CN1467679A

CN1467679A - 信号采集装置及方法

Info

Publication number: CN1467679A
Application number: CNA021343454A
Authority: CN
Inventors: 冬邱; 邱冬; 余国俊; 黄登聪
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-01-14

Abstract

一种信号采集装置及方法，可用于采集生产现场的信号。该信号采集装置采用“主从”式架构，即包含一主微处理器和一从微处理器。主微处理器和从微处理器各自负责整个系统的一部分任务，主微处理器与一显示单元及一存储单元相连接。而从微处理器与一输入转换单元、系统ID设置单元及一语音控制单元相连接。另外，主微处理器与从微处理器及串行端口单元之间通过总线进行连接。本发明利用主从式架构，提高了信号采集装置的工作效率；并采用光偶隔离、DC－DC电源隔离技术及采用非易失性静态随机存取存储器，提高了资料的安全性及稳定性。

Description

信号采集装置及方法

【技术领域】

本发明涉及一种信号采集装置及方法，尤指一种应用于生产现场控制(Shop Floor Contol，SFC)，用来采集现场信号的信号采集装置及方法。

【背景技术】

为加强产品质量管控，在产品生产和装配过程中越来越多地运用了条形码技术。例如在电脑产品的组装过程中，每台电脑及其各个部件(如硬盘、光驱等)都需要使用条形码进行标识。这样就可通过条形码对每个部件的使用情况，以及其安设于哪台电脑内进行准确跟踪。当电脑交予客户或使用者时，即可通过条形码来确认该电脑是何时何地用哪批部件组装起来的，从而可对产品进行更好地管控。并且通过条形码技术，可以监控生产现场出现的异常情形，如通过对各工站的信息收集，可以迅速获知出现异常的工站的情形，而对这些条形码信号的采集则需通过条形码扫描仪及各种信号采集器来完成。

目前，市场上存在各种各样的信号采集器。有些是通过集体电路芯片的触点进行资料交换、用于读取IC卡芯片上的信号采集器；有些是通过光电转换装置完成条形码扫描的信号采集器。如2000年6月14日于中国知识产权局公告的专利号为99243900的专利，其名称为“数据采集器”，即揭示了一种将IC卡读写装置与条形码扫描仪集成一体的数据采集器。

但是，一般的信号采集器常存在如下缺点：一方面不能完全满足不同公司生产现场的不同需求，例如，一般的信号采集器无法以智能的方式提醒现场的作业人员，如不能够以播放语音提示作业人员是否出现异常或下步需如何作业；另一方面一般的信号采集器不够稳定，其常会出现掉电而导致其内存储的资料丢失；另外，一般的信号采集器的维护周期过长，不能及时解决现场突发的问题，且成本过高。

【发明内容】

本发明的主要目的，在于提供一种可实时采集生产现场的条形码信号的信号采集装置及方法。

本发明主要应用于对SFC系统的信号进行采集，另外在一些需要采集大量条形码信号的场合也是适合使用的。本发明提供一信号采集装置及方法，该信号采集装置采用“主从”式架构，即包含一主微处理器和一从微处理器。主微处理器和从微处理器各自负责整个系统的一部分任务，主微处理器与一显示单元及一存储单元相连接，其负责和中央控制电脑之间的通讯，接收中央控制电脑的轮询要求，并向中央控制电脑传送信息，且主微处理器可向从微处理器发出接收信号的命令，并可把这些信号存储于存储单元中，或在显示单元中显示。而从微处理器与一输入转换单元、系统ID设置单元及一语音控制单元相连接，主要负责接收外围信号输入设备输入的信号、设置信号采集装置的ID并控制语音IC的动作。另外，主微处理器与从微处理器及串行端口单元之间通过总线进行连接。

本发明通过主从式架构，将两个实时性要求很高的任务分别交由两片微处理器来完成，不至于使一个微处理器任务负担过重，提高了信号采集装置的工作效率；另外本发明采用光偶隔离、DC-DC电源隔离技术及采用非易失性随机静态存取存储器，提高了资料的安全性及稳定性。

【附图说明】

图1是本发明信号采集装置应用环境示意图。

图2是本发明信号采集装置内部的各模块示意图。

图3是本发明信号采集装置的主微处理器的处理流程图。

图4是本发明信号采集装置的从微处理器的处理流程图。

【具体实施方式】

本发明信号采集装置可应用于一般的工厂现场，用于收集工厂现场的产品识别信号(如各工站上产品的条形码)，以及用于处理控制电脑与外围设备(如条形码扫描仪、电子看板等)之间的通讯，并负责采集利用外围信号输入设备所输入的资料。

请参阅图1所示，是本发明信号采集装置应用环境示意图。本发明信号采集装置2，是设置于工厂现场的各采集点，如一生产线的各工站上，其透过RS485工业网络6与一中央控制电脑1相连接，该中央控制电脑1可以对与其相连接的信号采集装置2进行轮询(polling)操作，可以收集各信号采集装置2所采集到的条形码信号，并控制这些信号采集装置2相应动作。该信号采集装置2透过串行端口(图中未画出)与电子看板3、条形码扫描仪4及键盘5等外围信号输入装置相连接，以采集利用这些外围信号输入装置所输入的信号。

请参阅图2所示，是本发明信号采集装置的各模块示意图。本发明的信号采集装置采用一种“主从”式架构，其通过两单片机芯片作为该信号采集装置的中央处理单元，即一主微处理器210和一从微处理器220，其各自负责整个系统的一部分任务。在本实施例中，主微处理器和处理器分别采用Atmel公司的AT89C51芯片及Winbond公司的W77E58芯片，但本发明精神不限于此，任何能实现这些功能的8051系列单片机芯片均可被采用，例如，本发明的主微处理器和从微处理器可以同时使用AT89C51芯片，或同时使用W77E58芯片。其中，主微处理器210主要负责和中央控制电脑1(图中未画出)进行通讯，其接收中央控制电脑1的轮询要求，并向中央控制电脑1传送所要求的信号，且主微处理器210可向从微处理器220发出接收所采集信号的命令，并可存取这些信号；主微处理器210与一显示单元212及一存储单元213相连接。从微处理器220主要负责接收条形码讯息、设置信号采集装置的ID并控制语音IC的动作，其与一输入转换单元221、系统ID设置单元222及一语音控制单元223相连接。另外，该信号处理装置2中还包含一串行端口单元230，主微处理器210与从微处理器220及串行端口单元230之间通过总线240进行连接。另外，该信号转换装置2还包括一电源转换单元(图中未画出)，用于把交流电转换成可供单片机芯片工作的直流电源。

其中，显示单元212是一片20字符×4行的LCD显示屏，其为4行显示，每行可以显示20个字符。

存储单元213用于存储主微处理器210接收自从微处理器220的信号，本实施例可采用静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)，亦可采用非易失性静态随机存取存储器(Nonvolatile Static Random AccessMemory，NVSRAM)，NVSRAM的优点在于不会因为系统突然掉电而造成资料丢失。

在本实施例中，输入转换单元221可以连接多种外围信号输入设备，这些外围信号输入设备可以是如第1图所示的键盘5、条形码扫描仪4或电子看板3等。输入转换单元221可对接收自外围信号输入设备的信号进行译码，转变成从微处理器可识别的ASCII信号格式。

系统ID设置单元222，用于为每台信号采集装置2设置在RS485工业网络所处ID号，以用于区隔不同的信号采集装置2，在本实施例中，中央控制电脑1可连接32台信号采集装置2，故每一信号采集装置2的ID通过5位二进制数来表示，即用5键拨位开关(Dip switch)来设置，即在该网络中的信号采集装置2的ID处于00000～11111范围之内。另外，该系统ID设置单元222同时可用于设置串行端口如RS232端口及RS422端口的波特率(一种传输速率，BaudRate)，设置这些串行端口的波特率是了保证该网络中每一信号采集装置2与中央控制电脑1的传输速率保持一致，而避免出现传输的混乱状况，其中RS232端口的速率需用1键Dip switch来设置，用0、1分别代表2400bps(Bits perSecond)和9600bps两种传输速率，而RS422端口用2键Dip switch来设置，即用00、01、10及11分别代表9600bps、19200bps、38400bps及115200bps四种传输速率。

语音控制单元223用于设置语音提示，用户可预设置多种语音提示讯息，把这些语音提示讯息存储于语音控制单元223中，当出现适当的激活条件时，如所接收到的信号出现异常时，从微处理器220即会调用相应的语音提示讯息，经过一蜂鸣器发声孔(图中未画出)发出声音，以提示使用者进行相应操作，例如提示用户关闭电源、重启装置、重新扫描等，或进行下一步操作，本实施例采用ISD公司的ISD1212芯片实现，其可录放每段12秒种的语音讯息，亦可采用ISD公司的其它产品实现。

串行端口单元230用于信号采集装置2与外围信号输入设备及RS485工业网络进行连接之用，在本实施例中的串行端口包括RS232端口、RS422端口及数字输入输出(digital I/O)端口等。

在本实施例中多处采用了光偶隔离技术，如在语音控制单元223和串行端口单元230中均采用了光偶隔离技术，另外，在电源转换单元中，采用了DC-DC电源隔离技术，光偶隔离技术与DC-DC电源隔离技术的运用，可避免或降低信号采集装置2受瞬时干扰的影响，提高了该信号采集装置2的稳定性。

请参阅图3所示，是本发明信号采集装置的主微处理器的处理流程图。首先，开启电源，主微处理器210会进行系统初始化，即初始化相关寄存器及标志位(步骤S310)，然后对存储单元213进行测试，判断其是否正常(步骤S320～S330)，如果存储单元213有异常情况时，则会在显示单元212上显示“MemoryError”并停止工作，待相关人员进行维护(步骤S335)。如果存储单元213正常，则主微处理器210会从从微处理器220处读取系统ID、串行端口的波特率等参数(步骤S340)。然后主微处理器210会判断是否从微处理器220有信号要求主微处理器210接收(步骤S350)，如果从微处理器220有信号的话，则主微处理器210接收该信号(步骤S360)，并把该信号存储于存储单元213中，且在显示单元212中显示出来(步骤S370)；如果从微处理器220中没有要求主微处理器210接收的信号，则主微处理器210接着会判断是否接收到中央控制电脑1的命令(步骤S380)。如果主微处理器210没有接收到中央控制电脑1的命令，则转至步骤S350，重复上述步骤；如果接收到中央控制电脑1的命令，则判断该条命令并进行处理(步骤S390)，其中该判断过程包含：判断该命令中所包含的ID号是否与本信号采集装置的ID号相同，如不相同则不予处理；如果命令中所包含的ID号与该信号采集装置ID号相同，则判断该命令的具体内容，并执行。最后，程序又转至步骤S350，重复上述步骤。

请参阅图4所示，是本发明信号采集装置的从微处理器的处理流程图。当开启电源后，从微处理器220进行初始化，即初始化相关寄存器及标志位(步骤S410)，开始读取系统ID设置单元222所设置的系统ID号及串行端口的波特率(步骤S420)。从微处理器220激活完成并通知主微处理器210(步骤S430)。判断输入转换单元221是否有资料输入(步骤S440)。如有，则译码这些资料，并传送给主微处理器210，例如，所接收的资料为条形码信号，需把这些资料转换成单片机可接收的ASCII格式的信号(步骤S445)，然后回至步骤S440。如果输入转换单元221没有资料输入，则判断是否接收到主微处理器210的命令(步骤S450)，如无，则回至步骤S440；如有接收到主微处理器210的命令，则判断该命令是否为要求传送ID及串行端口的波特率(步骤S460)，如是，则将该信号采集装置2的ID及波特率传送给主微处理器210，并转至步骤S450；如从微处理器220所接收的命令非为要求传送ID及串行端口的波特率，则判断是否为语音播放命令(步骤S470)，如是，则判断需播放哪一段已预存的语音，并利用语音IC及蜂鸣器播放之(步骤S475)；如果不是语音播放命令，则回至步骤S440，重复上述步骤。

Claims

1.一种信号采集装置，其可用于采集工厂现场的产品识别信号，其包括有一主微处理器、一从微处理器、一显示单元、一输入转换单元、一语音控制单元及一系统ID设置单元，其特征在于：

主微处理器与一外部控制电脑进行通讯，接收并解析外部控制电脑的轮询命令，且可接收从微处理器传输的信号，并把该信号在显示单元上显示；

从微处理器可接收来自输入转换单元的信号，并可调用语音控制单元的语音提示讯息；

显示单元可接收主微处理器的命令，显示主微处理器传送的信息；

输入转换单元与一外围信号输入装置相连接，接收藉外围信号输入装置输入的信号，并对该信号进行译码，将其转换成从微处理器可识别的ACSII信号格式；

语音控制单元可用于预设定多种语音提示讯息，并可依据从微处理器的命令播放这些语音提示讯息；

系统ID设置单元可用于设置该信号采集装置于工业网络中的识别ID号码。

2.如权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，其中主微处理器与从微处理器均为8051系列单片机芯片。

3.如权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，可设置串行端口的波特率。

4.如权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，其中与所述输入转换单元连接的外围信号输入装置为键盘、条形码扫描仪或电子看板之一种。

5.如权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，其采用了电偶隔离技术。

6.如权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，其采用了DC-DC电源隔离技术。

7.如权利要求1所述的信号采集装置，其特征在于，其还包括一存储单元，该存储单元采用了非易失性静态随机读取存储器(NVSRAM)。

8.一种信号采集方法，用于采集工厂现场的产品识别信号，其通过一信号采集装置与一中央控制电脑实现，该信号采集装置包括有一主微处理器、一从微处理器、一显示单元、一存储单元及一语音存储单元，其特征在于，该信号采集方法包括如下步骤：

激活电源，对信号采集装置进行初始化；

从微处理器读取系统ID、波特率参数，并传送给主微处理器；

从微处理器接收输入转换单元输入的信号并传送给主微处理器；

主微处理器存储该信号至存储单元中，并在显示单元上显示；

主微处理器接收中央控制电脑命令，进行判断与处理；

从微处理器调用语音控制单元中的语音提示讯息进行播放。

9.如权利要求8所述的信号采集方法，其特征在于，系统初始化为初始化寄存器及标志位。

10.如权利要求8所述的信号采集方法，其特征在于，主微处理器对所接收的中央控制电脑命令进行判断，是判断该命令所包含的ID号是否与该信号采集装置的ID号相同。

11.如权利要求10所述的信号采集方法，其特征在于，如果该命令所包含的ID号与该信号采集装置的ID号不同，则主微处理器对该命令不予处理。

12.如权利要求10所述的信号采集方法，其特征在于，如果该命令所包含的ID号与该信号采集装置的ID号相同，则主微处理器判断该命令的具体内容，进行处理。