【正文】 狀態(tài)。排氣階段結(jié)束后完成一次檢測過程，將檢測結(jié)果輸出，記錄成品與廢品數(shù)。進(jìn)入下一次檢測過程等待啟動鍵或是菜單鍵。當(dāng)系統(tǒng)接收到菜單鍵時進(jìn)入功能菜單界面，功能菜單界面主要完成測試參數(shù)的修改、系統(tǒng)參數(shù)的修改、與上位機(jī)通訊將測量結(jié)果輸出或者再次進(jìn)入測量界面等功能。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置完成后自動保存。主程序的流程圖如圖所示。開 始選擇測試程序號是否啟動檢測?其他功能鍵處理參數(shù)信號檢測結(jié)果開始界面顯示測量界面顯示開關(guān)機(jī)界面待測按鍵NOO程序號處理程序測量參數(shù)設(shè)定延時YES數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出NOYES圖41 主流程框圖 鍵盤及顯示模塊的實(shí)現(xiàn) 鍵盤輸入模塊流程輸入程序的功能又以下4個方面：（1）判別鍵盤上有無鍵閉合，其方法為掃描口輸出全為“0”，讀PC口的狀態(tài)，若PC0PC2全為“1”(鍵盤上的行線全為高電平)，則鍵盤上沒有閉合鍵，若PC0PC2上不全為“1”，則有鍵處于閉合狀態(tài)。（2）去除鍵的機(jī)械抖動，其方法為判別出鍵盤上有閉合鍵后，延遲一段時間再判別鍵盤的狀態(tài)，若仍有鍵閉合，則認(rèn)為鍵盤上有一個鍵處于穩(wěn)定的閉合期，否則認(rèn)為是鍵的抖動。（3）判別閉合鍵的鍵號，方法為對鍵盤的列線進(jìn)行掃描，掃描口PA0PA6依次輸出11111110左移。相應(yīng)地依次讀口的狀態(tài)，若PC0PC2為全“1”，則列線為“0”的這一列上沒有鍵閉合。閉合鍵的鍵號等于低電平的列號加上為低電平的行的首鍵號。例如:PA口輸出為11111101時，讀PC0PC3口為101，則1行1列相交的鍵處于閉合狀態(tài)，第一列的首鍵號為7，列號為1，閉合鍵的鍵號為:N=行首鍵號+列號=7+1=8(4)使CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，采用的方法為等待閉合鍵的釋放以后再作處理。在進(jìn)行測試前就必須輸入系統(tǒng)的測試參數(shù)如工件體積、充氣時間、平衡時間、結(jié)束時間等。這些數(shù)據(jù)都是通過鍵值判斷程序保存到系統(tǒng)的內(nèi)存中的。液晶顯示程序在整個程序中所占的比重最大，是操作人員操作的向?qū)?。而液晶顯示的核心是讀寫時序控制和指令狀態(tài)字的讀寫。因此重點(diǎn)介紹一下液晶這兩方面的內(nèi)容。液晶的讀寫時序。表41 液晶讀寫時序定義項(xiàng)目符號條件最小值最大值單位C/D上升時間tcds100C/D保持時間tcdh10CE、RD、WR脈寬tcp、trp、twpVdd=5v177。5%80數(shù)據(jù)上升時間tdsVss=0v80ns數(shù)據(jù)保持時間tdhTa=25℃40訪問時間tacc150輸出保持時間toh1050 壓力、溫度信號采集流程 溫度信號與壓力信號均通過A/D經(jīng)過虛擬I2C總線與單片機(jī)連接。單片機(jī)通過虛擬I2C總線以串行通訊的形式對壓力、溫度信號進(jìn)行采集。在本系統(tǒng)設(shè)計的虛擬I2C總線協(xié)議中單片機(jī)始終擔(dān)任主設(shè)備的任務(wù)，而與壓力信號、溫度信號連接的A/D 始終擔(dān)任從設(shè)備，其內(nèi)部地址不同。單片機(jī)通過虛擬I2C總線上接收N個數(shù)據(jù)的軟件流程圖如圖43所示：返回設(shè)置液晶指令入口地址讀液晶狀態(tài)字是否忙？讀液晶入口地址輸入數(shù)據(jù)輸入指令參數(shù)NO開始YES圖43 接收數(shù)據(jù)軟件流程框圖（1）系統(tǒng)若要采集壓力信號，首先發(fā)送壓力信號 A/D的地址，壓力信號A/D接受到地址發(fā)送應(yīng)答位，然后輸出A/D的狀態(tài)和一次A/D采集的結(jié)果。溫度信號A/D在此時不動作，同樣若單片機(jī)要采集溫度信號戶以的值時，壓力信號的不動作。如果希望單片機(jī)通過輸入輸出口能和液晶完成正常的通信，來驅(qū)動液晶的亮滅，必須按照液晶資料所給的讀寫時序來設(shè)計程序。所謂液晶的讀寫時序就是單片機(jī)按照一種順序使不同的電平出現(xiàn)在液晶不同的端口上，而液晶根據(jù)這些時間上不同出現(xiàn)的電平信號的順序確定需要執(zhí)行的內(nèi)容。表給出了液晶輸出接口的定義，其控制時序如圖所示，控制時序的定義如表所示。在一次讀或?qū)懖僮髦?，首先?yīng)使萬端使能高電平為指令代碼，低電平為數(shù)據(jù)，然后非低電平使能選通液晶，再次是讀寫信號，最后是數(shù)據(jù)的接收或發(fā)送。接收或發(fā)送完成后，讀寫信號線不使能，然后是片選信號線不使能，最后是信號線不使能。完成一次讀寫操作。（2）液晶的控制指令,液晶的控制指令是單片機(jī)用來指揮液晶工作的命令字，不同的指令，液晶完成的任務(wù)也不相同。本模塊的控制指令可以帶一個參數(shù)，或兩個參數(shù)或者無參數(shù)。每條指令的執(zhí)行都是先送參數(shù)如果有的話，再送指令代碼。如果所送的參數(shù)多于規(guī)定的個數(shù)，最后送入的有效。而且每次操作之前必須先進(jìn)行狀態(tài)字的檢測。狀態(tài)位作用不一樣，因此執(zhí)行不同的指令必須檢測不同的狀態(tài)位。當(dāng)單片機(jī)與液晶進(jìn)行讀寫操作時，讀寫狀態(tài)位必須有效，為不忙。 算法的實(shí)現(xiàn) 零點(diǎn)漂移的克服算法 所有的模擬儀表由于長時間的使用都無法避免的引起零點(diǎn)的漂移問題，因?yàn)槟M儀表的參考點(diǎn)在出廠時就己經(jīng)設(shè)定好了，隨著長時間的使用和各個器件本身特性的一些變化參考點(diǎn)本身必將變化，而這種變化是無法避免的，勢必引起模擬儀表的測量精度無法保證。本系統(tǒng)的測量參考點(diǎn)不是在某一點(diǎn)處設(shè)定為定值，而是在每次測量的開始采集壓力信號作為參考點(diǎn)、在測量結(jié)束時與參考點(diǎn)比較輸出結(jié)果。整個測量過程所消耗的時間與器件本身特性變化所消耗的時間可以忽略，也就說即使儀表的參考點(diǎn)出現(xiàn)一定的誤差也不會影響整個測量結(jié)果，這種動態(tài)設(shè)置參考點(diǎn)的思路有效的解決了零點(diǎn)漂移的問題。 數(shù)字濾波算法噪聲和各種干擾信號在系統(tǒng)中是無法避免的，只能通過電路硬件或軟件來降低其對系統(tǒng)的影響。所以本系統(tǒng)在硬件電容濾波的基礎(chǔ)之上又設(shè)計了一種軟件濾波算法。軟件濾波有不增加硬件電路的基礎(chǔ)上也能實(shí)現(xiàn)硬件電路所能實(shí)現(xiàn)的各種功能的優(yōu)點(diǎn)。常用的濾波算法有以下三種，其優(yōu)缺點(diǎn)如下：（1）限幅濾波法(程序判斷濾波法)a、方法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值設(shè)為A,每次檢測到新值時判斷。如果本次值與上次值之差=A則本次值有效。如果本次值與上次值之差=A，則本次值無效，放棄本次值，用上次值代替本次值。b、優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾c、缺點(diǎn)：無法抑制那種周期性的干擾（2）平滑度差中位值濾波法a、方法：連續(xù)采樣N次(N取奇數(shù))把N次采樣值按大小排列取中間值為本次有效值b、優(yōu)點(diǎn)：能有效克服因偶然因素引起的波動干擾。對溫度、液位的變化緩慢的被測參數(shù)有良好的濾波效果c、缺點(diǎn)：對流量、速度等快速變化的參數(shù)不宜（3）口算術(shù)平均濾波法a、方法：連續(xù)取個采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算,N值較大時信號平滑度較高，但靈敏度較低。N值較小時信號平滑度較低，但靈敏度較高。N值的選取一般流量N=12，壓力N=4b、優(yōu)點(diǎn)：適用于對一般具有隨機(jī)干擾的信號進(jìn)行濾波,這樣信號的特點(diǎn)是有一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍附近上下波動c、缺點(diǎn)：對于測量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計算速度較快的實(shí)時控制不適用比較浪費(fèi)RAM保護(hù)現(xiàn)場開始將內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行排序去掉最大值和最小值算平均濾波結(jié)果輸出恢復(fù)現(xiàn)場返回圖44 濾波算法流程圖本系統(tǒng)采用的是一種動態(tài)限幅濾波算法的基礎(chǔ)上再進(jìn)行算術(shù)平均值濾波。每次采集20組數(shù)據(jù)，將20組數(shù)據(jù)線進(jìn)行排序，將其最大的兩組和最小的兩組值去掉然后將剩余的16組數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均值濾波。該算法的流程圖如圖44所示，通過這種濾波基本可以保證采集到的數(shù)據(jù)平滑，降低了噪聲的干擾。由熱力學(xué)第一定律，在容器體積不變的前提下，氣體的壓力與氣體的溫度的比值為一個定值:P/T=恒量。本系統(tǒng)由于泄漏等因素的影響勢必引起氣體體積的增加，但在很短的檢測時間段內(nèi)可以假設(shè)氣體的泄漏體積△V遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣體的實(shí)際體積V，所以可以近似認(rèn)為其滿足熱力學(xué)第一定律。 溫度補(bǔ)償算法就是通過測量開始和測量結(jié)束時分別測量氣體的溫度，溫度壓力補(bǔ)償系數(shù)為T2/T1過該溫度補(bǔ)償算法可以有效地消除由于系統(tǒng)溫度變化所引起的壓力變化對系統(tǒng)壓力降檢測所帶來的誤差。 通訊模塊的軟件流程 自定義軟件通訊協(xié)議系統(tǒng)的軟件通訊中，發(fā)送一組數(shù)據(jù)的流程圖如圖所示，由于本系統(tǒng)主要應(yīng)用于點(diǎn)對點(diǎn)的通訊，通訊的數(shù)據(jù)量較少，所以其通訊協(xié)議采用自定義協(xié)議方式。系統(tǒng)首先打開串口中斷準(zhǔn)備傳輸數(shù)據(jù)，然后發(fā)送握手信號AA，握手信號的目的主要是提醒處于等待的上位機(jī)接收程序注意接收開始。上位機(jī)接收到信號后發(fā)送應(yīng)答信號BB，系統(tǒng)如果接收到應(yīng)答信息后便向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，如果沒有接收到應(yīng)答繼續(xù)發(fā)送握手信號AA。發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先對系統(tǒng)要發(fā)送的數(shù)據(jù)生成校CRC驗(yàn)碼，然后將帶有校驗(yàn)碼的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。上位機(jī)根據(jù)教研碼來判斷接收的數(shù)據(jù)是否正確，如果判斷數(shù)據(jù)正確，發(fā)送正確信息下位機(jī)接收到發(fā)送正確信息后停止串口通訊完成一組數(shù)據(jù)的通訊。如果上位機(jī)判斷數(shù)據(jù)錯誤，發(fā)送錯誤信心下位機(jī)接收到錯誤信息后重新生成校驗(yàn)碼并發(fā)送數(shù)據(jù)，如果連續(xù)接收到錯誤信息就進(jìn)入錯誤處理子程序強(qiáng)行推出串行通訊。 校驗(yàn)原理分析 在微型計算機(jī)之間的無線通訊中，差錯檢測的任務(wù)逐步向兩個方面發(fā)展一種是復(fù)雜的解碼變換，如BCH碼、RS碼等。由于處理的過程比較復(fù)雜，一般采用專用硬件設(shè)備來完成的另一種是較易實(shí)現(xiàn)的方法，如CRC檢驗(yàn)方法，它隨著計算機(jī)速度的提高越來越向軟件處理的方向發(fā)展。 我們知道，傳統(tǒng)的差錯檢測法有奇偶較驗(yàn)，校驗(yàn)和法，行列冗余碼校驗(yàn)法，反向循環(huán)碼等，上述方法都是增加信息的冗余量，同信息位同時發(fā)送出去，在接收端通過對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較、判別或簡單的求和運(yùn)算，然后將所得結(jié)果同接收的冗余位比較，若二者相同則認(rèn)為接收正確，否則就判定有誤碼出現(xiàn)。然而這些方法僅僅能反映數(shù)據(jù)信息行、列奇偶情況，漏判的概率不低。 CRC的處理方法是發(fā)送方以某個生成多項(xiàng)g(x)去除數(shù)據(jù)信息t(x)，得到余數(shù)作為CRC校驗(yàn)碼。校驗(yàn)時，以計算的校正結(jié)果是否為0為據(jù)，判斷數(shù)據(jù)幀是否出錯。CRC校驗(yàn)可以100%地檢測出所有奇數(shù)個隨機(jī)錯誤和長度小于等于K(K g(x)為的階數(shù))的突發(fā)錯誤，所以CRC的生成多項(xiàng)式的階數(shù)越高，那么誤判的概率就越小。使用CRC模式，消息包括了基于CRC方法的錯誤檢測域，CRC域檢測了整個消息的內(nèi)容。 CRC域是兩個字節(jié)，包含十六位的二進(jìn)制值，它由傳輸設(shè)備計算后加入到消息中。接收設(shè)備重新計算收到消息的CRC，并與接收到的CRC域中的值比較，如果兩值不同，則有誤。CRC是先調(diào)入個值是全“1”的16位寄存器，然后將消息中連續(xù)的8位字節(jié)各當(dāng)前寄存器中的值進(jìn)行處理，僅每個字符中的8bit數(shù)據(jù)對CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校驗(yàn)位均無效。CRC產(chǎn)生過程中，每個8位字都單獨(dú)和寄存器內(nèi)容相或，結(jié)果向最低有效位方向移動，最高有效位0以填充。LSB被提取出來檢測，如果為1，寄存器單獨(dú)和預(yù)置的值進(jìn)行或運(yùn)算，如果為0，則不進(jìn)行。整個過程要重復(fù)8次。在最后一位第位完成后，下一個8位字節(jié)又單獨(dú)和寄存器的當(dāng)前值相或。最終寄存器中的值，是消息中所有的字節(jié)都執(zhí)行之后的CRC值。CRC添加到消息中時，低字節(jié)先加入，然后加入高字節(jié)。生成CRC16校驗(yàn)字節(jié)的步驟如下：(1)裝入一個16位寄存器，所有數(shù)位均為1。(2)該位寄存器的高位字節(jié)與開始8位字節(jié)進(jìn)行“異或”運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果放入這個16位寄存器。(3)把這個16寄存器向右移一位。(4)若向右標(biāo)記位移出的數(shù)位是1，則生成多項(xiàng)式1010000000000001和這個寄存器進(jìn)行“異或”運(yùn)算若向右移出的數(shù)位是0，則返回（3）。(5)重復(fù)(3)和(4)，直至移出8位。(6)另外8位與該十六位寄存器進(jìn)行“異或”運(yùn)算。參 考 文 獻(xiàn)[1] 蘇小平，徐誠， [J].[2] 鄭彤，茍海霞，王德平, [J].[3] 龔從容，曹樹平， [J].[4] 陳江丹， [M].長沙::1630[5] 周繼明， [M].長沙::2030 [6] 于復(fù)生,+PID溫度控制系統(tǒng) [J].[7] （89系列） [M].北京::5072[8] 徐淑華,程退安, 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