【正文】 號設置圖41 下位機嵌入式系統(tǒng)的結構圖 下位機系統(tǒng)的硬件電路構成 ARM處理器與外圍設備的電路連接如圖42所示。ARM的定時器捕獲中斷管腳與超聲波模塊的接收端相連，作用是捕獲超聲波模塊在接收到返回信號后產生的下降沿。ARM的通用輸出管腳與液晶顯示模塊相連，用于驅動液晶模塊并在模塊上顯示所要輸出的結果。硬件模塊電路構成ARM處理器通用輸出管腳液晶顯示模塊UART1管腳RS232通信模塊定時器捕獲中斷管腳超聲波測距模塊通用輸入管腳鍵盤輸入開關 圖42 硬件電路構成圖圖43 超聲波時序圖超聲波測距模塊時序，如圖43所示。一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號的脈沖寬度與所測的距離成正比。公式：us/58=厘米或者 us/148=英寸；或是：距離=高電平時間*聲速（340M/S）/2。具體程序實現(xiàn)過程如圖44所示。若處理器處于測距狀態(tài)，則是分頻寄存器CT實現(xiàn)加1。若不相等，則跳出定時器0的中斷。超聲波測距模塊收到處理器發(fā)送的脈沖信號后，驅動模塊發(fā)射探頭發(fā)送8個40kHz 的超聲波信號，利用超聲波反射原理，遇到障礙后返回，接收探頭檢測回波信號，產生下降沿。進入中斷后，首先關閉定時器3，產生時差。最后復位定時器3，跳出定時器3的中斷。設置功能的顯示分為三層。如圖45所示。第三層分別為第二層中各項的子目錄：分別是報警第一位設置、報警第二位設置、頻率第一位設置、頻率第二位設置、校準確認、校準取消、序號第一位設置和序號第二位設置。這樣通過修改Value的值就可以實現(xiàn)各個目錄之間的轉換。從而實現(xiàn)設置功能顯示界面之間的轉換。首先，定時器1以查詢的方式掃描鍵盤開關。若有按鍵按下，則根據(jù)對應I/O輸入口的寄存器的值，判斷哪個按鍵，產生不同的按鍵值。再由計算出來的Value值，顯示相應界面。表42 按鍵、按鍵值和Value值修改對照表按鍵按鍵值Value值修改左移鍵1Value末兩位減1確認鍵2Value左移2位（即4）取消鍵3Value右移2位（即247。以報警第一位設置程序為例，如圖48所示。當是左移鍵輸入時，且此時報警第一位值大于0，則該寄存器的值減1。當返回鍵輸入時，則直接返回上級界面。若不處于該狀態(tài)，則直接修改本機相應寄存器后，返回上級界面。例如，模塊安裝在一個平面的下凹處，而又要以該平面為刻度零，則可使用該功能將模塊的刻度零前移，從而實現(xiàn)較為準確的測量。程序結構如圖49所示。25cm范圍內，若是，則將該偏差值寫入校準寄存器，顯示修改成功后返回。 KM12232B 液晶模塊管腳說明表43液晶模塊管腳說明表[9]管腳號管腳名稱LEVER管腳功能描述1VDD+3— 5V電源電壓2VSS0V電源地3V00∽ +5V液晶驅動電壓4RESH/L復位信號接口時序類型的設置通道5E1H/L讀寫使能信號6E2H/L讀寫使能信號7R/WH/L讀寫選擇信號8A0H/LD/I=“ H”， 表示DB7～ DB0 為顯示數(shù)據(jù)D/I=“ L”， 表示DB7～ DB0 為顯示指令數(shù)據(jù)9DB0H/L數(shù)據(jù)線10DB1H/L數(shù)據(jù)線11DB2H/L數(shù)據(jù)線12DB3H/L數(shù)據(jù)線13DB4H/L數(shù)據(jù)線14DB5H/L數(shù)據(jù)線15DB6H/L數(shù)據(jù)線16DB7H/L數(shù)據(jù)線17LED++5背光電源18LED0V背光接地RES: 設置了SED1520 或AX6120的計算機接口與計算機的總線時序。下位機顯示功能主要包括測量距離顯示、同步時鐘顯示、報警顯示和設置界面顯示。程序結構如圖410所示。當周期大于4S時，進入正常測量模式，第一行交替顯示測量距離和同步時鐘，間隔2S更新一下顯示信號。當測量值小于報警值時，第二行顯示報警。下位機串口通信采用串口接收中斷的方式。程序結構如圖411所示。首先，程序等待上位機發(fā)送完這條23位的消息。若收到完整消息，判斷此條消息是否是本機指令。若不是本機指令，則關閉本機操作（如正在向上位機發(fā)送距離測量值），跳出中斷。同步指令：下位機系統(tǒng)先讀取同步指令消息的時間位，修改下位機的系統(tǒng)時間，使其與同步指令的時間信息相同，從而實現(xiàn)上位機與下位機的時間同步。最后開啟點對點對話模式，即實時向上位機發(fā)送本機測量的距離值。然后返回執(zhí)行消息。但通過分析誤差的來源，提高傳感器模塊的精度或者改變設計方法，可以降低系統(tǒng)誤差，從而使系統(tǒng)更加完美?？梢酝ㄟ^按左移鍵減1，右移鍵加1，確認鍵保存修改以及返回鍵返回第三層目錄。屏幕出現(xiàn)報警顯示；，則正常顯示系統(tǒng)設置界面。圖419和圖420既驗證了頻率設置功能，同時也驗證了兩種模式情況下的不同顯示功能。此時若測量1m的距離時。表45 校準功能測試表校準長度/m實際距離/m測量距離/m實際距離/m測量距離/m實際距離/m測量距離/m 同步時鐘的測試如圖421和圖422所示，在發(fā)送同步指令前，嵌入式系統(tǒng)開啟后的時間顯示為隨機數(shù)值的顯示；而在發(fā)送同步指令后，嵌入式系統(tǒng)讀取通訊消息的時間位，并修改本機的系統(tǒng)時間，實現(xiàn)與上位機時鐘同步。上位機顯示主界面是上位機系統(tǒng)的核心顯示部分，主要可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控、遠程修改以及操作與故障記錄等。實時監(jiān)控曲線可以實現(xiàn)遠程圖像監(jiān)控的功能。上位機結構如圖51所示。該界面通過使用23位通訊消息與串口對接。如圖52所示。實時監(jiān)控狀態(tài)欄：用于顯示下位機報警信息、提示上位機重發(fā)信息以及下位機的信息發(fā)送情況。數(shù)據(jù)欄與指令按鈕：用于實現(xiàn)相應的信息顯示、修改與通訊消息的發(fā)送。此外，在該界面能實現(xiàn)聲音報警功能。該界面以二維曲線的方式將監(jiān)控數(shù)據(jù)展現(xiàn)，更加利于用戶對整個測量數(shù)據(jù)趨勢的把握。 圖53 實時監(jiān)控曲線界面 數(shù)據(jù)查看界面該界面主要實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的導入與顯示。界面如圖54所示。上位機通信設計要求一種可靠的對話機制通訊，如圖55所示。按鈕事件驅動向串口發(fā)送消息顯示執(zhí)行信息提示重發(fā)事件結束收到下位機回復？YN圖55 上位機通信設計要求為實現(xiàn)上述通信的設計要求，在實現(xiàn)時才用定時器驅動提示重發(fā)信息，如圖56所示。如果下位機收到通訊消息，則回復信息，驅動上位機的串口事件。然后，下位機再向上位機發(fā)送執(zhí)行結束信息，上位機收到信息后關閉定時器。如果在發(fā)送過程中出現(xiàn)錯誤導致下位機未收到相應信息，上位機就無法收到來自下位機的回復信息。在主界面上顯示“未收到響應，請重發(fā)”。 上位機數(shù)據(jù)的存儲與讀取上位機的設計要求需要將測量的距離值保存下來并且隨時能夠調用和查看歷史數(shù)據(jù)[11]。對文本文檔的調用主要由以下幾個函數(shù)實現(xiàn)：Open函數(shù)實現(xiàn)對應路徑的文檔打開；WriteString函數(shù)實現(xiàn)文檔的寫入；ReadString函數(shù)實現(xiàn)文檔的讀取；CLOSE函數(shù)實現(xiàn)文檔關閉。按鈕事件驅動NNNYYY是否輸入文件名？提示輸入從輸入框獲得文件名文件名格式正確？提示錯誤打開文檔指向頂部讀取一行數(shù)據(jù)并顯示文檔指針下移一行數(shù)據(jù)是否為空？關閉文檔事件結束圖57 上位機讀取數(shù)據(jù)結構圖在按鈕事件驅動后，首先判斷在輸入框是否有文件名輸入，若無，則彈出消息，提示輸入，事件結束。若格式正確，則打開該文檔并指向文檔頂部。若數(shù)據(jù)為空，則跳出循環(huán)，關閉文檔，事件結束上位機數(shù)據(jù)存儲過程如圖58所示。若文檔存在則直接打開文檔，指向文檔的底部，寫入時間和數(shù)據(jù)信息。 上位機系統(tǒng)性能測試（1）在未輸入正確序號時，發(fā)送指令，出現(xiàn)消息框提示，如圖59所示。如圖510所示。如圖511所示。圖512 上位機報警圖（1）測量數(shù)據(jù)的通過歷史數(shù)據(jù)界面查看，圖513為歷史記錄和當天記錄。圖514 文本文檔生成圖第六章 結論畢業(yè)設計時對大學四年學習的一個系統(tǒng)考察，是理論學習和實踐相結合的一個系統(tǒng)學習，也是我們對大學四年所學的一個系統(tǒng)總結。本次畢業(yè)設計我主要完成了以下工作內容：。、周期設置、校準設置和序號設置等功能。此外，由于時間、設備原因還有一些改進和后續(xù)工作的想法:，在高溫、高壓等惡劣環(huán)境下[12]，測量誤差大，可以根據(jù)實際情況更換更合適的傳感器。，可以在系統(tǒng)中加入溫度傳感器，實時準確測量出測距時的溫度，計算出當時的聲速速度，轉換成測量距離。4．在上位機軟件中增加一個數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)實現(xiàn)加密，分級訪問等。可以說本次設計，是對我大學四年來所學知識的一次檢驗。在此次設計過程中，涉及到了很多專業(yè)知識（如單片機、電路、數(shù)電、模電、傳感器、Visual C++等），我們也對這些課程進行了系統(tǒng)的復習。這次設計采用基于ARM7的超聲波測距技術，來實現(xiàn)對距離的實時監(jiān)測，基本上完成了設計任務的要求。這次設計，鍛煉了我的實際動手能力，培養(yǎng)了我堅持不懈的素質，為我以后的工作打下了良好的基礎。在他的悉心指導下，我學到了許多新知識，并順利的完成了本次設計任務。參考文獻[1]張健,[J]..[2][D].國防科學技術大學碩士論文，2003.[3]Walker James Primer on WAVEL ETS and their Scintific Applications [M].Florida:CRC Press LLC,1999.[4]宋偉,[J]..[5]GRMMEL P ultrasonic detection using theanalytic signal magitade [J]. Ultrasonics,1981,19(2).[6][M].北京：電子工業(yè)出版社,.[7]周立功．ARM嵌入式系統(tǒng)基礎教程[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2005．[8]李朝青．PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2000．[9]圖形點陣液晶顯示模塊使用手冊[10] C++開發(fā)技術大全[M].北京：清華大學出版社2010.[11] C++:.[12]張和生，[J].電子產品世