（贵州师范学院，550018）

基于上下位机结构的智能型密集柜的设计与实现

陈 恬

（贵州师范学院，550018）

本文以一种以上下位机结构为基础的智能型密集柜作为为研究对象,分析了有关于设计与实现方面的内容。研究对象主要由四个系统组成,分别是上位机、下位机、通信接口和执行机构，本文对这几个部分的主要设计模式及其最终实现进行了论述。

上下位机结构；智能；密集柜；Delphi

在信息技术飞速发展的新时期,能够通过计算机与密集架的联机来提高档案资料、数据信息的自动管与智能管理化水平，创造出新型密集柜，是现阶段密集柜的整体发展趋向。文中笔者从学校档案管理工作的需求出发，提出了一种基于上下位机结构的智能型密集柜的研发以及其各项功能得以发挥的具体措施。

1 系统的总体设计

构成智能型密集柜的主要有以下四个构建,第一个是上位机系统,第二个是下位机系统,第三个是通信接口,第四格式柜体中的执行机构，我们可以将这几个系统的构成结构样式用下图,图1表示出来。其中上位机系统使用的是我们最常见的的 PC 机，主要的任务就是完成 Delphi 语言研发的智能密集柜管理调控设备。而下位机系统是以 89S51 型单片机作为基础出发点展开研发的，这两个系统之间是通过串行的方式来完成通信的。在实际的运行过程中，利用对 PC 机中的密集柜进行相关软件的控制管理，可以实现相关档案资料、数据信息管理工作的日常化，同时也能控制密集柜的执行机构活动。

图1 系统总体方框图

2 控制系统功能及设计的关键问题

智能密集柜控制系统所具有的主要作用有以下几个:(1)让多个密集体系能够通过手动、电动、计算机等方式来实现远程调控的目标,同时又能为学校档案管理工作人员在进入系统的过程中所面临的安全问题提供基本保障,通过多媒体手段将整个过程以一种比较直观的形式显示出来;(2)上位机系统完成档案资料、数据信息的输入、搜索，查询、修整,下位机系统，按照档案访问的结果，以智能化形式打开系统，同时在文档资料所在架上将文档资料、数据信息的精确位置显示出来;(3)做到对系统内部温度高低、空气湿润情况等相关信息的随时检测分析,提高档案管理工作的整体质量与效果;(4)提高整体储存设备内部的智能加密保护和权限设置的完善性。在研发过程中有可能遇到的关键点主要有以下几个:（1）确保上位机系统对密集架运动监控能够按照规定的时间要求标准来完成,要求通过多媒体能够将密集架所处的情况以及其它相关信息通过视频准确无误地表现出来;(2)为了进一步满足学校管理人员以及在校师生的需求，文档资料与信息数据的管理体系与密集架调控软件应该密切连接，达到天衣无缝的标准才行;(3)可以按照上位机系统文档资料管理体系，对文档资料与数据信息的位置进行精确的定位，提高操作的效率，确保其它资料信息的安全性，帮助档案管理人员以及信息查询人节省大量时间，减轻劳动力消耗。

3 各子系统的设计与实现

3.1 上位机系统

在智能密集柜中，上位机管理系统的界面具有效果明显、使用简便、作用完善等特点，其主要的构成板块有以下几种，第一种是使用者管理板块、密集柜管理板块、档案信息管理板块、密集柜信息展现板块、其它板块等共同作用形成。学校档案管理人员可以利用资料查询板块，通过关键字符的输入、文档资料信息的编号等方式展开调查，确保查询信息的准确性，利用调阅控制板块，可以从这一板块，按照接收到的设备位置信息情况来进行储备位置转移信息的判别与分析，还可以利用通信体系向下位机系统传递有关的调控信号。在研发的过程中，信息中心 SQL Server 2008 的创建，Delphi 2007 是所有软件最常使用的编写方式。经过不断的实践研究，确定下来了一种最佳的信息中心结构图来作为参考，完善了整个体系的性能与特点，使得体系具有运行快速，体积小但是活动灵便，拓展性大，组装结构简易等优势，完全符合对同种类型的所有密集柜设备管理工作的需求。研发的上位机管理体系，在打开设备时的界面形式如下图2所示。

图2 上位机管理系统的开机界面

3.1.1 软件结构及实现

智能密集柜的上位机设备运行控制软件主要有两部分构成中，第一部分是主运动控制板块，第二部分是人机界面板块。第一种控制板块能够帮助密集柜使用者传递命令，更好地将内部储备架的运行状态反应出来，而第二种板块能够以动态视频的形式将密集架的工作情况以及档案中心的环境信息反应出来，并对其中产生的一系列变化进行定时检测。

3.1.2 上位机对各从站状态的实时监控

智能密集柜中的上位机系统与下位机系统主站在进行传递的过程中，要从各个站点状态数据储存上做好position数组的定义，在调控食品进行更新的过程中，相关软件要按照数据组的具体信息，随时将各个站点的状态反应出来。

3.1.3 运动控制软件与档案管理系统的接口

设备管理体系与运动调控软件通信可以利用信息资料的共享，以及文件的储存等方式完成运转过程中的通信。在具体的研发过程中，主要可以利用共享文件的形式完成信息链接。在有些情况下我们需要对密集架进行调动转移，通过管理系统对待移动目标进行进行编号，利用运动控制软件随时获得移动过程中相关文件的动态信息，分析命令并将命令下发，完成密集架转移工作。

3.1.4 实现智能开架顺序选择

在具体的使用中，通常会出现使用者对分布在不同位置的许多文档的统一搜寻并提取的需求。上位机体系根据档案管理系统的要求打开密集架信息，先对文档所在的具体位置进行查询，找到距离信息中心入口最远的一点，以由近到远，先左后右的顺序进行排列。软件按照这个排列顺序自动发送开架指令。通过这种形式，可以有效地避免使用者在资料提取过程中不断重复一些位置上的查询，有效地提高了查询效率，节省了时间与精力。

3.2 下位机系统

密集柜中的下位机系统不但可以接收上位机的管理命令，通过密集柜不同时间段位置信息的查询，掌握出电机运动方向的相关信息，并运行相应的运动控制指令和其它指令，而且可以按照按钮传递的命令直接完成密集柜向左移动或向右移动的任务。下位机系统通常情况下是通过具体位置点来完成对各个板块、中央控制设备、按键板块、通信板块、掉电保护板块和继电设备控制板块的构成，主要的工作结构形式你如示意图 3 。

图3 下位机系统工作框图

3.2.1 下位机系统的硬件设计

智能密集柜下位机系统的中央控制系统通过 89S51 单片机完成软件控制器的研发，这种设备支持 ISP 在线可编程串行写入技术，具有编写速率高，性能比较稳定的特点。该种型号的单片机的工作电源范围在 4～5.5V之间，与 89C51 系列的单片机相比，其在运转的时候自身的稳定性比较强。本体系中单片机利用 I/O 口电压传输来对继电器的工作模式进行调整，以完成对电机、电灯等一系列构成要素的调控。因为单片机不能直接与驱动继电器设备进行连接，因此要通过单片机 I/O 口来驱动集成达林顿管 ULN2003，还要通过 ULN2003 的有效传递来完成相应的一系列工作。

3.2.2 下位机系统的软件设计

为了确保定位检测设备在进行组装的时候更加简便，在进行设置的过程中可以利用判断检测到其位置移动移动到某个固定点所需差值是否为零来实现闭环调控。体系内部已经装有开机复位程序，也就是说在每次打开系统的时候，先要完成密集柜归位这项工作，通过这项工作可以防止由于不正常掉电而导致的检测数据丢失，而出现的内部密集架移动不正常等现象，这样做能够确保系统不会受到太多来自外界的干扰。

3.3 执行机构

智能密集柜的执行系统主要由动力板块、安防板块和环境调控板块构成。下位机系统中继电器控制板块是上述这些板块的直接领导者，它们都要受到继电器控制板块的调控。

3.3.1 动力模块的设计

动力板块通过变速器的单相电容式交流设备来代替三相交流电设备，通过对单相电源和绕组连接形式的调控来来实现电机的正、反转运行活动的完成。其中单相变压器为其提供必须的电源，在具体的使用过程中电机的工作电压达到了AC76V，通过这种方式能够确保系统的稳定性与安全性，能够确保密集柜在移动的过程中更加平稳有效。

3.3.2 安防模块的设计

该板块的构成又可以分成防夹子、防盗子两个小的板块。第一种类型的板块是利用在密集柜底层外侧面设置有防夹钢带及联动开关的方式来达到对电机的调控。而第二种板块是利用互相接近的密集柜之间设置的电控锁来开展相应的工作的。

3.3.3 环境模块的设计

这一板块又可以分成取光子模块和换气子模块。打开密集柜后，这两个板块的装置也会开启，为整个系统运行营造了一个良好的客观环境。

3.4 通信接口及通信协议

在密集柜的使用过程中，为了提高远程控制的效率，上下位机系统是通过RS485 的串行来完成通信的。因为通常情况下PC机只有RS232串口，因此在通信过程中，首先要进行两种不同的信号之间的转换。在研发的过程中，利用上位机Delphi软件中的 MSComm 控件可以完成转换这项工作，由上位机系统传递出读命令和写命令，不传递任何应答信息；下位机系统传递信息和应答指令，在不传递任何指令的情况，一切通信都要交给上位机系统来完成。本系统利用 HEXIN 232 转 485 转换设备，该转换被可以把 RS-232串行口的 TXD 和 RXD 信号转换成系统运转所需的信号，而且该设备不论是软件上还是硬件上都具有方便安装的优势。系统的通信协议使用校验和判断来确定相关信息数据的正确与否。为了确保通信内容的公开性，文件资料的传递者和接收者不对使用者传出的信息内容做任何控制，通信规范中提出转义字符为 0xdb，若传送的数据是帧尾（0xFF），则将传送 0xdb，0xdc，要是传输过程中没有进行任何信号的转换，那么需要传递的只有0xdb，0xdd 这两个字符。

4 结语

学校校档案信息化和数字档案室建设是一项关乎学校师生日常信息查询以及学校管理的重要工程，通过长时间的实践演练分析总结，新研发出的智能型密集柜在操作上简单易行，管理上效果更加明显、移动过程安全稳定，保密性强，时效性好等优势，不仅实现了档案资料、数据信息的日常化高效管理，同时能够根据高校档案管理工作的需求，按照规定的顺序结果自动调控档案所在的密集架的移动，为系统内部创建一个有光照，能通风运行环境，实现了对密集柜的智能管理和控制，帮助档案管理工作者以及在校师生提高工作、学习效率。

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陈恬，女，1981年2月，贵州，汉族，讲师，计算机应用，大学本科。

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