袁超

摘 要：軟件設(shè)計(jì)是煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)重要的部分，它擔(dān)負(fù)著所有系統(tǒng)運(yùn)行的控制和監(jiān)視功能。對(duì)通信控制機(jī)和擴(kuò)音臺(tái)的查詢、打點(diǎn)、通話和閉鎖功能流程和實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行講解，并對(duì)軟件編譯過程中可能出現(xiàn)的沖突問題提出避免的方法。

關(guān)鍵詞：擴(kuò)音臺(tái) 查詢 打點(diǎn) 通話 閉鎖

中圖分類號(hào)：TD76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）008-125-02

1 前言

煤礦安全檢測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)目前國內(nèi)外各大煤礦的安全生產(chǎn)問題而產(chǎn)生的，它結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和電子技術(shù)于一身。20世紀(jì)60年代，國外的煤礦監(jiān)測(cè)技術(shù)開始出現(xiàn)，從最早期的單一參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)展為多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，目前，國外煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)在煤礦業(yè)得到了廣泛推廣和使用，其煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站和控制中心主站組成。

2 通信控制機(jī)和擴(kuò)音臺(tái)

通信控制機(jī)和擴(kuò)音臺(tái)是在設(shè)計(jì)好的井下煤礦監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)基礎(chǔ)上主要實(shí)現(xiàn)4種功能：查詢、打點(diǎn)、通話和閉鎖。

2.1 查詢

查詢是由控制臺(tái)每隔10秒發(fā)送一次的查詢命令，由通信控制機(jī)轉(zhuǎn)送至各個(gè)擴(kuò)音臺(tái)，收到數(shù)據(jù)后再返回給控制臺(tái)，以顯示各個(gè)擴(kuò)音臺(tái)的狀態(tài)。

它的主要過程是：通信控制機(jī)從串行口收到控制臺(tái)發(fā)來的一串16進(jìn)制的查詢命令，它首先通過命令線向所有擴(kuò)音臺(tái)發(fā)出查詢1號(hào)臺(tái)開始命令，所有擴(kuò)音臺(tái)收到命令后從睡眠狀態(tài)中被喚醒，同時(shí)通信控制機(jī)通過語音數(shù)據(jù)線向右邊臨近的擴(kuò)音臺(tái)1號(hào)臺(tái)發(fā)送查詢命令（注意：是語音數(shù)據(jù)線而非命令線），1號(hào)臺(tái)從左邊的語音數(shù)據(jù)線收到命令后收集擴(kuò)音臺(tái)狀態(tài)數(shù)據(jù)（正常、閉鎖、故障、未啟用四種之一）后再通過左邊的語音數(shù)據(jù)線返還給通信控制機(jī)，通信控制機(jī)把1號(hào)臺(tái)狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)好后通過命令線向所有擴(kuò)音臺(tái)廣播查詢1完成命令。

1號(hào)臺(tái)隨后收到此命令，這時(shí)1號(hào)臺(tái)的查詢命令完成。接著1號(hào)臺(tái)通過命令線廣播查詢2號(hào)臺(tái)開始命令，然后同樣通過語音數(shù)據(jù)線發(fā)送和接受2號(hào)臺(tái)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并同時(shí)把它通過語音數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)送到通信控制機(jī)，接著通過命令線廣播查詢2完成命令。隨后2號(hào)臺(tái)收到后開始廣播查詢3號(hào)臺(tái)命令，如此遞推，一直到倒數(shù)第二臺(tái)擴(kuò)音臺(tái)，它向最后一臺(tái)擴(kuò)音臺(tái)發(fā)出查詢命令，之后返回的狀態(tài)數(shù)據(jù)中會(huì)包括一個(gè)END標(biāo)記（用FF表示），隨后倒數(shù)第二臺(tái)擴(kuò)音臺(tái)會(huì)通過命令線廣播查詢結(jié)束命令，由此表示查詢已到了最終的擴(kuò)音臺(tái)。隨著所有的狀態(tài)數(shù)據(jù)都通過語音數(shù)據(jù)線傳送到了通信控制機(jī)，通信控制機(jī)把它轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式后（4位16進(jìn)制數(shù)）轉(zhuǎn)送到控制臺(tái)，控制臺(tái)在終端上顯示所有擴(kuò)音臺(tái)的狀態(tài)，查詢結(jié)束。其中最后一臺(tái)擴(kuò)音臺(tái)未必是20號(hào)機(jī)，有可能為16號(hào)機(jī)，或者17號(hào)機(jī)，因此要以END標(biāo)示。如果通信控制或擴(kuò)音臺(tái)在通過語音數(shù)據(jù)線向下一臺(tái)擴(kuò)音臺(tái)發(fā)送查詢命令后，既沒有返回一般的狀態(tài)數(shù)據(jù)，也沒有返回包括END標(biāo)記的狀態(tài)數(shù)據(jù)，由此表示下一臺(tái)的擴(kuò)音臺(tái)線路出錯(cuò)，本機(jī)會(huì)通過命令線發(fā)送編號(hào)為下一臺(tái)擴(kuò)音臺(tái)的ERR，查詢結(jié)束，并發(fā)出告警。所有擴(kuò)音臺(tái)都通過命令線收到收到查詢結(jié)束命令后，隨即又進(jìn)入睡眠狀態(tài)，等待下一次的查詢過程。以上只詳述了查詢右邊所有擴(kuò)音臺(tái)的過程，查詢命令會(huì)同時(shí)掃描左邊所有擴(kuò)音臺(tái)，過程與右邊類似，不再贅述。

2.2 打點(diǎn)

打點(diǎn)主要是實(shí)現(xiàn)通信控制機(jī)或擴(kuò)音臺(tái)在按下“信號(hào)”按鈕后，所有通信控制機(jī)或擴(kuò)音臺(tái)廣播1KHz單音頻信號(hào)，隨后松開按鈕，廣播結(jié)束的過程。

N號(hào)擴(kuò)音臺(tái)的打點(diǎn)過程如下：N號(hào)擴(kuò)音臺(tái)按下“信號(hào)”按鈕，相應(yīng)的打點(diǎn)開關(guān)被接通，此擴(kuò)音臺(tái)被喚醒，并通過命令線廣播打點(diǎn)命令，讓其它所有擴(kuò)音臺(tái)和通信控制機(jī)做好打點(diǎn)的準(zhǔn)備，同時(shí)其它擴(kuò)音臺(tái)也被喚醒。接著N號(hào)擴(kuò)音臺(tái)的單片機(jī)控制它的語音編碼器發(fā)出1KHz的單音頻數(shù)字信號(hào)，此信號(hào)通過語音數(shù)據(jù)線分別向左和向右逐一傳送到各個(gè)擴(kuò)音臺(tái)和通信控制機(jī)，在所有的擴(kuò)音臺(tái)和通信控制機(jī)（包括N號(hào)機(jī)）收到單音頻數(shù)字信號(hào)后，把通過本機(jī)內(nèi)的語音編碼器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，通過功放放大后在喇叭上播放出來。當(dāng)需要停止此音頻播放時(shí)，松開“信號(hào)”按鈕，N號(hào)機(jī)的打點(diǎn)開關(guān)斷開，單片機(jī)隨即通知它的語音編碼器停止發(fā)出單音頻信號(hào)，接著所有的擴(kuò)音臺(tái)和通信控制機(jī)也不再通過語音數(shù)據(jù)線收到單音頻信號(hào)，據(jù)此所有的擴(kuò)音臺(tái)和通信控制機(jī)停止播放此單音頻信號(hào)，并回復(fù)到睡眠狀態(tài)，打點(diǎn)過程結(jié)束。

值得注意的是，在打點(diǎn)關(guān)閉過程中，N號(hào)機(jī)沒有使用命令線發(fā)送停止命令通知所有擴(kuò)音臺(tái)和通信控制機(jī)關(guān)閉打點(diǎn)音頻，而是關(guān)閉自身的語音傳輸線上的語音傳輸，使其它擴(kuò)音臺(tái)和通信控制機(jī)停止收到語音數(shù)據(jù)一段時(shí)間后，根據(jù)判斷自行停止播放打點(diǎn)音頻。這么做的原因是防止命令線發(fā)送的停止命令出錯(cuò)，從而使各擴(kuò)音臺(tái)和通信控制機(jī)永遠(yuǎn)無法收到命令，使廣播永遠(yuǎn)繼續(xù)下去；而利用語音數(shù)據(jù)線，則可以根據(jù)一段時(shí)間沒有收到語音數(shù)據(jù)的判斷，決定關(guān)閉音頻播放，這樣無論出錯(cuò)與否，都可以關(guān)閉打點(diǎn)功能，這是一種被動(dòng)式的停止過程。

2.3 通話

通話是實(shí)現(xiàn)通信控制機(jī)或擴(kuò)音臺(tái)按下“通話”按鈕，通過所有通信控制機(jī)或擴(kuò)音臺(tái)廣播語音信號(hào)，隨后松開按鈕，語音廣播結(jié)束的過程。

通話的主要流程與打點(diǎn)基本相同，區(qū)別就是通話的語音輸入由一個(gè)麥克風(fēng)輸入，然后語音信號(hào)被傳送至語音編碼器轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信號(hào)后進(jìn)行廣播，而打點(diǎn)的1kHz單音頻由語音編碼器自己發(fā)出后進(jìn)行廣播。

2.4 閉鎖

閉鎖按鈕包括閉鎖和解鎖兩種功能。閉鎖主要是在煤礦運(yùn)行時(shí)在擴(kuò)音臺(tái)按下“閉鎖”按鈕，通知控制臺(tái)，控制臺(tái)首先廣播預(yù)先錄制的語音提示，待播放完之后關(guān)閉所有的煤礦設(shè)備。如果需要解鎖的話，可以在10秒后長按“閉鎖”按鈕（大于3秒），控制臺(tái)收到后同樣廣播預(yù)先錄制的語音提示，之后重啟所有的煤礦設(shè)備。

閉鎖的過程主要如下：當(dāng)某個(gè)擴(kuò)音臺(tái)被按下“閉鎖”按鈕時(shí)，閉鎖命令通過命令線廣播至所有擴(kuò)音臺(tái)和通信控制機(jī)，所有擴(kuò)音臺(tái)從睡眠中被喚醒，隨后通信控制機(jī)（0號(hào)機(jī)）把閉鎖命令通過串行線上傳給控制臺(tái)（ARM板），命令中包括按下“閉鎖”按鈕的擴(kuò)音臺(tái)的編號(hào)，控制臺(tái)收到后隨即又通過下行串口向通信控制機(jī)傳送播放MP3錄音命令，通信控制機(jī)再把它通過命令線轉(zhuǎn)發(fā)給所有的擴(kuò)音臺(tái)，讓它們做好接收閉鎖的語音通知準(zhǔn)備。隨后控制臺(tái)播放預(yù)先錄制的MP3語音通知，此MP3音頻通過模擬音頻線傳送到通信控制機(jī)，接著通信控制機(jī)通過語音編碼器轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻，以和“打點(diǎn)”功能相同的方式通過數(shù)據(jù)線廣播出去?？刂婆_(tái)待語音通知播放完畢后通過繼電器關(guān)閉所有的煤礦設(shè)備，同時(shí)根據(jù)擴(kuò)音臺(tái)編號(hào)在它的終端上顯示發(fā)生事故的擴(kuò)音臺(tái)所在的節(jié)點(diǎn)位。

3 軟件編譯中的沖突

在這4種功能實(shí)現(xiàn)過程中，如何避免其中一種功能執(zhí)行過程中和其它功能的沖突，是一個(gè)值得考慮的問題。解決的方法為：在閉鎖、打點(diǎn)和信號(hào)三種按鈕之中任何一個(gè)按鈕被按下時(shí)，直到一個(gè)完整的流程執(zhí)行結(jié)束之前，系統(tǒng)不接受另外兩種按鈕的閉合功能，即另外兩種按鈕按下無任何反應(yīng)。這樣可以保證一個(gè)功能的完整執(zhí)行。若當(dāng)系統(tǒng)在執(zhí)行查詢功能時(shí)，閉鎖、打點(diǎn)和信號(hào)三種按鈕之中任何一個(gè)按鈕被按下，系統(tǒng)讓閉鎖、打點(diǎn)和信號(hào)功能等待，首先執(zhí)行查詢功能，待查詢功能完成之后，再返回執(zhí)行閉鎖、打點(diǎn)和信號(hào)功能。由于查詢功能的執(zhí)行時(shí)間非常短，小于0.1秒，其它功能的受到的延遲幾乎沒有影響。反之，若正在執(zhí)行閉鎖、打點(diǎn)和信號(hào)三種功能時(shí)，系統(tǒng)禁止查詢，待其它功能完成后，查詢開始。

4 結(jié)束語

通過通信控制機(jī)和擴(kuò)音臺(tái)流程的分析，可以依據(jù)設(shè)計(jì)需求，提出實(shí)現(xiàn)方案，進(jìn)行相應(yīng)的軟件編譯。軟件的編譯使用了VC++6.0軟件中的MSComm控件，對(duì)于關(guān)鍵的改變靜態(tài)對(duì)話框顏色的功能則使用了一個(gè)自定義的SendMessage消息，通過改變對(duì)話框的三原色的RGB值來實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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