（貴州師范學(xué)院，550018）

基于上下位機(jī)結(jié)構(gòu)的智能型密集柜的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳 恬

（貴州師范學(xué)院，550018）

本文以一種以上下位機(jī)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的智能型密集柜作為為研究對(duì)象,分析了有關(guān)于設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方面的內(nèi)容。研究對(duì)象主要由四個(gè)系統(tǒng)組成,分別是上位機(jī)、下位機(jī)、通信接口和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，本文對(duì)這幾個(gè)部分的主要設(shè)計(jì)模式及其最終實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了論述。

上下位機(jī)結(jié)構(gòu)；智能；密集柜；Delphi

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的新時(shí)期,能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)與密集架的聯(lián)機(jī)來(lái)提高檔案資料、數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)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(xué)校檔案管理工作的需求出發(fā)，提出了一種基于上下位機(jī)結(jié)構(gòu)的智能型密集柜的研發(fā)以及其各項(xiàng)功能得以發(fā)揮的具體措施。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

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

圖1 系統(tǒng)總體方框圖

2 控制系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題

智能密集柜控制系統(tǒng)所具有的主要作用有以下幾個(gè):(1)讓多個(gè)密集體系能夠通過(guò)手動(dòng)、電動(dòng)、計(jì)算機(jī)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控的目標(biāo),同時(shí)又能為學(xué)校檔案管理工作人員在進(jìn)入系統(tǒng)的過(guò)程中所面臨的安全問(wèn)題提供基本保障,通過(guò)多媒體手段將整個(gè)過(guò)程以一種比較直觀的形式顯示出來(lái);(2)上位機(jī)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(jī)系統(tǒng)，按照檔案訪問(wèn)的結(jié)果，以智能化形式打開系統(tǒng)，同時(shí)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(lái);(3)做到對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部溫度高低、空氣濕潤(rùn)情況等相關(guān)信息的隨時(shí)檢測(cè)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(chǔ)存設(shè)備內(nèi)部的智能加密保護(hù)和權(quán)限設(shè)置的完善性。在研發(fā)過(guò)程中有可能遇到的關(guān)鍵點(diǎn)主要有以下幾個(gè):（1）確保上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)密集架運(yùn)動(dòng)監(jiān)控能夠按照規(guī)定的時(shí)間要求標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成,要求通過(guò)多媒體能夠?qū)⒚芗芩幍那闆r以及其它相關(guān)信息通過(guò)視頻準(zhǔn)確無(wú)誤地表現(xiàn)出來(lái);(2)為了進(jìn)一步滿足學(xué)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(dá)到天衣無(wú)縫的標(biāo)準(zhǔn)才行;(3)可以按照上位機(jī)系統(tǒng)文檔資料管理體系，對(duì)文檔資料與數(shù)據(jù)信息的位置進(jìn)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(shí)間，減輕勞動(dòng)力消耗。

3 各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 上位機(jī)系統(tǒng)

在智能密集柜中，上位機(jī)管理系統(tǒng)的界面具有效果明顯、使用簡(jiǎn)便、作用完善等特點(diǎn)，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(xué)校檔案管理人員可以利用資料查詢板塊，通過(guò)關(guān)鍵字符的輸入、文檔資料信息的編號(hào)等方式展開調(diào)查，確保查詢信息的準(zhǔn)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(lái)進(jìn)行儲(chǔ)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(jī)系統(tǒng)傳遞有關(guān)的調(diào)控信號(hào)。在研發(fā)的過(guò)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(guò)不斷的實(shí)踐研究，確定下來(lái)了一種最佳的信息中心結(jié)構(gòu)圖來(lái)作為參考，完善了整個(gè)體系的性能與特點(diǎn)，使得體系具有運(yùn)行快速，體積小但是活動(dòng)靈便，拓展性大，組裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易等優(yōu)勢(shì)，完全符合對(duì)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(jī)管理體系，在打開設(shè)備時(shí)的界面形式如下圖2所示。

圖2 上位機(jī)管理系統(tǒng)的開機(jī)界面

3.1.1 軟件結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)

智能密集柜的上位機(jī)設(shè)備運(yùn)行控制軟件主要有兩部分構(gòu)成中，第一部分是主運(yùn)動(dòng)控制板塊，第二部分是人機(jī)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?jī)?chǔ)備架的運(yùn)行狀態(tài)反應(yīng)出來(lái)，而第二種板塊能夠以動(dòng)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(lái)，并對(duì)其中產(chǎn)生的一系列變化進(jìn)行定時(shí)檢測(cè)。

3.1.2 上位機(jī)對(duì)各從站狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控

智能密集柜中的上位機(jī)系統(tǒng)與下位機(jī)系統(tǒng)主站在進(jìn)行傳遞的過(guò)程中，要從各個(gè)站點(diǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存上做好position數(shù)組的定義，在調(diào)控食品進(jìn)行更新的過(guò)程中，相關(guān)軟件要按照數(shù)據(jù)組的具體信息，隨時(shí)將各個(gè)站點(diǎn)的狀態(tài)反應(yīng)出來(lái)。

3.1.3 運(yùn)動(dòng)控制軟件與檔案管理系統(tǒng)的接口

設(shè)備管理體系與運(yùn)動(dòng)調(diào)控軟件通信可以利用信息資料的共享，以及文件的儲(chǔ)存等方式完成運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的通信。在具體的研發(fā)過(guò)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(duì)密集架進(jìn)行調(diào)動(dòng)轉(zhuǎn)移，通過(guò)管理系統(tǒng)對(duì)待移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行進(jìn)行編號(hào)，利用運(yùn)動(dòng)控制軟件隨時(shí)獲得移動(dòng)過(guò)程中相關(guān)文件的動(dòng)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(shí)現(xiàn)智能開架順序選擇

在具體的使用中，通常會(huì)出現(xiàn)使用者對(duì)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(jī)體系根據(jù)檔案管理系統(tǒng)的要求打開密集架信息，先對(duì)文檔所在的具體位置進(jìn)行查詢，找到距離信息中心入口最遠(yuǎn)的一點(diǎn)，以由近到遠(yuǎn)，先左后右的順序進(jìn)行排列。軟件按照這個(gè)排列順序自動(dòng)發(fā)送開架指令。通過(guò)這種形式，可以有效地避免使用者在資料提取過(guò)程中不斷重復(fù)一些位置上的查詢，有效地提高了查詢效率，節(jié)省了時(shí)間與精力。

3.2 下位機(jī)系統(tǒng)

密集柜中的下位機(jī)系統(tǒng)不但可以接收上位機(jī)的管理命令，通過(guò)密集柜不同時(shí)間段位置信息的查詢，掌握出電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向的相關(guān)信息，并運(yùn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)或向右移動(dòng)的任務(wù)。下位機(jī)系統(tǒng)通常情況下是通過(guò)具體位置點(diǎn)來(lái)完成對(duì)各個(gè)板塊、中央控制設(shè)備、按鍵板塊、通信板塊、掉電保護(hù)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(jī)系統(tǒng)工作框圖

3.2.1 下位機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

智能密集柜下位機(jī)系統(tǒng)的中央控制系統(tǒng)通過(guò) 89S51 單片機(jī)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(diǎn)。該種型號(hào)的單片機(jī)的工作電源范圍在 4～5.5V之間，與 89C51 系列的單片機(jī)相比，其在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候自身的穩(wěn)定性比較強(qiáng)。本體系中單片機(jī)利用 I/O 口電壓傳輸來(lái)對(duì)繼電器的工作模式進(jìn)行調(diào)整，以完成對(duì)電機(jī)、電燈等一系列構(gòu)成要素的調(diào)控。因?yàn)閱纹瑱C(jī)不能直接與驅(qū)動(dòng)繼電器設(shè)備進(jìn)行連接，因此要通過(guò)單片機(jī) I/O 口來(lái)驅(qū)動(dòng)集成達(dá)林頓管 ULN2003，還要通過(guò) ULN2003 的有效傳遞來(lái)完成相應(yīng)的一系列工作。

3.2.2 下位機(jī)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

為了確保定位檢測(cè)設(shè)備在進(jìn)行組裝的時(shí)候更加簡(jiǎn)便，在進(jìn)行設(shè)置的過(guò)程中可以利用判斷檢測(cè)到其位置移動(dòng)移動(dòng)到某個(gè)固定點(diǎn)所需差值是否為零來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)控。體系內(nèi)部已經(jīng)裝有開機(jī)復(fù)位程序，也就是說(shuō)在每次打開系統(tǒng)的時(shí)候，先要完成密集柜歸位這項(xiàng)工作，通過(guò)這項(xiàng)工作可以防止由于不正常掉電而導(dǎo)致的檢測(cè)數(shù)據(jù)丟失，而出現(xiàn)的內(nèi)部密集架移動(dòng)不正常等現(xiàn)象，這樣做能夠確保系統(tǒng)不會(huì)受到太多來(lái)自外界的干擾。

3.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

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

3.3.1 動(dòng)力模塊的設(shè)計(jì)

動(dòng)力板塊通過(guò)變速器的單相電容式交流設(shè)備來(lái)代替三相交流電設(shè)備，通過(guò)對(duì)單相電源和繞組連接形式的調(diào)控來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行活動(dòng)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(guò)程中電機(jī)的工作電壓達(dá)到了AC76V，通過(guò)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(dòng)的過(guò)程中更加平穩(wěn)有效。

3.3.2 安防模塊的設(shè)計(jì)

該板塊的構(gòu)成又可以分成防夾子、防盜子兩個(gè)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(dòng)開關(guān)的方式來(lái)達(dá)到對(duì)電機(jī)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(lái)開展相應(yīng)的工作的。

3.3.3 環(huán)境模塊的設(shè)計(jì)

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(gè)板塊的裝置也會(huì)開啟，為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行營(yíng)造了一個(gè)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(guò)程中，為了提高遠(yuǎn)程控制的效率，上下位機(jī)系統(tǒng)是通過(guò)RS485 的串行來(lái)完成通信的。因?yàn)橥ǔＧ闆r下PC機(jī)只有RS232串口，因此在通信過(guò)程中，首先要進(jìn)行兩種不同的信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。在研發(fā)的過(guò)程中，利用上位機(jī)Delphi軟件中的 MSComm 控件可以完成轉(zhuǎn)換這項(xiàng)工作，由上位機(jī)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(jī)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(jī)系統(tǒng)來(lái)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(hào)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的信號(hào)，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(shì)。系統(tǒng)的通信協(xié)議使用校驗(yàn)和判斷來(lái)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(duì)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(guò)程中沒有進(jìn)行任何信號(hào)的轉(zhuǎn)換，那么需要傳遞的只有0xdb，0xdd 這兩個(gè)字符。

4 結(jié)語(yǔ)

學(xué)校校檔案信息化和數(shù)字檔案室建設(shè)是一項(xiàng)關(guān)乎學(xué)校師生日常信息查詢以及學(xué)校管理的重要工程，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)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(jiǎn)單易行，管理上效果更加明顯、移動(dòng)過(guò)程安全穩(wěn)定，保密性強(qiáng)，時(shí)效性好等優(yōu)勢(shì)，不僅實(shí)現(xiàn)了檔案資料、數(shù)據(jù)信息的日?；咝Ч芾恚瑫r(shí)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(dòng)調(diào)控檔案所在的密集架的移動(dòng)，為系統(tǒng)內(nèi)部創(chuàng)建一個(gè)有光照，能通風(fēng)運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(xué)習(xí)效率。

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陳恬，女，1981年2月，貴州，漢族，講師，計(jì)算機(jī)應(yīng)用，大學(xué)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