【正文】 狀態(tài)。排氣階段結(jié)束后完成一次檢測(cè)過(guò)程，將檢測(cè)結(jié)果輸出，記錄成品與廢品數(shù)。進(jìn)入下一次檢測(cè)過(guò)程等待啟動(dòng)鍵或是菜單鍵。當(dāng)系統(tǒng)接收到菜單鍵時(shí)進(jìn)入功能菜單界面，功能菜單界面主要完成測(cè)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(cè)量結(jié)果輸出或者再次進(jìn)入測(cè)量界面等功能。系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置完成后自動(dòng)保存。主程序的流程圖如圖所示。開 始選擇測(cè)試程序號(hào)是否啟動(dòng)檢測(cè)?其他功能鍵處理參數(shù)信號(hào)檢測(cè)結(jié)果開始界面顯示測(cè)量界面顯示開關(guān)機(jī)界面待測(cè)按鍵NOO程序號(hào)處理程序測(cè)量參數(shù)設(shè)定延時(shí)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(gè)方面：（1）判別鍵盤上有無(wú)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(méi)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(dòng)，其方法為判別出鍵盤上有閉合鍵后，延遲一段時(shí)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(gè)鍵處于穩(wěn)定的閉合期，否則認(rèn)為是鍵的抖動(dòng)。（3）判別閉合鍵的鍵號(hào)，方法為對(duì)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(méi)有鍵閉合。閉合鍵的鍵號(hào)等于低電平的列號(hào)加上為低電平的行的首鍵號(hào)。例如:PA口輸出為11111101時(shí)，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(hào)為7，列號(hào)為1，閉合鍵的鍵號(hào)為:N=行首鍵號(hào)+列號(hào)=7+1=8(4)使CPU對(duì)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(cè)試前就必須輸入系統(tǒng)的測(cè)試參數(shù)如工件體積、充氣時(shí)間、平衡時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等。這些數(shù)據(jù)都是通過(guò)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(gè)程序中所占的比重最大，是操作人員操作的向?qū)А６壕э@示的核心是讀寫時(shí)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(shí)序。表41 液晶讀寫時(shí)序定義項(xiàng)目符號(hào)條件最小值最大值單位C/D上升時(shí)間tcds100C/D保持時(shí)間tcdh10CE、RD、WR脈寬tcp、trp、twpVdd=5v177。5%80數(shù)據(jù)上升時(shí)間tdsVss=0v80ns數(shù)據(jù)保持時(shí)間tdhTa=25℃40訪問(wèn)時(shí)間tacc150輸出保持時(shí)間toh1050 壓力、溫度信號(hào)采集流程 溫度信號(hào)與壓力信號(hào)均通過(guò)A/D經(jīng)過(guò)虛擬I2C總線與單片機(jī)連接。單片機(jī)通過(guò)虛擬I2C總線以串行通訊的形式對(duì)壓力、溫度信號(hào)進(jìn)行采集。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(hào)、溫度信號(hào)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(guò)虛擬I2C總線上接收N個(gè)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(hào)，首先發(fā)送壓力信號(hào) A/D的地址，壓力信號(hào)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(hào)A/D在此時(shí)不動(dòng)作，同樣若單片機(jī)要采集溫度信號(hào)戶以的值時(shí)，壓力信號(hào)的不動(dòng)作。如果希望單片機(jī)通過(guò)輸入輸出口能和液晶完成正常的通信，來(lái)驅(qū)動(dòng)液晶的亮滅，必須按照液晶資料所給的讀寫時(shí)序來(lái)設(shè)計(jì)程序。所謂液晶的讀寫時(shí)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(shí)間上不同出現(xiàn)的電平信號(hào)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(shí)序如圖所示，控制時(shí)序的定義如表所示。在一次讀或?qū)懖僮髦?，首先?yīng)使萬(wàn)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(hào)，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(hào)線不使能，然后是片選信號(hào)線不使能，最后是信號(hào)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(lái)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(gè)參數(shù)，或兩個(gè)參數(shù)或者無(wú)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(gè)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(cè)。狀態(tài)位作用不一樣，因此執(zhí)行不同的指令必須檢測(cè)不同的狀態(tài)位。當(dāng)單片機(jī)與液晶進(jìn)行讀寫操作時(shí)，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(zhǎng)時(shí)間的使用都無(wú)法避免的引起零點(diǎn)的漂移問(wèn)題，因?yàn)槟M儀表的參考點(diǎn)在出廠時(shí)就己經(jīng)設(shè)定好了，隨著長(zhǎng)時(shí)間的使用和各個(gè)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(wú)法避免的，勢(shì)必引起模擬儀表的測(cè)量精度無(wú)法保證。本系統(tǒng)的測(cè)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(cè)量的開始采集壓力信號(hào)作為參考點(diǎn)、在測(cè)量結(jié)束時(shí)與參考點(diǎn)比較輸出結(jié)果。整個(gè)測(cè)量過(guò)程所消耗的時(shí)間與器件本身特性變化所消耗的時(shí)間可以忽略，也就說(shuō)即使儀表的參考點(diǎn)出現(xiàn)一定的誤差也不會(huì)影響整個(gè)測(cè)量結(jié)果，這種動(dòng)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(wèn)題。 數(shù)字濾波算法噪聲和各種干擾信號(hào)在系統(tǒng)中是無(wú)法避免的，只能通過(guò)電路硬件或軟件來(lái)降低其對(duì)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(jì)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(cè)到新值時(shí)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(wú)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(wú)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(dòng)干擾。對(duì)溫度、液位的變化緩慢的被測(cè)參數(shù)有良好的濾波效果c、缺點(diǎn)：對(duì)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(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算,N值較大時(shí)信號(hào)平滑度較高，但靈敏度較低。N值較小時(shí)信號(hào)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(duì)一般具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波,這樣信號(hào)的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng)c、缺點(diǎn)：對(duì)于測(cè)量速度較慢或要求數(shù)據(jù)計(jì)算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用比較浪費(fèi)RAM保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)返回圖44 濾波算法流程圖本系統(tǒng)采用的是一種動(dòng)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(guò)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(gè)定值:P/T=恒量。本系統(tǒng)由于泄漏等因素的影響勢(shì)必引起氣體體積的增加，但在很短的檢測(cè)時(shí)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(guò)測(cè)量開始和測(cè)量結(jié)束時(shí)分別測(cè)量氣體的溫度，溫度壓力補(bǔ)償系數(shù)為T2/T1過(guò)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(duì)系統(tǒng)壓力降檢測(cè)所帶來(lái)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(duì)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(hào)AA，握手信號(hào)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(hào)后發(fā)送應(yīng)答信號(hào)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(méi)有接收到應(yīng)答繼續(xù)發(fā)送握手信號(hào)AA。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先對(duì)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(lái)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(cuò)誤，發(fā)送錯(cuò)誤信心下位機(jī)接收到錯(cuò)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(cuò)誤信息就進(jìn)入錯(cuò)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(jì)算機(jī)之間的無(wú)線通訊中，差錯(cuò)檢測(cè)的任務(wù)逐步向兩個(gè)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(guò)程比較復(fù)雜，一般采用專用硬件設(shè)備來(lái)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(jì)算機(jī)速度的提高越來(lái)越向軟件處理的方向發(fā)展。 我們知道，傳統(tǒng)的差錯(cuò)檢測(cè)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(shí)發(fā)送出去，在接收端通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比較、判別或簡(jiǎn)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(gè)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(shí)，以計(jì)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(cuò)。CRC校驗(yàn)可以100%地檢測(cè)出所有奇數(shù)個(gè)隨機(jī)錯(cuò)誤和長(zhǎng)度小于等于K(K g(x)為的階數(shù))的突發(fā)錯(cuò)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(cuò)誤檢測(cè)域，CRC域檢測(cè)了整個(gè)消息的內(nèi)容。 CRC域是兩個(gè)字節(jié)，包含十六位的二進(jìn)制值，它由傳輸設(shè)備計(jì)算后加入到消息中。接收設(shè)備重新計(jì)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(gè)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(gè)字符中的8bit數(shù)據(jù)對(duì)CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校驗(yàn)位均無(wú)效。CRC產(chǎn)生過(guò)程中，每個(gè)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(dòng)，最高有效位0以填充。LSB被提取出來(lái)檢測(cè)，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(gè)過(guò)程要重復(fù)8次。在最后一位第位完成后，下一個(gè)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(shí)，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(gè)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(gè)16位寄存器。(3)把這個(gè)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(gè)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(chéng)， [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(zhǎng)沙::1630[5] 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