【正文】 25 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設計 軟件總體系統(tǒng)設計 根據設計的要求可畫出 軟件設計 流程圖，如圖 31 所示 圖 31 總體流程圖 各模塊軟件設計 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計的核心，其作用是管理協調子模塊，使子模塊按照設計的流程工作。 主控模塊設計 主控模塊是軟件設計的核心，在工作的時候首先對數據緩沖區(qū)和串口部分進行初始化，然后協調各子模塊進行工作。本設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的溢出進行設定，設置為 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 讀取預設值 是否有異常 聲光報警 掃描外設端口 自動控制滴速 電動機正反轉 結束 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書 （ 論 文 ） 26 器 1的初始值設定為 248（ 0E8）。因為串口數據通信過程中的發(fā)送和接受都必須通過中斷來進行實現，因此還必須設定串口的中斷工作方式；另一方面是對外部中斷 0的設置，在輸液監(jiān)控系統(tǒng)中，每當 有液滴下落時，液滴檢測電路就會將其產生的電信號捕捉，送到信號整形與 A/D轉換電路中，最后產生一個數字脈沖，送至單片機內部使之產生一個外部中斷 ，需要開啟外部中斷 0，且將其設置在電平觸發(fā)模式，以及用于技術的 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。這種算法用于除法操作，而且當點滴速度較快時，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，可以實時的測量當前的點滴的速度變化率，適合在調整速度使用。方式二：以單位時間記錄點滴數。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不是完整的點滴數目，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，這樣可以得到比較好的精度。 在本系統(tǒng)設計中采用兩者結合的方法進行測量。 以點滴為單位，同時記錄單位時間內的點滴數，通過對多個點滴測量計算出點滴速度。實現原理如圖 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，將計數器存儲內容讀出，再將計數器清零作為記錄脈沖信號的初始值計為 COUNT=0，當定時器到達 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 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書 （ 論 文 ） 27 即為 COUNT=1，另外設定計數器 COUNT=1記錄檢測到的脈沖信號個數，設定計數器COUNT=1的存儲單元為 10，這樣可以通過循環(huán)存儲脈沖個數。在定時器 COUNT=1中的5個相鄰脈 沖信號點（設起始脈沖點是 x,此時對應的計數器 COUNT值是 n1，第 5個脈沖點是 x+5,此時對應的計數器 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 報警模塊設計 查詢液滴有無及液滴過慢時的報警模 塊程序設計主要是依靠 3s定時中斷來實現的。根據前面的分析，輸液過程中滴下的液滴數量是通過程序 INT0所傳過來的信號邊緣進行檢測計數的，在程序中利用對 R4加 1來實現對液滴計數。因此，只要在 3s內有液滴滴下 R4的值就一定會改變，在正常的輸液情況下在 3s的時間內 R4的值是一定會改變的。因此，就通過判斷 3s內 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 R4的值有變化時就說明 3s內有液滴滴下；當 R4的值沒有變化時就說明 3s內沒有液滴滴下，給報警標志位置 1，并把單片機的 1和 0， 使它們分別驅動蜂鳴器和發(fā)光二極管進行聲光報警。 在本設計中出現以下情況時報警： ，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 電動機反轉 是 數碼管顯示 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 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。 當出現以上幾種情況時單片機的 高電平，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 報警軟件設計 定時、中斷入口 判斷 3 秒內是否有液滴 數據處理 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 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書 （ 論 文 ） 29 第 4 章 綜合 PCB 制作 硬件的調試主要體現在傳感器調制信號的確定，只有選擇占空比合適的調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，經過反復調試，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。 通過原理圖的設計，可畫出 PCB圖 41 圖 41 PCB圖 仿真調試 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試，采用了自上而下的調試方法，即先單獨調試好每一項功能，然后再連接成一個完整的系統(tǒng)調試，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 術學 院 畢業(yè)設計說 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的圖標。 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)進行調試，這個過程可能會重復多次。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調試 PROTEUS ISIS 是英國 Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實務仿真軟件。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。實現了單片機仿真和 SPICE電路仿真相集合。具有模擬電路仿真。數字電路仿。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。提供軟件調試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速，單步，設置斷點。 和調試環(huán)境功能，同時可以觀察各個變量。寄存器。等的當前 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術學 院 畢業(yè)設計說 明 書 （ 論 文 ） 31 狀態(tài)。同時支持第三方軟件。編譯和調試環(huán)境。具有強大的原理圖繪制功能。總之 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