出缓冲区发送命令半 b y a r i n d a t a 0 3 ：= $ 3 c ： b y a r i n d a t a 1 ：= $ 0 4 ： b y a r l n d a t a 2 ：= $ 0 1 ： b y a r l n d a t a 3 ：= $ 6 6 ： b y a r i n d a t a 4 ：= $ 0 4 ： b y a r i n d a t a 5 ：= $ o o ： 求取校验位 f o ri ：= 0t o5d o b y c h e c k o ：= b y c h e c k o x o rb y a r i n d a t a i ： b y a r l n d a t a 6 ：= b y c h e c k 0 ： b y a r i n d a t a 7 ：= s o d ： m s c o m m l o u t p u t ：= b y a r i n d a t a ： d e l a y t i m e ( 1 0 0 ) ： 接收返回数据 s t a r ：= g e t t i c k c o u n t0 ： w h il ec o m m i n b u f f e r c o u n t 1 0 0t h e n ，趣时退出 b e g i n r e s u l t ：= f a l s e ： e x i t ： e n d ： e n d ： 从接收缓存区中读取字符 i：= c o m m i n b u f f e r c o u n t ： b y a r o u t d a t a ：= v a r a r r a y c r e a t e ( 0 ，i ，v a r b y t e ) ： b y a r o u t d a t a ：= c o m m i n p u t ： 4 关闭串口 在使用完m s c o m m 通信对象后，需要将通信端口关闭，如下语句： m s c o m m p o r t o p e n ：= f a ls e ： 3 3 东北电力大学硕士学位论文 4 2 下位机软件实现 下位机软件使用的是c 5 1 ，c 5 1 比c 在单片机编译时有些不同，书写格式 与c 语言相同。 4 2 1 单片机对串口通信软件实现 w 7 7 e 5 8 有一个全双工串行口。该串行口为用户提供帧错误检测、自动地址 识别等附加功能。该串行口提供同步及异步通信方式。在同步模式下串口产生 时钟并以半双工的方式工作。在异步模式下，能以全双工的方式工作，即可以 同时收发数据。发送，接收寄存器均用s b u f 来访问。对s b u f 的写是发送数据， 从s b u f 读是读取数据。串行口能以4 种不同的方式工作。需要注意的是，串口 0 的使用和原来的单片机串口使用一致，可以使用定时器t 1 或定时器t 2 作为波 特率发生器；而新增串口1 只能使用定时器t l 作为其波特率发生器。 下面以新增串口1 为例，对w 7 7 e 5 8 串口的工作过程进行简单介绍。 串口l 通过引脚r x d i ( 串行数据接收端) 和t x d i ( 串行数据发送端) 进行串 行通信，可同时发送和接收数据，具有2 个物理上独立的接收、发送缓冲器 s b u f l ，他们占用同一地址。串行口的发送和接收都是以特殊功能寄存器s b u f 的名义进行读或写的。串口0 的工作过程和串口1 相类似，只需对其相应的寄 存器及标志位进行类似操作即可。s b u f l 7 1 0 ：串行口1 接收或发送的数据 都放在这个寄存器中，在该地址上有2 个独立的8 位寄存器，对他进行读操作 将会接收串行数据，对他进行写操作则发送串行数据 3 0 - 3 2 | 。 串口通信芯片m a x 2 0 2 在硬件上实现了电平转换，真正意义的通信还是在软 件上实现，软件分三部分：初始设置，中断处理，协议设置。电平的转化已经 由上章节介绍了硬件电路。下面介绍软件部分 1 初始设置： s y s t e m c 中的 s c o n 0 = 0 x 7 0 ： t h 2 = o x f f ： t l 2 = o x d c ： 第4 章监督器的软件实现 r c a p 2 h = 0 x f f ： r c a p 2 l = 0 x d c ： r c l k = i ： t c l k = i ： c _ t 2 = o ： t 2 m o d = o x f o ： t r 2 = i ： p m r = o x 4 0 ： 2 中断处理： 在m a i n c 里 v o i ds 1 0 1 一i n t ( v o i d ) i n t e r r u p t4 p c 中断处理 3 协议设置： 在m a i n c 里 i f ( d e a l p c f l a g ) d e a l p c f l a g = o ： n = r e a d r a m ( 7 ，p r b u f _ p c + 2 ) ： s w i t c h ( 1 1 ) c a s e0 ： ti m e y e a r = r e a d r a m ( 7 ，p r b u f _ p c + 3 ) ： ) 4 2 2 单片机对射频卡读写软件实现 c p u 通过串口发送初始化读卡器的命令，然后等待中断( 当天线区有卡片时， 读卡模块有个管脚发生跳变c p u 识别后产生中断) 发送寻卡命令，如果返回命 令正确，解出返回包里的i d 号，如果是在读卡模式，显示卡号，否则进行卡号 东北电力大学硕士学位论文 比较，先比人，再比设备如果都没有匹配的就按错误卡处理，显示错误标志， 记录到l o g 里“盯。 初始化读卡模块命令： w rit e r a m ( 7 ，p t b u fc a r d ，o x a a ) ： w r i t e r a m ( 7 ，p t b u f _ c a r d + l ，o x b b ) ： w r it e r a m ( 7 ，p t b u f _ c a r d + 2 ，o x 0 3 ) ： w r it e r a m ( 7 ，p t b u f _ c a r d + 3 ，o x l1 ) ： w rit e r a m ( 7 ，p t b u f _ c a r d + 4 ，o x 0 3 ) ： w r i t e r a m ( 7 ，p t b u f _ e a r d + 5 ，o x l l ) ： 这个r a m 比较大，用了5 1 2 k ，6 4 k 为一段，其中7 为第7 段，p t b u f _ c a r d 为r a m 里的地址，o x a a 为数据。 c h a rs e e k n a m e ( u n s i g n e dl o n gi d ) 比较人 c h a rs e e k e q u ( u n s i g n e dl o n gi d ) 比较设备 对卡操作程序流程图如图4 3 ： 图4 - 3 程序流程图 - 3 6 第4 章监督器的软件实现 4 2 3 单片机对l c d 软件实现 # i n c l u d e ”l c d h ” # i n c l u d e ”1 2 8 8 7 h ” # i n c l u d e “s t r i n g 。h “ e x t e r ns t r u c tt i m et i m e ： u n sig n e dc h a rid a t ad is p b u f 3 2 0 ： u n s i g n e dc h a rd i s p d a t a p o i n t ： c h a rc o d ec o d e l o g o n = ”w elc o m ey o u v o i di n i t l c d ( ) 水初始化， v o i dw r i t e l c d c o m m ( u n s i g n e dc h a rc o m n l ) 木写命令木 v o i dw r i t e l c d d a t a ( u n s i g n e dc h a rw d a t a ) ，i c 写数据，l c b i t r e a d l c d b u s y0 肛读忙状态水 v o i dw r i t e l i n e ( c h a r 木s ，c h a rl c d l i n e ) a 写一整行木 v o i dd is p t i m e0a 显示时间宰 v o i dd i s p d a t a ( u n s i g n e dc h a rt y p e ，u n s i g n e dl o n gi d ) a 显示数据水 v o idl c d m e n u ( )序显示菜单宰 4 2 4 单片机对时钟芯片软件实现 下面为d s l 2 8 8 7 时钟芯片和w 7 7 e 5 8 处理器的接口软件，系统使用d s l 2 8 8 7 3 7 - 东北电力大学硕士学位论文 主要是为了记录报警事件发生的时刻和监测其他设备定时，同时利用c m o sr a m 的11 4 字节单元，存储一些重要的参数，例如，系统采用每天2 4 小时制的非夏 令时，时间数据格式为二进制，时钟芯片禁止一切中断，不使用方波输出。 # i n c l u d e ”1 2 8 8 7 h ” e x t e r ns t r u c tt i m eti m e ： v o i dm o d i f y t i m e0a 同步时钟水 。 v o i di n