基于上下位機結(jié)構(gòu)的智能型密集柜的設(shè)計與實現(xiàn)

（貴州師范學院，550018）

基于上下位機結(jié)構(gòu)的智能型密集柜的設(shè)計與實現(xiàn)

陳 恬

（貴州師范學院，550018）

本文以一種以上下位機結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的智能型密集柜作為為研究對象,分析了有關(guān)于設(shè)計與實現(xiàn)方面的內(nèi)容。研究對象主要由四個系統(tǒng)組成,分別是上位機、下位機、通信接口和執(zhí)行機構(gòu)，本文對這幾個部分的主要設(shè)計模式及其最終實現(xiàn)進行了論述。

上下位機結(jié)構(gòu)；智能；密集柜；Delphi

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的新時期,能夠通過計算機與密集架的聯(lián)機來提高檔案資料、數(shù)據(jù)信息的自動管與智能管理化水平，創(chuàng)造出新型密集柜，是現(xiàn)階段密集柜的整體發(fā)展趨向。文中筆者從學校檔案管理工作的需求出發(fā)，提出了一種基于上下位機結(jié)構(gòu)的智能型密集柜的研發(fā)以及其各項功能得以發(fā)揮的具體措施。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計

構(gòu)成智能型密集柜的主要有以下四個構(gòu)建,第一個是上位機系統(tǒng),第二個是下位機系統(tǒng),第三個是通信接口,第四格式柜體中的執(zhí)行機構(gòu)，我們可以將這幾個系統(tǒng)的構(gòu)成結(jié)構(gòu)樣式用下圖,圖1表示出來。其中上位機系統(tǒng)使用的是我們最常見的的 PC 機，主要的任務(wù)就是完成 Delphi 語言研發(fā)的智能密集柜管理調(diào)控設(shè)備。而下位機系統(tǒng)是以 89S51 型單片機作為基礎(chǔ)出發(fā)點展開研發(fā)的，這兩個系統(tǒng)之間是通過串行的方式來完成通信的。在實際的運行過程中，利用對 PC 機中的密集柜進行相關(guān)軟件的控制管理，可以實現(xiàn)相關(guān)檔案資料、數(shù)據(jù)信息管理工作的日常化，同時也能控制密集柜的執(zhí)行機構(gòu)活動。

圖1 系統(tǒng)總體方框圖

2 控制系統(tǒng)功能及設(shè)計的關(guān)鍵問題

智能密集柜控制系統(tǒng)所具有的主要作用有以下幾個:(1)讓多個密集體系能夠通過手動、電動、計算機等方式來實現(xiàn)遠程調(diào)控的目標,同時又能為學校檔案管理工作人員在進入系統(tǒng)的過程中所面臨的安全問題提供基本保障,通過多媒體手段將整個過程以一種比較直觀的形式顯示出來;(2)上位機系統(tǒng)完成檔案資料、數(shù)據(jù)信息的輸入、搜索，查詢、修整,下位機系統(tǒng)，按照檔案訪問的結(jié)果，以智能化形式打開系統(tǒng)，同時在文檔資料所在架上將文檔資料、數(shù)據(jù)信息的精確位置顯示出來;(3)做到對系統(tǒng)內(nèi)部溫度高低、空氣濕潤情況等相關(guān)信息的隨時檢測分析,提高檔案管理工作的整體質(zhì)量與效果;(4)提高整體儲存設(shè)備內(nèi)部的智能加密保護和權(quán)限設(shè)置的完善性。在研發(fā)過程中有可能遇到的關(guān)鍵點主要有以下幾個:（1）確保上位機系統(tǒng)對密集架運動監(jiān)控能夠按照規(guī)定的時間要求標準來完成,要求通過多媒體能夠?qū)⒚芗芩幍那闆r以及其它相關(guān)信息通過視頻準確無誤地表現(xiàn)出來;(2)為了進一步滿足學校管理人員以及在校師生的需求，文檔資料與信息數(shù)據(jù)的管理體系與密集架調(diào)控軟件應(yīng)該密切連接，達到天衣無縫的標準才行;(3)可以按照上位機系統(tǒng)文檔資料管理體系，對文檔資料與數(shù)據(jù)信息的位置進行精確的定位，提高操作的效率，確保其它資料信息的安全性，幫助檔案管理人員以及信息查詢?nèi)斯?jié)省大量時間，減輕勞動力消耗。

3 各子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 上位機系統(tǒng)

在智能密集柜中，上位機管理系統(tǒng)的界面具有效果明顯、使用簡便、作用完善等特點，其主要的構(gòu)成板塊有以下幾種，第一種是使用者管理板塊、密集柜管理板塊、檔案信息管理板塊、密集柜信息展現(xiàn)板塊、其它板塊等共同作用形成。學校檔案管理人員可以利用資料查詢板塊，通過關(guān)鍵字符的輸入、文檔資料信息的編號等方式展開調(diào)查，確保查詢信息的準確性，利用調(diào)閱控制板塊，可以從這一板塊，按照接收到的設(shè)備位置信息情況來進行儲備位置轉(zhuǎn)移信息的判別與分析，還可以利用通信體系向下位機系統(tǒng)傳遞有關(guān)的調(diào)控信號。在研發(fā)的過程中，信息中心 SQL Server 2008 的創(chuàng)建，Delphi 2007 是所有軟件最常使用的編寫方式。經(jīng)過不斷的實踐研究，確定下來了一種最佳的信息中心結(jié)構(gòu)圖來作為參考，完善了整個體系的性能與特點，使得體系具有運行快速，體積小但是活動靈便，拓展性大，組裝結(jié)構(gòu)簡易等優(yōu)勢，完全符合對同種類型的所有密集柜設(shè)備管理工作的需求。研發(fā)的上位機管理體系，在打開設(shè)備時的界面形式如下圖2所示。

圖2 上位機管理系統(tǒng)的開機界面

3.1.1 軟件結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)

智能密集柜的上位機設(shè)備運行控制軟件主要有兩部分構(gòu)成中，第一部分是主運動控制板塊，第二部分是人機界面板塊。第一種控制板塊能夠幫助密集柜使用者傳遞命令，更好地將內(nèi)部儲備架的運行狀態(tài)反應(yīng)出來，而第二種板塊能夠以動態(tài)視頻的形式將密集架的工作情況以及檔案中心的環(huán)境信息反應(yīng)出來，并對其中產(chǎn)生的一系列變化進行定時檢測。

3.1.2 上位機對各從站狀態(tài)的實時監(jiān)控

智能密集柜中的上位機系統(tǒng)與下位機系統(tǒng)主站在進行傳遞的過程中，要從各個站點狀態(tài)數(shù)據(jù)儲存上做好position數(shù)組的定義，在調(diào)控食品進行更新的過程中，相關(guān)軟件要按照數(shù)據(jù)組的具體信息，隨時將各個站點的狀態(tài)反應(yīng)出來。

3.1.3 運動控制軟件與檔案管理系統(tǒng)的接口

設(shè)備管理體系與運動調(diào)控軟件通信可以利用信息資料的共享，以及文件的儲存等方式完成運轉(zhuǎn)過程中的通信。在具體的研發(fā)過程中，主要可以利用共享文件的形式完成信息鏈接。在有些情況下我們需要對密集架進行調(diào)動轉(zhuǎn)移，通過管理系統(tǒng)對待移動目標進行進行編號，利用運動控制軟件隨時獲得移動過程中相關(guān)文件的動態(tài)信息，分析命令并將命令下發(fā)，完成密集架轉(zhuǎn)移工作。

3.1.4 實現(xiàn)智能開架順序選擇

在具體的使用中，通常會出現(xiàn)使用者對分布在不同位置的許多文檔的統(tǒng)一搜尋并提取的需求。上位機體系根據(jù)檔案管理系統(tǒng)的要求打開密集架信息，先對文檔所在的具體位置進行查詢，找到距離信息中心入口最遠的一點，以由近到遠，先左后右的順序進行排列。軟件按照這個排列順序自動發(fā)送開架指令。通過這種形式，可以有效地避免使用者在資料提取過程中不斷重復一些位置上的查詢，有效地提高了查詢效率，節(jié)省了時間與精力。

3.2 下位機系統(tǒng)

密集柜中的下位機系統(tǒng)不但可以接收上位機的管理命令，通過密集柜不同時間段位置信息的查詢，掌握出電機運動方向的相關(guān)信息，并運行相應(yīng)的運動控制指令和其它指令，而且可以按照按鈕傳遞的命令直接完成密集柜向左移動或向右移動的任務(wù)。下位機系統(tǒng)通常情況下是通過具體位置點來完成對各個板塊、中央控制設(shè)備、按鍵板塊、通信板塊、掉電保護板塊和繼電設(shè)備控制板塊的構(gòu)成，主要的工作結(jié)構(gòu)形式你如示意圖 3 。

圖3 下位機系統(tǒng)工作框圖

3.2.1 下位機系統(tǒng)的硬件設(shè)計

智能密集柜下位機系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)通過 89S51 單片機完成軟件控制器的研發(fā)，這種設(shè)備支持 ISP 在線可編程串行寫入技術(shù)，具有編寫速率高，性能比較穩(wěn)定的特點。該種型號的單片機的工作電源范圍在 4～5.5V之間，與 89C51 系列的單片機相比，其在運轉(zhuǎn)的時候自身的穩(wěn)定性比較強。本體系中單片機利用 I/O 口電壓傳輸來對繼電器的工作模式進行調(diào)整，以完成對電機、電燈等一系列構(gòu)成要素的調(diào)控。因為單片機不能直接與驅(qū)動繼電器設(shè)備進行連接，因此要通過單片機 I/O 口來驅(qū)動集成達林頓管 ULN2003，還要通過 ULN2003 的有效傳遞來完成相應(yīng)的一系列工作。

3.2.2 下位機系統(tǒng)的軟件設(shè)計

為了確保定位檢測設(shè)備在進行組裝的時候更加簡便，在進行設(shè)置的過程中可以利用判斷檢測到其位置移動移動到某個固定點所需差值是否為零來實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)控。體系內(nèi)部已經(jīng)裝有開機復位程序，也就是說在每次打開系統(tǒng)的時候，先要完成密集柜歸位這項工作，通過這項工作可以防止由于不正常掉電而導致的檢測數(shù)據(jù)丟失，而出現(xiàn)的內(nèi)部密集架移動不正常等現(xiàn)象，這樣做能夠確保系統(tǒng)不會受到太多來自外界的干擾。

3.3 執(zhí)行機構(gòu)

智能密集柜的執(zhí)行系統(tǒng)主要由動力板塊、安防板塊和環(huán)境調(diào)控板塊構(gòu)成。下位機系統(tǒng)中繼電器控制板塊是上述這些板塊的直接領(lǐng)導者，它們都要受到繼電器控制板塊的調(diào)控。

3.3.1 動力模塊的設(shè)計

動力板塊通過變速器的單相電容式交流設(shè)備來代替三相交流電設(shè)備，通過對單相電源和繞組連接形式的調(diào)控來來實現(xiàn)電機的正、反轉(zhuǎn)運行活動的完成。其中單相變壓器為其提供必須的電源，在具體的使用過程中電機的工作電壓達到了AC76V，通過這種方式能夠確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，能夠確保密集柜在移動的過程中更加平穩(wěn)有效。

3.3.2 安防模塊的設(shè)計

該板塊的構(gòu)成又可以分成防夾子、防盜子兩個小的板塊。第一種類型的板塊是利用在密集柜底層外側(cè)面設(shè)置有防夾鋼帶及聯(lián)動開關(guān)的方式來達到對電機的調(diào)控。而第二種板塊是利用互相接近的密集柜之間設(shè)置的電控鎖來開展相應(yīng)的工作的。

3.3.3 環(huán)境模塊的設(shè)計

這一板塊又可以分成取光子模塊和換氣子模塊。打開密集柜后，這兩個板塊的裝置也會開啟，為整個系統(tǒng)運行營造了一個良好的客觀環(huán)境。

3.4 通信接口及通信協(xié)議

在密集柜的使用過程中，為了提高遠程控制的效率，上下位機系統(tǒng)是通過RS485 的串行來完成通信的。因為通常情況下PC機只有RS232串口，因此在通信過程中，首先要進行兩種不同的信號之間的轉(zhuǎn)換。在研發(fā)的過程中，利用上位機Delphi軟件中的 MSComm 控件可以完成轉(zhuǎn)換這項工作，由上位機系統(tǒng)傳遞出讀命令和寫命令，不傳遞任何應(yīng)答信息；下位機系統(tǒng)傳遞信息和應(yīng)答指令，在不傳遞任何指令的情況，一切通信都要交給上位機系統(tǒng)來完成。本系統(tǒng)利用 HEXIN 232 轉(zhuǎn) 485 轉(zhuǎn)換設(shè)備，該轉(zhuǎn)換被可以把 RS-232串行口的 TXD 和 RXD 信號轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)運轉(zhuǎn)所需的信號，而且該設(shè)備不論是軟件上還是硬件上都具有方便安裝的優(yōu)勢。系統(tǒng)的通信協(xié)議使用校驗和判斷來確定相關(guān)信息數(shù)據(jù)的正確與否。為了確保通信內(nèi)容的公開性，文件資料的傳遞者和接收者不對使用者傳出的信息內(nèi)容做任何控制，通信規(guī)范中提出轉(zhuǎn)義字符為 0xdb，若傳送的數(shù)據(jù)是幀尾（0xFF），則將傳送 0xdb，0xdc，要是傳輸過程中沒有進行任何信號的轉(zhuǎn)換，那么需要傳遞的只有0xdb，0xdd 這兩個字符。

4 結(jié)語

學校校檔案信息化和數(shù)字檔案室建設(shè)是一項關(guān)乎學校師生日常信息查詢以及學校管理的重要工程，通過長時間的實踐演練分析總結(jié)，新研發(fā)出的智能型密集柜在操作上簡單易行，管理上效果更加明顯、移動過程安全穩(wěn)定，保密性強，時效性好等優(yōu)勢，不僅實現(xiàn)了檔案資料、數(shù)據(jù)信息的日常化高效管理，同時能夠根據(jù)高校檔案管理工作的需求，按照規(guī)定的順序結(jié)果自動調(diào)控檔案所在的密集架的移動，為系統(tǒng)內(nèi)部創(chuàng)建一個有光照，能通風運行環(huán)境，實現(xiàn)了對密集柜的智能管理和控制，幫助檔案管理工作者以及在校師生提高工作、學習效率。

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陳恬，女，1981年2月，貴州，漢族，講師，計算機應(yīng)用，大學本科。

Design and implementation of intelligent dense cabinet based on upper and lower machine structure

Chen Tian
（Guizhou normal college, 550018）

In this paper,based on the structure of a kind of intelligent type dense cabinet as the research object,the paper analyzes the content of design and implementation.The research object mainly consists of four systems,which are the upper computer,the lower computer,the communication interface and the executing agency.

upper and lower machine structure;intelligence;dense cabinet; Delphi