【正文】 度就可以，一般會(huì)采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。1． 液晶顯示屏的基本構(gòu)造（1）薄膜基板：液晶分子的扭轉(zhuǎn)角度由TFT控制。下面的偏光板就承擔(dān)了將光線的方向規(guī)范成一致后再送往液晶層的工作。（4）液晶：這層液晶分子會(huì)在TFT控制下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，達(dá)到將方向一致的光線通亮進(jìn)行控制，從而在通往后面像素單元的光線明暗度就發(fā)生了改變。（5）彩色濾光片：液晶本身并沒有顏色,所以用濾色片產(chǎn)生各種顏色,液晶屏中每個(gè)液晶子像素顯示的顏色取決于色彩過(guò)濾器，而不是子像素,大多數(shù)數(shù)字控制的采用了位控制器（也有的數(shù)字控制采用10位控制器），可以產(chǎn)生級(jí)灰階。每個(gè)子像素可以表現(xiàn)級(jí),那么你就能得到16,777,216因?yàn)槿说难劬?duì)亮度的感覺不是線性變化的,人眼對(duì)低亮度的變化更加敏感,所以這種位的色度已經(jīng)能完全達(dá)到理想要求。液晶顯示原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣就可以顯示出圖形。LCD的成像原理如圖43所示。除黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度彩色顯示等。 【5】: （1）線段的顯示:點(diǎn)陣圖形式液晶由MN個(gè)顯示單元構(gòu)成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對(duì)應(yīng)1個(gè)字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上6416個(gè)顯示單元和顯示RAM區(qū)的1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗相對(duì)應(yīng)。這就是LCD顯示的基本原理。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。（3）漢字的顯示:漢字的顯示一般會(huì)采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示漢字的點(diǎn)陣碼，一個(gè)漢字占32B，分成左右兩半，各占16B，右邊的為6……左邊的為5……根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)就可以找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，然后送第三個(gè)字節(jié)……直到32B顯示完就可以在LCD上得到一個(gè)完整漢字。通過(guò)紅外對(duì)管接收到的信號(hào)，通過(guò)電路傳到單片機(jī)，利用單片機(jī)完成簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，信號(hào)處理以及控制功能，點(diǎn)滴速度的閉環(huán)控制。將液滴流動(dòng)頻率經(jīng)過(guò)LM567轉(zhuǎn)化為高低電平，經(jīng)單片機(jī)及程序控制，在沒有液體的時(shí)候使得發(fā)光二極管、蜂鳴器顯示報(bào)警。（1）通過(guò)紅外對(duì)管檢測(cè)點(diǎn)滴滴下的個(gè)數(shù)，以此計(jì)數(shù)，可以對(duì)記錄對(duì)病人輸液的總量。（4）報(bào)警按鍵可以隨時(shí)報(bào)警，方便病人。本設(shè)計(jì)是以51單片機(jī)為主要控制核心，用51單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)用戶設(shè)定信號(hào)數(shù)據(jù)的采集以及分析，通過(guò)各種可控型電子元器件對(duì)點(diǎn)滴進(jìn)行計(jì)數(shù)和報(bào)警，以達(dá)到用戶需求。圖31 系統(tǒng)功能流程圖 system function flow chart如圖31所示，當(dāng)有物體通過(guò)紅外對(duì)管時(shí)，會(huì)引起紅外光線的變化，攜帶能量的紅外線光子進(jìn)入PN結(jié)后，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生電流，電流經(jīng)過(guò)比較整形之后，產(chǎn)生了脈沖信號(hào)，然后進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)處理這些脈沖信號(hào)，當(dāng)沒有物體通過(guò)時(shí)，紅外對(duì)管會(huì)產(chǎn)生很小的電流，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，單片機(jī)處理后指令到達(dá)報(bào)警器，報(bào)警器報(bào)警。32系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)搭建圖 structure of system 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要是對(duì)液體速度的測(cè)量，通過(guò)液體速度測(cè)試裝置，測(cè)試出速度后數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，再通過(guò)顯示裝置顯示出來(lái)，再通過(guò)紅外裝置測(cè)試是否有液體，揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)報(bào)警。STC89C52使用經(jīng)典的MCS51內(nèi)核，但是做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)所不具備的功能。（2）水位判斷裝置。（3）顯示部分。而且LCD1602的體積小、功耗低、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且不需要外加驅(qū)動(dòng)電路，本裝置體積很小，所以使用1602作為顯示非常適合。如圖33所示。主程序通過(guò)系統(tǒng)的自檢以及調(diào)用各種子程序模塊，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)初始化，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、按鍵處理、產(chǎn)生控制信號(hào)、參數(shù)傳遞等功能。圖34 主程序流程圖 main program flow chart子程序是系統(tǒng)中不可缺少的部分，子程序的實(shí)現(xiàn)都是通過(guò)主程序的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的部分功能，子程序可以把整個(gè)用戶的程序按照功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)化組織。這樣的結(jié)構(gòu)也非常有利于分步調(diào)試，以免許多功能綜合在一起無(wú)法判斷問(wèn)題的所在；而且，幾個(gè)類似的項(xiàng)目也只需要對(duì)同一個(gè)程序作不多的修改就能適用。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原則 一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能來(lái)配置外圍設(shè)備，如鍵盤，顯示器，打印機(jī)，A/D，D/A轉(zhuǎn)換器等，以設(shè)計(jì)合適的接口電路。系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下列原則：（1）整個(gè)系統(tǒng)中相關(guān)的期間應(yīng)盡可能做到性能匹配，例如在選用晶振頻率時(shí)，存儲(chǔ)器的存取時(shí)間有限，應(yīng)該選擇允許存取速度高的芯片：選擇CMOS芯片單片機(jī)構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中的所有芯片都應(yīng)該選擇低功耗的產(chǎn)品。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化打下良好的基礎(chǔ)。（4）硬件結(jié)構(gòu)要結(jié)合應(yīng)用軟件一并考慮。但必須注意的是，由軟件實(shí)現(xiàn)硬件功能，其響應(yīng)時(shí)間會(huì)比直接用硬件實(shí)現(xiàn)來(lái)的長(zhǎng)，而且會(huì)占用CPU時(shí)間。（5）可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不可缺少的部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布局和通道隔離等。增設(shè)線驅(qū)動(dòng)器或者減少芯片功耗，降低總線負(fù)載?？捎?V電壓編程,而且擦寫時(shí)間僅需10毫秒，僅為8751/87C51的擦除時(shí)間的百分之一,與8751/87C51的12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。STC89C52芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制，安全性非常好。串行口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和中斷邏輯幾個(gè)部分【7】。圖41 STC89C52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig. 41 STC89C52 internal structure diagram 檢測(cè)液體部件 紅外對(duì)管：本系統(tǒng)采用紅外對(duì)管來(lái)檢測(cè)液體，紅外對(duì)管是由一個(gè)紅外發(fā)射管和一個(gè)紅外接收管組成。紅外線接收管是將紅外線光信號(hào)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，它的核心部件是一個(gè)特殊材料的PN結(jié)，和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上采取了大的改變，紅外線接收管為了更多更大面積的接受入射光線，PN結(jié)面積盡量做的比較大，電極面積盡量減小，而且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米。沒有光照時(shí)，反向電流很小。當(dāng)有液體時(shí)，會(huì)引起電流脈沖的變化。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊，顯示字符和數(shù)字?？刂破魇荢TC89C52。512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口【8】。圖41 LCD1602的接口電路Fig. 41 LCD1602 interface circuit LCD1602和STC89C52的接口顯示模塊的接口表如圖42所示。第2腳：VDD電源正極。第4腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第6腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平進(jìn)行寫操作。第7腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。第16腳：背光源正極。LCD1602是16字*2行的字符型液晶模塊。（1）程序簡(jiǎn)單，如果用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，會(huì)占用很多時(shí)間來(lái)刷新顯示，而1602自動(dòng)完成此功能。（3）顯示內(nèi)容豐富，可顯示所有數(shù)字，字母，符號(hào)等192種ASCII碼對(duì)應(yīng)的字符。本系統(tǒng)各個(gè)器件一起工作時(shí)的電路如43所示。圖 44 系統(tǒng)PCB板視圖 PCB system board view接收電路由紅外接收管，電阻和三極管組成，如圖Q2接收到紅外信號(hào)后，經(jīng)過(guò)三極管Q2進(jìn)行第一級(jí)放大，然后經(jīng)過(guò)各個(gè)電阻，最后得到紅外信號(hào)。紅外對(duì)管中紅外發(fā)射電路由電阻R4和一個(gè)二極管組成【9】，如圖43所示。解決了因液體透明而使得發(fā)射不明顯的問(wèn)題。蜂鳴器發(fā)聲原理：電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲，因此需要一定電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)的I/O引腳輸出的電流比較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大電路。如圖44所示：，電源直接給蜂鳴器供電，三極管飽和導(dǎo)通，使它發(fā)出鳴叫【10】。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)中，按鍵主要有兩種形式：直接按鍵； 矩陣編碼鍵盤。那么，本系統(tǒng)采用的就是直接按鍵。這里說(shuō)的抖動(dòng)是機(jī)械的抖動(dòng)，是當(dāng)鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象，并不是在按鍵時(shí)通過(guò)注意可以避免的。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定，必須去除或避開它。軟件去抖動(dòng)不是去掉抖動(dòng)，而是避開抖動(dòng)部分的時(shí)間，等鍵盤穩(wěn)定了再對(duì)其處理。當(dāng)讀出的值是0時(shí)則表示有按鍵按下，則調(diào)用相應(yīng)的處理程序。 圖44 蜂鳴器內(nèi)部電路圖 圖45 單片機(jī)與鍵盤的接口圖 Fig. 44buzzer internal circuit diagram interface diagram of the microcontroller and keyboard本系統(tǒng)中的蜂鳴器是當(dāng)沒有液體或者液體速度超過(guò)設(shè)置的速度時(shí)發(fā)出鳴叫，來(lái)達(dá)到報(bào)警的作用。鍵盤用來(lái)設(shè)置液體流速，預(yù)先設(shè)置一個(gè)速度報(bào)警值，當(dāng)超速時(shí)報(bào)警，操作非常簡(jiǎn)單。主要功能是調(diào)度、監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各種獨(dú)立的硬件，使得它們可以協(xié)調(diào)工作。軟件設(shè)計(jì)描述了軟件是如何被分解和集成為組件，也描述了組件之間的接口以及組件之間是如何發(fā)揮軟件構(gòu)建功能的。（1）使各個(gè)模塊之間和與外部環(huán)境之間接口的復(fù)雜性盡量地減?。唬?）有分層的組織結(jié)構(gòu)，以便于對(duì)軟件各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行控制；（3）形成有獨(dú)立功能特征的模塊（模塊化）；（4）具有性質(zhì)不同、可區(qū)分的數(shù)據(jù)和過(guò)程描述（表達(dá)式）；（5）軟件系統(tǒng)的可靠性。軟件可靠性意味著軟件在測(cè)試運(yùn)行過(guò)程中避免可能發(fā)生故障的能力，且發(fā)生故障后，有解脫和排除故障的能力。硬件可靠性和軟件可靠性區(qū)別在于：前者為物理機(jī)理衰變和老化所致，而前者是由設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的錯(cuò)誤所致。（6）軟件系統(tǒng)的健壯性。軟件健壯性是個(gè)比較模糊的概念，但卻是非常重要的軟件外部量度標(biāo)準(zhǔn)。（7）容易理解，軟件的可理解性是可靠性和可修改性的前提。這在很大程度上取決設(shè)計(jì)者的洞察力與創(chuàng)造性，以及對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象掌握的透徹程度，當(dāng)然它還依賴于設(shè)計(jì)工具和方法的適當(dāng)運(yùn)用。（8）效率性在達(dá)到原理要求功能指標(biāo)前提下，程序運(yùn)行所需時(shí)間愈短和占用存儲(chǔ)容量愈小，則效率愈高。 主程序設(shè)計(jì) 主程序是整個(gè)程序設(shè)計(jì)的主體，是一個(gè)程序的入口，也是整個(gè)系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，程序執(zhí)行會(huì)先執(zhí)行主程序，然后根據(jù)主程序中的方法調(diào)用，來(lái)調(diào)用相應(yīng)的子程序，來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。圖51 系統(tǒng)工作流程圖Fig. 51 system workflow diagram主程序通過(guò)系統(tǒng)的自檢以及調(diào)用各種子程序模塊，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)處理、按鍵處理、參數(shù)傳遞、產(chǎn)生控制信號(hào)等功能。子程序的實(shí)現(xiàn)都是通過(guò)主程序的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)子程序模塊包括：數(shù)據(jù)顯示子程序、報(bào)警程序等。在ROM中程序執(zhí)行前，需要對(duì)系統(tǒng)硬件和軟件的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行初始化，這些工作由匯編語(yǔ)言編寫的啟動(dòng)程序完成。它應(yīng)包含進(jìn)各模塊中可能出現(xiàn)的所有段類，并合理安排它們次序。一般流程如下: （1）設(shè)置入口指針，啟動(dòng)程序首先須定義入口指針，而且整個(gè)應(yīng)用程序只有一個(gè)入口指針?？梢栽趩?dòng)程序中添加一段代碼，使其運(yùn)行時(shí)將向量表拷貝到0地址開始的存儲(chǔ)器空間。（3）初始化堆棧與寄存器，系統(tǒng)堆棧初始化取決于用戶使用了哪些中斷，以及系統(tǒng)需要處理哪些錯(cuò)誤的類型。 （6）呼叫C程序，啟動(dòng)程序在準(zhǔn)備完成后，就可以呼叫C程序，用來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。其中1602的第5管腳是操作的選通信號(hào)，每次的操作都需要通過(guò)單片機(jī)的I/O對(duì)其置高電平才有效[3]。3．流程邏輯晶體顯示模塊的程序流程圖如圖53： 圖53 晶體顯示模塊程序流程圖 crystal display module program flow chart4．程序編寫【11】 （1）定義LCD1602的管腳，包括RS，R/W,E。 （2）顯示初始化，在一步進(jìn)行初始化和設(shè)置顯示模式等操作。 （4）寫顯示字符的數(shù)據(jù)，以顯示字符。 //完全按照要求初始化流程來(lái)，中間省略了一步寫指令38H{write(0x38,0)。write(0x38,0)。write(0x01,0)。write(0x0c,0)。 //Y，X同上字符顯示，table[]字符串?dāng)?shù)組uchar t。 // //功能為L(zhǎng)CD顯示到字符串最后一個(gè)字符，防止字符串{ //沒有16個(gè)字符，從而不夠位產(chǎn)生亂碼；display_lcd_byte(y,x,table[z])。 //逐位顯示數(shù)組內(nèi)字符x++。}}6 系統(tǒng)測(cè)試與運(yùn)行 測(cè)試方案嵌入式系統(tǒng)是指軟硬件耦合系統(tǒng)，把軟硬件分離開來(lái)，建立嵌入式系統(tǒng)軟件相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)關(guān)鍵，而要把硬件分離開來(lái)，建立嵌入式軟件的獨(dú)立運(yùn)行環(huán)境需帶著與其相關(guān)的硬件特征，這種硬件特征隨著測(cè)試目的的不同而有所區(qū)別。黑盒測(cè)試著眼于程序外部結(jié)構(gòu)、不考慮內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)、針對(duì)軟件界面和軟件功能進(jìn)行測(cè)試；白盒測(cè)試以源代碼為測(cè)試對(duì)象，除對(duì)軟件進(jìn)行通常的結(jié)構(gòu)分析和質(zhì)量度量等靜態(tài)分析，主要進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。對(duì)嵌入式軟件的測(cè)試，測(cè)試性能和測(cè)試定位精度是一個(gè)平衡，對(duì)嵌入式軟件的測(cè)試是一個(gè)對(duì)其施加干擾的過(guò)程，如果想得到定位就有可能喪失性能的準(zhǔn)確性。點(diǎn)滴紅外報(bào)警器系統(tǒng)測(cè)試案例如表61：表61 系