【正文】 25 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件總體系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)設(shè)計的要求可畫出 軟件設(shè)計 流程圖，如圖 31 所示 圖 31 總體流程圖 各模塊軟件設(shè)計 監(jiān)控系統(tǒng)程序有若干個子程序和一個主程序組成，其中主程序模塊是軟 件設(shè)計的核心，其作用是管理協(xié)調(diào)子模塊，使子模塊按照設(shè)計的流程工作。 主控模塊設(shè)計 主控模塊是軟件設(shè)計的核心，在工作的時候首先對數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和串口部分進行初始化，然后協(xié)調(diào)各子模塊進行工作。本設(shè)計的初始化包括兩個方面，一個是對串口進行初始化，讓串口工作在方式 1，波特率則由定時器 T1的溢出進行設(shè)定，設(shè)置為 122bit/s，并處于允許接受的狀態(tài)。單片機外圍電路中使用頻率為 ，需將定時LED 顯示 開始 SFR 初始化 由 EEPROM 讀取預(yù)設(shè)值 是否有異常 聲光報警 掃描外設(shè)端口 自動控制滴速 電動機正反轉(zhuǎn) 結(jié)束 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 26 器 1的初始值設(shè)定為 248（ 0E8）。因為串口數(shù)據(jù)通信過程中的發(fā)送和接受都必須通過中斷來進行 實現(xiàn)，因此還必須設(shè)定串口的中斷工作方式；另一方面是對外部中斷 0的設(shè)置，在輸液監(jiān)控系統(tǒng)中，每當(dāng)有液滴下落時，液滴檢測電路就會將其產(chǎn)生的電信號捕捉，送到信號整形與 A/D轉(zhuǎn)換電路中，最后產(chǎn)生一個數(shù)字脈沖，送至單片機內(nèi)部使之產(chǎn)生一個外部中斷 ，需要開啟外部中斷 0，且將其設(shè)置在電平觸發(fā)模式，以及用于技術(shù)的 R4寄存器清零。流程圖如圖 32 圖 32 主控程序 點滴速度測量模塊設(shè)計 點滴速度可以有以 下兩種方法進行測量 。方法一：以時間間隔為單位，記錄點滴的時間，用 60除以點滴單位時間就可以得到每分鐘的點滴數(shù)。這種算法用于除法操作，而且當(dāng)點滴速度較快時，測量誤差較大，因為測量單位點滴時間的誤差會被 60秒這樣大的時間單位放大。但此法在修正點滴速度時，可以實時的測量當(dāng)前的點滴的速度變化率，適合在調(diào)整速度使用。方式二：以單位時間記錄點滴數(shù)。通過簡單的乘法就可以計算出點滴速度，但此法也存在單位時間內(nèi)不是完整的點滴數(shù)目，從而存在一定的測量誤差。但是此法在點滴速度恒定的情況下，可以采用多個單位時間求平均值，從而求得單 位時間的平均點滴數(shù)，這樣可以得到比較好的精度。 在本系統(tǒng)設(shè)計中采用兩者結(jié)合的方法進行測量。以點滴為單位，同時記錄單位時間內(nèi)的點滴數(shù)，通過對多個點滴測量計算出點滴速度。實現(xiàn)原理如圖 使用定時器 T1定時 200us,但檢測到第一個到來的脈沖信號時，程序進行中斷處理，將計數(shù)器存儲內(nèi)容讀出，再將計數(shù)器清零作為記錄脈沖信號的初始值計為 COUNT=0，當(dāng)定時器到達 200us時，程序中斷檢測輸入信號是否有脈沖信號到來，同時計數(shù)器加 1開始 初始化 有無中 斷 循環(huán)處理 定時中斷 有 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 27 即為 COUNT=1，另外設(shè)定計數(shù)器 COUNT=1記錄檢測到的脈沖信號個數(shù)，設(shè)定計數(shù)器COUNT=1的存儲單元為 10，這樣可以通過循環(huán)存儲脈沖個數(shù)。在定時器 COUNT=1中的5個相鄰脈沖信號點（設(shè)起始脈沖點是 x,此時對應(yīng)的計數(shù)器 COUNT值是 n1，第 5個脈沖點是 x+5,此時對應(yīng)的計數(shù)器 COUNT值是 n2）這樣就能計算出 5個脈沖點所需要的時間為： t=（ n2n1） X200us,進而得到相鄰脈沖信號時間間隔的平均值 T=t/5,這樣就可以得到點滴速度： v=60s/T=1500/（ n2n1）。根據(jù)上面的理論分析和計算，得到點滴速度測量的程序框圖如圖 33循環(huán)處理部分 : 圖 33 點滴速度模塊 報警模塊設(shè)計 查詢液滴有無及液滴過慢時的報警模塊程序設(shè)計主要是依靠 3s定時中斷來實現(xiàn)的。根據(jù)前面的分析，輸液過程中滴下的液滴數(shù)量是通過程序 INT0所傳過來的信號邊緣進行檢測計數(shù)的，在程序中利用對 R4加 1來實現(xiàn)對液滴計數(shù)。因此，只要在 3s內(nèi)有液滴滴下 R4的值就一定會改變，在正常的輸液情況下在 3s的時間內(nèi) R4的值是一定會改變的。因此，就通過判斷 3s內(nèi) R4的值是否變化，來判斷在這 3s的時間間隔中是否有液滴滴下，當(dāng) R4的值有變化時就說明 3s內(nèi)有液滴滴下；當(dāng) R4的值沒有變化 時就說明 3s內(nèi)沒有液滴滴下，給報警標(biāo)志位置 1，并把單片機的 1和 0，使它們分別驅(qū)動蜂鳴器和發(fā)光二極管進行聲光報警。 在本設(shè)計中出現(xiàn)以下情況時報警： ，這時最后一滴液體以后沒有液滴滴下時沒有液滴滴下時，這時相當(dāng)于兩滴液體的間隔為無窮大，即遠遠大于 4s的定時，這時 R4的值就不會變化，也會報警。 是 是 中 斷 K3 按鍵是否按下 液滴速度顯示 K1 按鍵是否按下 K2 按鍵是否按下 電動機正轉(zhuǎn) 電動機反轉(zhuǎn) 是 數(shù)碼管顯示 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 28 ，這時中斷前的一滴液滴后也沒有液滴滴下它和第一種情況的當(dāng)輸液成功完成時相同，這時 R4的值也不會變化，也報警。 ，即兩液滴之間的時間 間隔超過 3s，這時 R4的值也不會變化，也報警。 當(dāng)出現(xiàn)以上幾種情況時單片機的 ，蜂鳴器進入工作狀態(tài)開始鳴叫，提醒病人輸液以輸完或有意外發(fā)生。其他情況下，也就是兩液滴之間的時間間隔小于 3s時為正常工作，單片機的 ，蜂鳴器停止。程序流程圖如圖 34 圖 34 報警軟件設(shè)計 定時、中斷入口 判斷 3 秒內(nèi)是否有液滴 數(shù)據(jù)處理 外部中斷1 返回 外部中斷 1 報警 外部中斷 1 報警 有 無 有 無 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 29 第 4 章 綜合 PCB 制作 硬件的調(diào)試主要 體現(xiàn)在傳感器調(diào)制信號的確定，只有選擇占空比合適的調(diào)制信號才能保證紅外管發(fā)出的信號透過滴過滴斗檢測到水滴，經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，確定占空比在 1:5左右效果最佳。為了排除噪聲干擾，我們采取一些抗干擾措施，如引線盡量短，減少交叉，對紋波的地方加濾波電容，調(diào)試表明，這些措施對消除某些引腳上的“毛刺”及噪聲起到很好的效果。 通過原理圖的設(shè)計，可畫出 PCB圖 41 圖 41 PCB圖 仿真調(diào)試 本系統(tǒng)的軟件部分，全部采用 C 語言編寫，除去語法錯誤和邏輯錯誤后，通過直接下載到單片機來具體調(diào)試，采用了自上而下的調(diào)試方法，即先單 獨調(diào)試好每一項功能，然后再連接成一個完整的系統(tǒng)調(diào)試，這樣保證了軟件編寫的正確性和可行性。 打開 Keil 新建工程文件，然后添加源程序文件，在工程中直接新建源程序文件，輸入源程序，并將后綴名改成“ .c”。 把源程序全部錄入后，先粗略的檢查一遍，主要改正明顯的各種錯誤，這樣可以減少之后的修改工作量。接著 Options for Target “ Target 1” ，點擊 Output ，勾選 Create Hex 那個選項，一邊生成可執(zhí)行的文件。然后點擊 Project菜單下的 Built Target 命令然后再進行編 譯、連接，形成目標(biāo)文件。編譯、連接用 Project87 65321112121 21 21 212121212121 22112312123 4561 3 5 7 9 112 4 6 8 10 1287654321921212121212121212121212 12 12 12 11413121110987 6 5 4 23 1116215314413512611710895 4 3 2 123123123123123121121212122121212 1 2112121221212121212121212121212121212 121403938373635343332313029282726252423222120191817161514131211109876543212134 56788765432134211212 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 30 菜單下的 Built Target 命令（或快捷鍵 F7），也可以直接點擊工具欄中相對應(yīng)的圖標(biāo)。 編譯、連接時，如果程序存在語法有錯，則不會通過編譯，并在下面的信息窗口給出相應(yīng)的出錯提示信息，其中錯誤是一定得改正的，警告可以忽略，當(dāng)然沒有警告是最好的。雙擊下面顯示錯誤信息的那一行，可以直接定位錯誤所在的行，用戶可以方便的對程序進行修改。修改后再編譯、連接，繼續(xù)進行調(diào)試，這個過程可能會重復(fù)多次。如果沒有任何語法上的錯誤，則編譯、連接成功，并且信息窗口給出提示信息，如 圖 42所示 . 圖 42 keil調(diào)試 PROTEUS ISIS 是英國 Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實務(wù)仿真軟件。它運行于Windows操作系統(tǒng)上 ， 可以仿真分析 ， 各種模擬器件。和集成電路。該軟件的特點是。實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE電路仿真相集合。具有模擬電路仿真。數(shù)字電路仿。單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)仿真。 Rs232動態(tài)仿真、 spi調(diào)試器。鍵盤和 lcd系統(tǒng)仿真的共嫩那個，目前具有支持的單片機的類型有 68000系列、 8051系列、 avr系列 .pic12系列 .pic16系列 .Z80系列 .hc11系列以及各種外圍芯片。提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速，單步，設(shè)置斷點。和調(diào)試環(huán)境功能，同時可以觀察各個變量。寄存器。等的當(dāng)前 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （ 論 文 ） 31 狀態(tài)。同時支持第三方軟件。編譯和調(diào)試環(huán)境。具有強大的原理圖繪制功能?？傊?giant軟件是一款集單片機和 spice分析于一身的仿真軟件 ， 功能及其強大。 將編寫好的 keil程序加載到 PROTEUS ISIS中，仿真，驗證原理的正確性。仿真如圖 43所示 圖 43 仿真 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計說 明 書 （