電子看板是看板管理和以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主的信息技術(shù)相結(jié)合的一和管理工具。最初是豐田汽車公司于20世紀(jì)50年代從超級(jí)市場的運(yùn)行機(jī)制中得到啟示，作為一種生產(chǎn)、運(yùn)送指令的傳遞工具而被創(chuàng)造出來的。

傳統(tǒng)的管理看板放在生產(chǎn)線上，實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)線相關(guān)信息一目標(biāo)產(chǎn)量、實(shí)際產(chǎn)量、合格率等。通過看板，管理者、生產(chǎn)者只要通過看板所表示的信息，就可知道流水線的各項(xiàng)生產(chǎn)情況。管理者根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的情況反映，對(duì)下線進(jìn)行整個(gè)生產(chǎn)調(diào)度和協(xié)調(diào)發(fā)布指令的系統(tǒng)。指令越是及時(shí)，越有針對(duì)性，那么其生產(chǎn)線每個(gè)環(huán)節(jié)的配合就更加默契，更有效率。筆者給出一種新型電子看板，除了傳統(tǒng)看板功能外，增加了刷卡認(rèn)證、視頻監(jiān)控、語音通話功能。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 看板系統(tǒng)

匯總看板PC機(jī)，安裝Windows操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫。分布在各個(gè)工作組的電子看板硬件采用了以arm2440為CPU的開發(fā)板。主頻400 MHz,軟件為linux操作系統(tǒng)。開發(fā)板上帶有128 M ram、64M Flash、聲卡、usbhost、串口等接口。

嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成參見圖2所示。

圖2 嵌入式開發(fā)板硬件結(jié)構(gòu)圖

無線網(wǎng)卡采用了rt3070無線網(wǎng)卡接入：USB接口。攝像頭為USB接口。嵌入式系統(tǒng)帶有聲卡、串口等接口。其中串口和IC卡讀卡器相連，獲取IC卡信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到上位機(jī)，通過數(shù)據(jù)庫信息認(rèn)證并記錄相應(yīng)時(shí)間。

各個(gè)組根據(jù)距離遠(yuǎn)近布置無線網(wǎng)絡(luò)。如圖3所示，實(shí)線部分為工廠有線網(wǎng)絡(luò)，虛線部分為無線網(wǎng)絡(luò)。

圖3 網(wǎng)絡(luò)布線圖

下位機(jī)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、視頻實(shí)時(shí)向匯總看板傳輸，并可以通過聲卡傳送實(shí)時(shí)聲音數(shù)據(jù)。

2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

語音傳輸采用單聲道，16位，8 000 Hz采樣頻率，每秒采集數(shù)據(jù)16 k.上位機(jī)程序使用delphi編寫，調(diào)用windowsAPI-WaveInOpen函數(shù)打開設(shè)備。并設(shè)置：

調(diào)用waveInAddBuffer獲取聲音數(shù)據(jù)，得到的聲音數(shù)據(jù)采用自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制。該算法中對(duì)量化步長的調(diào)整使用了簡單的映射方法，對(duì)于一個(gè)輸入的PCM值X(n)，將其與前一時(shí)刻的X(n-1)預(yù)測值做差值得到d(n)，然后根據(jù)當(dāng)前的量化步長對(duì)d(n)進(jìn)行編碼，再用此sample點(diǎn)的編碼值調(diào)整量化步長，同時(shí)還要得到當(dāng)前sample點(diǎn)的預(yù)測值供下一sample點(diǎn)編碼使用。通過此算法可將樣點(diǎn)編碼成4bit的碼流，一個(gè)符號(hào)位和3個(gè)幅度位。該算法編解碼簡單只進(jìn)行相減、查表運(yùn)算。對(duì)CPU要求不高。

壓縮的數(shù)據(jù)通過idudpclient控件傳輸。參考代碼如下：

idudpclient 1.host:=IP

idudoclient 1.PORT:=PORT

idudoclient 1.SendBuffer

idudpclient控件brodcastenable屬性可以打開廣播。采用廣播方式，所有下位機(jī)都可以接收到上位機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)包。

Delphi使用IdUDPServer控件監(jiān)聽端口讀取下位機(jī)聲音數(shù)據(jù)，解碼調(diào)用waveOutOpen()，waveOutPrepareHeader()，wave()utWrit()播放聲音。程序流程參如圖4所示。

圖4 上位機(jī)聲音采集及傳輸流程圖

3 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

下位機(jī)為分布在生產(chǎn)線或者車間內(nèi)的管理看板。采用linux操作系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)下把硬件作為一個(gè)設(shè)備文件。文件位于dev目錄下，文件名為dsp,讀取聲音使用read函數(shù)，播放使用write函數(shù)。下位機(jī)軟件同樣啟動(dòng)兩個(gè)線程一個(gè)監(jiān)聽相應(yīng)的端口獲取壓縮后的聲音數(shù)據(jù)并解壓播放，另外一個(gè)線程采集聲卡數(shù)據(jù)壓縮后傳送。

1)首先打開設(shè)備文件：

fd=open("/dev/dsp",oflag);設(shè)置采樣位數(shù)、頻率等。

2)建立線程1:pthread_create.

建立udp網(wǎng)絡(luò)連接sockfd()

讀取聲卡：

read(fd,inbuf,sizeof(inbuf));

3)adpcm編碼并傳輸

4)建立線程2

建立udp網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)聽端口，獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，解壓縮。

寫入聲卡設(shè)備：

write(fd,outbuf,sizeof(outbuf));

程序流程參如圖5所示。

圖5 下位機(jī)程序框圖

結(jié)論

通過實(shí)踐，新型管理看板能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的反映現(xiàn)場的情況。改善了生產(chǎn)及管理信息傳遞性，并且改善了傳統(tǒng)監(jiān)控的模式，看板安裝方便，無須考慮布線可以根據(jù)已有的無線路由自適應(yīng)組網(wǎng)。此外聲音廣播及上下位機(jī)實(shí)時(shí)語音通話方便了管理人員及操作人員。