专利名称：防静电腕带佩戴状况集中监测器的制作方法
技术领域：
本发明属于涉及一种防静电手腕带佩戴状态监测器。
背景技术：
对电子产品生产企业而言，静电防护系统是企业生产系统的基础性工程，是产品高可靠性的保障。鉴于微电子器件对静电的敏感性，为确保微电子器件在生产、调试、安装等工作过程中的可靠性，必须在各个环节对其采取静电防护技术措施，以保证产品的高质量品质。
人体在工作中与身体以外的物体相接触或自身衣物间的摩擦，会在人体上产生静电，引起人体带电。总之，人体会通过各种途径带上静电。当人体积累了一定静电后，其瞬时电位幅值可达到2～4kV以上，如果这样的电位加到电子器件上，对电子器件的危害是极其严重的，如造成半导体器件的击穿，仪器设备的误动作等等。目前，电子产品生产企业为了防止人体静电普遍采用的方法是，要求操作人员必须穿防静电工作服和佩戴防静电手腕带，有时还佩戴防静电脚腕带。
在电子产品生产中，操作人员不佩戴防静电腕带，佩戴不正确，腕带接触不良，腕带连接线断裂等现象时有发生，对电子产品正常生产带来巨大的隐患。于是市场上推出了防静电腕带佩戴状况监测器产品。目前的防静电腕带佩戴状况监测器产品仅是一个防静电腕带连接一个独立防静电手腕带佩戴状态监测器。当生产车间大，操作人员分散时，管理人员无法同时监测所有操作人员防静电腕带的佩戴状况，对及时有效的全面管理生产带来许多不便。
发明内容
本实用新型提供一种基于单片机主从通信模式的防静电腕带佩戴状况集中监测器，同时监测分布于生产现场的操作人员防静电腕带佩戴状况，及时锁定防静电腕带佩戴不正常的生产操作岗位，以解决上述难题。
本实用新型的防静电腕带佩戴状况集中监测器，包括通过RS485串行通信接口进行通信的一台上位机和多台下位机及其外围电路，其特征在于，上位机上至少设置有一组RS485串行通信接口，其每组RS485串行通信接口上分别链接有0台或多台下位机，下位机位于各个生产操作岗位防静电腕带佩戴状况的监测点上，每台下位机具有唯一的地址，由上位机通过RS485串行通信接口，对选定的监测点进行巡检；下位机带有A/D模数转换器，其外围电路包括反映防静电腕带佩戴状况的静电电位预处理电路，该预处理电路的电位值经过下位机的A/D模数转换后，产生防静电腕带佩戴状态值；当上位机对相应的下位机巡检时，由下位机将防静电腕带佩戴状态值发送到上位机。
本实用新型的下位机可以独立输出防静电腕带的佩戴状态信号，而上位机则可以集中输出防静电腕带佩戴状态信号。下位机根据防静电腕带佩戴状况值，在监测点处控制显示装置显示佩戴状况并判断是否报警；由上位机根据收到的各个监测点的防静电腕带佩戴状态值，进行佩戴状况集中显示和做出是否报警的判断。
本实用新型的有益效果是(1)采用本实用新型提供的防静电腕带佩戴状况集中监测器，可以使管理人员同时监测所有操作人员防静电腕带的佩戴状况，实现及时有效的生产全面管理；(2)采用双绞线连接的RS485串行通信接口技术实现集中监测功能，具有抗干扰能力强、布线简单、扩展容易的特点；(3)下位机可以独立于上位机工作，提高了系统可靠性。
图1为上位机内部结构及上位机与256个下位机间的连接结构框图图2为上位机通信部分原理图图3为下位机内部结构框图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
本实用新型的防静电腕带佩戴状况集中监测器由一台上位机和多台下位机构成，上、下位机中的单片机均采用MICROSHIP公司生产的PIC16F73芯片。上、下位机间的联系是基于主从通信模式，每台下位机具有唯一的地址，上位机主动查询具有唯一地址下位机，下位机将本机的防静电腕带佩戴状况上传给上位机，实现对多个生产操作岗位防静电腕带佩戴状况的远程集中监测。
图1给出了上位机内部结构及上位机与256个下位机间的连接结构框图。防静电腕带佩戴状况集中监测器由一台上位机和多台下位机两部分构成。
1.上位机的功能主要包括设定、通信、显示及报警。
①设定部分。采用PIC16F73单片机的RB0端口以及RB4～RB7端口的中断功能，将这5个端口接上拉电阻和按键，按键另一端与地相连。这样一旦按下按键，RB口电平将由高变低，从而引起RB口或外部中断。可通过查询RB口电平变化来区分是哪个按键引起的中断，从而实现对需要监测的生产操作岗位的选择，并且将设定的内容存储到外部I2C总线串行E2PROM存储器中。
②通信部分。通信部分的原理图如图2所示。采用RS485串行通信接口的通信协议。由于下位机数很多，并且考虑到MAX487芯片的驱动能力，上位机共设置了8组RS485串行通信接口。将8片MAX487芯片的接收器输出端RX、驱动器输入端TX和接收器/驱动器使能端RT分别通过3片CD4051八选一多路模拟开关芯片与PIC16F73单片机相应的RC7/RX、RC6/TX、RC5相连。由PIC16F73单片机的输出引脚RC1、RC0、RB1分别与8片CD4051八选一多路模拟开关芯片的地址引脚A、B、C相连。由A、B、C的地址决定PIC16F73与8组中的某一组进行RS485串行通信。考虑到电子生产企业规模的大小，还特意设置选择生产操作岗位组数范围的三位拨码开关，三位拨码开关的一端各连接上拉电阻后与PIC16F73单片机的输入引脚RA0、RA1、RA2相连，三位拨码开关的另一端与地相连。拨码开关不拨通时输入引脚为高电平，拨通时输入引脚为低电平。根据事先设定好的RA0、RA1、RA2端口拨码开关的状态，决定CD4051地址范围(000B～111B)，从而决定上位机监测生产操作岗位组数的范围(1～8)。这样便可以通过改变拨码开关的状态，来适应不同的生产规模。
③显示部分。采用三个7段位LED数码管显示生产操作岗位号；使用一个三色LED，在设定时，用于显示需要监测的生产操作岗位监测点设定情况绿色表示需要监测，红色表示不需要监测。采用级连的方法布置由生产规模决定的多个三色LED，每个三色LED都对应一个固定的生产操作岗位，用于显示每个固定的生产操作岗位防静电腕带佩戴状况正常时，显示绿色；操作现场暂时离岗并已在下位机做了设定的，显示黄色；不正常时，显示红色。同时还设有报警蜂鸣器，当任一生产操作岗位监测点出现不正常情况，蜂鸣器鸣叫报警。利用多片级连的CD4094串行移位寄存器驱动，一片CD4094可以驱动8段LED。使用多片级连方式工作的CD4094串行移位寄存器来驱动，可以很方便的电子产品生产企业的现场规模灵活增减LED显示部分。
2.下位机内部结构框图如图3所示。下位机的功能主要是当防静电腕带非正常使用而出现悬浮现象，或生产操作岗位电位过高，便能自动检测出来，三色LED红、黄、绿交替闪烁，同时蜂鸣器报警。正常时三色LED显示绿色。当上位机RS485串行通讯查询到相应的下位机时，将下位机所处操作岗位防静电腕带佩戴状况上传到上位机，实现防静电腕带佩戴状况集中监测。
下位机的单片机采用MICROSHIP公司生产的PIC16F73芯片，RS485串行通信接口芯片采用MAXIM公司生产的MAX487芯片。下位机的地址通过5位的拨码开关设定，共可以设置32个地址，正好满足将工作现场的256个生产操作岗位分为8组，每组32个操作岗位的地址空间。利用PIC16F73芯片内集成了A/D转换器结构，对下位机防静电腕带佩戴状况及腕带静电电位模拟量预处理电路输出的电位的进行A/D采集。根据模数转换结果，判断腕带佩戴是否正常，然后通过三色LED指示灯进行相应的显示和是否报警。防静电腕带佩戴状况正常时，LED显示绿色；操作现场操作人员暂时离岗时，可以在下位机通过开关做“离岗”设定，则LED显示黄色；不正常时，LED红、黄、绿三色交替闪烁，同时蜂鸣器报警，及时提示现场操作人员纠正不当行为。
防静电腕带通过插头直接与下位机现场防静电腕带佩戴状态监测器连接。下位机有一接线端接到防静电地线上。防静电腕带插头与“地”之间有等效串接1MΩ的电阻。这样做是为了防止静电泄漏速度过快、泄漏电流过大对静电敏感器件造成损坏。它与防静电腕带与生产设备和仪器的“硬接地”不同，串接1MΩ电阻就确保对“地”泄放电流被限制在5mA以下。这种接地方式称为“软接地”，这也是为操作安全所设计。如果操作人员在静电防护系统中，不小心触及到220V工业电压，由于有1MΩ电阻的限流作用，也不会带来危险。
下位机现场防静电腕带佩戴状态监测器可以不与上位机通讯连接而单独使用。
权利要求1.一种防静电腕带佩戴状况集中监测器，包括通过RS485串行通信接口进行通信的一台上位机和多台下位机及其外围电路，其特征在于，上位机上至少设置有一组RS485串行通信接口，其每组RS485串行通信接口上分别链接有零台或多台下位机，下位机位于各个生产操作岗位防静电腕带佩戴状况的监测点上，每台下位机具有唯一的地址，由上位机通过RS485串行通信接口，对选定的监测点进行巡检；下位机带有A/D模数转换器，其外围电路包括反映防静电腕带佩戴状况的静电电位预处理电路，该预处理电路的电位值经过下位机的A/D模数转换后，产生防静电腕带佩戴状态值；当上位机对相应的下位机巡检时，由下位机将防静电腕带佩戴状态值发送到上位机。
2.根据权利要求1所述的防静电腕带佩戴状况集中监测器，其特征在于，下位机根据防静电腕带佩戴状况值，在监测点处控制显示装置显示佩戴状况并判断是否报警；由上位机根据收到的各个监测点的防静电腕带佩戴状态值，进行佩戴状况集中显示和做出是否报警的判断。
专利摘要本实用新型涉及的基于单片机主从通信模式的防静电腕带佩戴状况集中监测器，包括通过RS485串行通信接口进行通信的一台上位机和多台下位机及其外围电路，上位机上设置有多组RS485串行通信接口，其上分别链接有多台下位机，下位机位于各个生产操作岗位防静电腕带佩戴状况的监测点上，每台下位机具有唯一的地址，由上位机通过RS485串行通信接口，对选定的监测点进行巡检；下位机监视防静电腕带佩戴状态；当上位机对相应的下位机巡检时，由下位机将防静电腕带佩戴状态发送到上位机。采用本实用新型提供的防静电腕带佩戴状况集中监测器，可以使管理人员同时监测所有操作人员防静电腕带的佩戴状况，实现及时有效的生产全面管理。
文档编号G01R29/24GK2831146SQ200520027758
公开日2006年10月25日 申请日期2005年10月11日 优先权日2005年10月11日
发明者陈益广, 王晓远, 沈勇环 申请人:天津大学