。第章系统软件设计由于系统的复杂性，在软件设计部分只设计了温度采集与控制模块键盘与显示模块以及单片机通信模块的程序。系统开发工具软件介绍本系统软件即单片机程序设计开发工具采用支持的语言编写，是美国公司出品的系列兼容单片机语言软件开发系统，与汇编相比，语言在功能上结构性可读性可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用来开发，体会更加深刻。软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全界面。另外重要的点，只要看下编译后生成的汇编代码，就能体会到生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。并提供了强大的调试功能，允许用户在编辑时设置程序断点甚至在源代码未经编译和汇编之前。用户启动调试器之后，断点即被激活。断点可设置为条件表达式，变量或存储器访问，断点被触发后，调试器命令或调试功能即可执行。在属性框中可以快速浏览断点设置情况和源程序行的位置。代码覆盖率信息可以让你区分程序中已执行和未执行的，用户可以在编辑器中选中变量来观察其取值。双层窗口显示，可进行调整当前函数的局部变量用户在两个不同窗口页面上的自定义变量堆栈调用页面上的调用记录树不同格式的四个存储区。由于此开发工具提供的诸多便利，可使开发周期缩短，因此选此工具做系统软件设计。温度采集与控制程序设计。温度采集程序设计根据的通讯协议，主机控制完成温度转换必须经过三个步骤每次读写之前都要对进行复位，复位成功后发送条指令，最后发送指令，这样才能对进行预定的操作。当主机收到的响应信号后，便可以发出操作命令，这些命令可以分为命令和命令两种。的操作过程如图所示。由于与单片机间采用串行数据传送，因此，在对进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。操作时序主要有初始化时序读时序和写时序和写时序四种，如图所示。在温度测量仪表中，对的操作主要是复位读数据和写数据三种，而两种操作又都是按位进行的，所以首先应该按照的时序要求，编写读写时间片的程序，其流程图如图所示。图操作过程图操作时序图操作程序流程图温度积分分离控制程序设计在普通控制中，引入积分环节的目的主要是为了消除静差，提高控制精度。但在过程启动结束或大幅度增减设定时，短时间内系统输出有很大的偏差，会造成运算的积分积累，致使控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应的极限控制量，引起系统较大的超调。积分分离是当被控量与设定值偏差较大是，取消积分作用，以免由于积分作用使系统稳定性降低，超调量增大当被控量接近设定值时，引入积分控制，以便消除静差，提高控制精度。积分分离算法可表示为式中，为采样时间，为积分项的开关系数对于温度传递函数选择为，采样时间为，延迟个采样时间，即，程序流程图如图所示。置采集当前温度赋给←被控对象求输出←采样时刻到否图温度单片机控制流程图显特率为，时，分别对应定时器的初值为，。设置完波特率之后开总中断和串行口中断并启动定时器，此时串行口已初始化完成，进入工作状态。流程图如图。单片机串行口发送子程序设计取发送数据到累加器将累加器的值送入发送缓冲器发送数据全部数据发送完成清发送中断标志初始化发送数据指针将发送数据指针指向下个发送数据发送缓冲器中数据已输出完成开始结束图单片机串行口发送子程序流程图根据原理图可知发送数据时将数据送入累加器后，接着再将累加器的传值送入发送缓冲器即可发送个数据，发送个数据之后由于中断标志被置，所以只要等发送中断标志是否被置来判定发送缓冲器已向外输出数据完成，之后要清除发送中断标志。由于发送时般是多个数据的发送，所以要检查是否全部数据已发送，如未完成则接着发送下个数据，直到完成全部数据发送则结束这个子程序。流程图如图。单片机串行口接收子程序设计将接收缓冲器的内容读入累加器将累加器的值送入接收缓冲区数组修改接收缓冲区指针使其指向下个空位清除接收中断标志串行口中断入口中断返回串行口接收中断图单片机串行口接收子程序流程图接收数据是通过串口中断来实现，由于串口中断还可由发送中断引发，所以要判断是否为接收中断。当单片机接收缓冲器接收到数据后，由内部硬件使用置位，向请求中断，进入中断服务程序。所以接收子程序只要从接收缓冲器把数据读入累加器，之后将累加器的数据送入接收缓冲区数组中给其它子程序处理，最后要清除接收中断标志，因为该标志不会由硬件自动清除，需软件清除。流程图如图。本章小结本章借助，对温度采集与控制模块键盘与显示模块以及单片机通信模块的程序进行了设计，虽然在功能实现的过程中遇到了很多的困难，对些算法还不是很熟悉，但基本实现了系统要求的各种功能。在设计程序时必须事先了解单片机的些基本原理，比如它的输入输出端口以及各功能引脚的位置和所接的电位。只有在以上的基础上才有可能对单片机进行编程。因为是第次使用，在使用软件的时候也会经常遇到些困难，对文件的生成机制不是很熟悉，对些设置还不是很了解，还需要进步的学习。第章系统的硬件电路图总结本文通过对水温的监测和控制的研究，基本上了解了该系统的实现过程。通过近三个月的学习，对工业上比较实用的些工程软件有了定的了解，同时也学到了些简单的示与键盘程序设计显示扫描程序设计根据硬件电路已知，作为位控制线输出，分别对应各公共场端输出。采用动态扫描显示的程序流程图见图。扫描过程为首先初始化标识，将设为第个数码管，将指向的数码管的显示编码从显示缓冲区读出，并将这个值送入口即送入位控制线，然后将数字按位左移位并将其值送入口，即将指向的数码管的公共场端置，未指入的数码管的公共场端置。然后等待左右以将指入的数码管点亮。这样个数码管就已扫描好了，由于有个数码管，所以接着判断是否已完成指向最后个数码管，即判断是否大于，如果条件不成立，则将加，使其指向下个数码管，并按以前的步骤点亮这个码管，直到条件成立。如果条件成立表示所有数码管已扫描了遍，这次扫描工作已结束。标识端口←输出缓冲端口←等待约←是否开始结束图动态扫描显示的程序流程图键盘扫描程序设计键盘扫描过程为首先调用全扫描子程序，检查有无闭合键，若无键闭合，则结束这次键盘扫描若有键闭合，则先消抖。这里可通过执行其它子程序来达到延时消抖的目的。然后再次检查有无键闭合，若无键闭合，则结束这次键盘扫描若有键闭合，则进行逐行扫描，以判别闭合键的具体位置。在找到闭合键盘的具体位置以后，再求出所对应的键值。其计算方法通常有两种种是采用特定的计算公式，直接由闭合键的行号和列号求得其键值另种是先求出键的特征值，然后再通过查表求得键值。前者方法简单，速度较快，但键的排列位置固定，不能随意更改。后者速度较慢，但键的位置可任意设定。计算出闭合键的键值后，再判断键释放否若键未释放，则等待若键已释放，则再延时消抖，然后将键值写入键盘输入缓冲区以便其它子程序处理。流程图如图。有键闭合否延时，消除闭合抖动逐行扫描键盘找到闭合键形成键值是否是键已释放否延时，消除释放抖动将键值写入输入缓冲开始结束延时图键盘扫描程序流程图单片机通信程序设计单片机串行口原理单片机内部有个功能很强的全双工串行口，可同时发送和接收数据。它有种工作方式，可供不同场合使用。波特率由软件设置，通过片内的定时计数器产生。接收发送均可工作在查询方式或中断方式，使用十分灵活。串行口有两个独立的接收发送缓冲器属于特殊功能寄存器。个用作发送，个用作接收。发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入，两者共享个字节地址。串行口的结构如图所示。在发送时，由条写发送缓冲器的指令把数据字符写入串行口的发送缓冲器发中，然后从端位位地向外发送。与此同时，接收端也可位位地接收数据，直到收到个完整的字符数据后通知，再用条指令把接收缓冲器收的内容读入累加器。累加器波特率发生器发门发送控制器接收控制器移位寄存器收图单片机串行口的原理结构图单片机串行口初始化设置串行口为工作方式并允许接收设置定时器为方式设置串行口波特率即设置定时器初值开中断并允许串行口中断启动定时器开始结束图单片机串行口初始化子程序流程图单片机在使用串行口通信时首先要先进行串口初始化工作，即首先设置串行口为工作方式并允接收，根据串行口控制寄存器的原理，设置为，即串行口被设置为波特率可变的位异步通信接口，然后设置定时器为方式，根据定时器工作方式寄存器的原理，设置为，此时定时器已被设为可自动重装入的位定时计数器，接着设置串行口的波特率以便能与机在同波特率下进行通信，初始时设置波特率为，因为在方式下有定时器的溢出率波特率定时器的初值的溢出率按此可分别计算出型产品。继线总线的早期产品后，开辟了温度传感器技术的新概念。和使电压特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。内部结构主要由四部分组成位光刻温度传感器非挥发的温度报警触发器和配置寄存器。的管脚排列如下图的管脚排列图为数字信号输入输出端为电源地为外接供电电源输入端在寄生电源接线方式时接地。光刻中的位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该的地址序列码。位光刻的排列是开始位是产品类型标号，接着的位是该自身的序列号，最后位是前面位的循环冗余校验码。光刻的作用是使每个都各不相同，这样就可以实现根总线上挂接多个的目的。中的温度传感器可完成对温度的测量，以位转化为例用位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以形式表达，其中为符号位。表位转化后得到的位数据这是位转化后得到的位数据，存储在的两个比特的中，二进制中的前面位是符号位，如果测得的温度大于，这位为，只要将测到的数值乘于即可得到实际温度如果温度小于，这位为，测到的数值需要