【正文】 25 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件總體系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求可畫出 軟件設(shè)計(jì) 流程圖，如圖 31 所示 圖 31 總體流程圖 各模塊軟件設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng)程序有若干個(gè)子程序和一個(gè)主程序組成，其中主程序模塊是軟件設(shè)計(jì)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(jì)的流程工作。 主控模塊設(shè)計(jì) 主控模塊是軟件設(shè)計(jì)的核心，在工作的時(shí)候首先對(duì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和串口部分進(jìn)行初始化，然后協(xié)調(diào)各子模塊進(jìn)行工作。本設(shè)計(jì)的初始化包括兩個(gè)方面，一個(gè)是對(duì)串口進(jìn)行初始化，讓串口工作在方式 1，波特率則由定時(shí)器 T1的溢出進(jìn)行設(shè)定，設(shè)置為 122bit/s，并處于允許接受的狀態(tài)。單片機(jī)外圍電路中使用頻率為 ，需將定時(shí)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(bào)警 掃描外設(shè)端口 自動(dòng)控制滴速 電動(dòng)機(jī)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(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 26 器 1的初始值設(shè)定為 248（ 0E8）。因?yàn)榇跀?shù)據(jù)通信過程中的發(fā)送和接受都必須通過中斷來進(jìn)行實(shí)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(duì)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(shí)，液滴檢測(cè)電路就會(huì)將其產(chǎn)生的電信號(hào)捕捉，送到信號(hào)整形與 A/D轉(zhuǎn)換電路中，最后產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字脈沖，送至單片機(jī)內(nèi)部使之產(chǎn)生一個(gè)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(diǎn)滴速度測(cè)量模塊設(shè)計(jì) 點(diǎn)滴速度可以有以下兩種方法進(jìn)行測(cè)量 。方法一：以時(shí)間間隔為單位，記錄點(diǎn)滴的時(shí)間，用 60除以點(diǎn)滴單位時(shí)間就可以 得到每分鐘的點(diǎn)滴數(shù)。這種算法用于除法操作，而且當(dāng)點(diǎn)滴速度較快時(shí)，測(cè)量誤差較大，因?yàn)闇y(cè)量單位點(diǎn)滴時(shí)間的誤差會(huì)被 60秒這樣大的時(shí)間單位放大。但此法在修正點(diǎn)滴速度時(shí)，可以實(shí)時(shí)的測(cè)量當(dāng)前的點(diǎn)滴的速度變化率，適合在調(diào)整速度使用。方式二：以單位時(shí)間記錄點(diǎn)滴數(shù)。通過簡(jiǎn)單的乘法就可以計(jì)算出點(diǎn)滴速度，但此法也存在單位時(shí)間內(nèi)不是完整的點(diǎn)滴數(shù)目，從而存在一定的測(cè)量誤差。但是此法在點(diǎn)滴速度恒定的情況下，可以采用多個(gè)單位時(shí)間求平均值，從而求得單位時(shí)間的平均點(diǎn)滴數(shù)，這樣可以得到比較好的精度。 在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用兩者結(jié)合的方法進(jìn)行測(cè)量。 以點(diǎn)滴為單位，同時(shí)記錄單位時(shí)間內(nèi)的點(diǎn)滴數(shù)，通過對(duì)多個(gè)點(diǎn)滴測(cè)量計(jì)算出點(diǎn)滴速度。實(shí)現(xiàn)原理如圖 使用定時(shí)器 T1定時(shí) 200us,但檢測(cè)到第一個(gè)到來的脈沖信號(hào)時(shí)，程序進(jìn)行中斷處理，將計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)內(nèi)容讀出，再將計(jì)數(shù)器清零作為記錄脈沖信號(hào)的初始值計(jì)為 COUNT=0，當(dāng)定時(shí)器到達(dá) 200us時(shí)，程序中斷檢測(cè)輸入信號(hào)是否有脈沖信號(hào)到來，同時(shí)計(jì)數(shù)器加 1開始 初始化 有無(wú)中 斷 循環(huán)處理 定時(shí)中斷 有 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 27 即為 COUNT=1，另外設(shè)定計(jì)數(shù)器 COUNT=1記錄檢測(cè)到的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)，設(shè)定計(jì)數(shù)器COUNT=1的存儲(chǔ)單元為 10，這樣可以通過循環(huán)存儲(chǔ)脈沖個(gè)數(shù)。在定時(shí)器 COUNT=1中的5個(gè)相鄰脈 沖信號(hào)點(diǎn)（設(shè)起始脈沖點(diǎn)是 x,此時(shí)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器 COUNT值是 n1，第 5個(gè)脈沖點(diǎn)是 x+5,此時(shí)對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)器 COUNT值是 n2）這樣就能計(jì)算出 5個(gè)脈沖點(diǎn)所需要的時(shí)間為： t=（ n2n1） X200us,進(jìn)而得到相鄰脈沖信號(hào)時(shí)間間隔的平均值 T=t/5,這樣就可以得到點(diǎn)滴速度： v=60s/T=1500/（ n2n1）。根據(jù)上面的理論分析和計(jì)算，得到點(diǎn)滴速度測(cè)量的程序框圖如圖 33循環(huán)處理部分 : 圖 33 點(diǎn)滴速度模塊 報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 查詢液滴有無(wú)及液滴過慢時(shí)的報(bào)警模 塊程序設(shè)計(jì)主要是依靠 3s定時(shí)中斷來實(shí)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(hào)邊緣進(jìn)行檢測(cè)計(jì)數(shù)的，在程序中利用對(duì) R4加 1來實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴計(jì)數(shù)。因此，只要在 3s內(nèi)有液滴滴下 R4的值就一定會(huì)改變，在正常的輸液情況下在 3s的時(shí)間內(nèi) R4的值是一定會(huì)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(shí)間間隔中是否有液滴滴下，當(dāng) R4的值有變化時(shí)就說明 3s內(nèi)有液滴滴下；當(dāng) R4的值沒有變化時(shí)就說明 3s內(nèi)沒有液滴滴下，給報(bào)警標(biāo)志位置 1，并把單片機(jī)的 1和 0， 使它們分別驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和發(fā)光二極管進(jìn)行聲光報(bào)警。 在本設(shè)計(jì)中出現(xiàn)以下情況時(shí)報(bào)警： ，這時(shí)最后一滴液體以后沒有液滴滴下時(shí)沒有液滴滴下時(shí)，這時(shí)相當(dāng)于兩滴液體的間隔為無(wú)窮大，即遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 4s的定時(shí)，這時(shí) R4的值就不會(huì)變化，也會(huì)報(bào)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(dòng)機(jī) 正轉(zhuǎn) 電動(dòng)機(jī)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(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 28 ，這時(shí)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(shí)相同，這時(shí) R4的值也不會(huì)變化，也報(bào)警。 ，即兩液滴之間的時(shí)間間隔超過 3s，這時(shí) R4的值也不會(huì)變化，也報(bào)警。 當(dāng)出現(xiàn)以上幾種情況時(shí)單片機(jī)的 高電平，蜂鳴器進(jìn)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(shí)間間隔小于 3s時(shí)為正常工作，單片機(jī)的 ，蜂鳴器停止。程序流程圖如圖 34 圖 34 報(bào)警軟件設(shè)計(jì) 定時(shí)、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(bào)警 外部中斷 1 報(bào)警 有 無(wú) 有 無(wú) 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(hào)的確定，只有選擇占空比合適的調(diào)制信號(hào)才能保證紅外管發(fā)出的信號(hào)透過滴過 滴斗檢測(cè)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(duì)紋波的地方加濾波電容，調(diào)試表明，這些措施對(duì)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(jì)，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(yǔ)言編寫，除去語(yǔ)法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤后，通過直接下載到單片機(jī)來具體調(diào)試，采用了自上而下的調(diào)試方法，即先單獨(dú)調(diào)試好每一項(xiàng)功能，然后再連接成一個(gè)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(cuò)誤，這樣可以減少之后的修改工作量。接著 Options for Target “ Target 1” ，點(diǎn)擊 Output ，勾選 Create Hex 那個(gè)選項(xiàng)，一邊生成可執(zhí)行的文件。然后點(diǎn)擊 Project菜單下的 Built Target 命令然后再進(jìn)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(jì)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(diǎn)擊工具欄中相對(duì)應(yīng)的圖標(biāo)。 編譯、連接時(shí)，如果程序存在語(yǔ)法有錯(cuò)，則不會(huì)通過編譯，并在下面的信息窗口給出相應(yīng)的出錯(cuò)提示信息，其中錯(cuò)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(cuò)誤信息的那一行，可以直接定位錯(cuò)誤所在的行，用戶可以方便的對(duì)程序進(jìn)行修改。修改后再編譯、連接，繼續(xù)進(jìn)行調(diào)試，這個(gè)過程可能會(huì)重復(fù)多次。如果沒有任何語(yǔ)法上的錯(cuò)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(guó) Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)務(wù)仿真軟件。它運(yùn)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(diǎn)是。實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)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(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)仿真。 Rs232動(dòng)態(tài)仿真、 spi調(diào)試器。鍵盤和 lcd系統(tǒng)仿真的共嫩那個(gè)，目前具有支持的單片機(jī)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(diǎn)。 和調(diào)試環(huán)境功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)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(jì)說 明 書 （ 論 文 ） 31 狀態(tài)。同時(shí)支持第三方軟件。編譯和調(diào)試環(huán)境。具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?giant軟件是一款集單片機(jī)和 spice分析于一身的仿真軟件 ， 功能及其強(qiáng)大。 將編寫好的 keil程序加載到 PROTEUS ISIS中，仿真，驗(yàn)證原理的正確性。仿真如圖 43所示 圖 43 仿真 平 頂 山