頁(yè) 一種工控系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示方案的設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u115341緒論 1153491.1研究背景 118641.2研究目的與意義 244581.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2292212系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 2184942.1控制方案設(shè)計(jì) 3153622.2顯示方案設(shè)計(jì) 486352.3存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì) 510152.4采集方案設(shè)計(jì) 524507通訊式傳感器 5202093系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 671593.1硬件整體設(shè)計(jì) 6159673.2最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 6282683.3溫度傳感器電路設(shè)計(jì) 8157193.4主要元器件選擇與介紹 10247784系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 1247594.1主程序設(shè)計(jì) 12222384.1主程序流程圖 13115674.2初始化子程序設(shè)計(jì) 13287344.3溫度傳感器子程序設(shè)計(jì) 1417254.4存儲(chǔ)子程序設(shè)計(jì) 14202634.5顯示模塊子程序設(shè)計(jì) 1544565系統(tǒng)仿真與調(diào)試 17313885.1硬件調(diào)試 17265725.2軟件仿真 17153005.3軟件調(diào)試 19275055.4整體測(cè)試 197970結(jié)論 211緒論1.1研究背景現(xiàn)如今，隨著世界各地的科學(xué)電子技術(shù)不斷的快速發(fā)展；在生活中處處可見一些用于工控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)信息的顯示設(shè)備，以大量適用于如一些體育、交通運(yùn)輸系統(tǒng)、商業(yè)、物流快遞管理、指揮調(diào)度系統(tǒng)、國(guó)防和軍事等眾多領(lǐng)域方面中。因此，液晶顯示器的技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，并在當(dāng)今的光學(xué)電子技術(shù)工業(yè)中有一席之地；由于液晶顯示屏的運(yùn)行可靠、安全、經(jīng)濟(jì)性、可以顯示眾多信息和其便于操作等特點(diǎn)，已廣泛適各種公共場(chǎng)合中心。1.2研究目的與意義在工業(yè)控制領(lǐng)域，經(jīng)常需要采集很多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)控。由于數(shù)據(jù)在實(shí)時(shí)變換時(shí)，需要人工觀察和分析，從而得知設(shè)備的工作狀態(tài)。因此，數(shù)據(jù)的可視化會(huì)經(jīng)常用到，一般是顯示為隨時(shí)間變化的曲線，并且要記錄下來(lái)。工控系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示模塊的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，工控系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)示顯的模塊在工業(yè)自動(dòng)化顯示的領(lǐng)域和智能家居等領(lǐng)域非常大。針對(duì)市場(chǎng)對(duì)工業(yè)控制領(lǐng)域顯示的巨大需求，本課題可有效解決以上問題，該顯示模塊的使用壽命、性能、都有高標(biāo)準(zhǔn)的要求。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自20世紀(jì)80年代末以來(lái)，因?yàn)橐壕э@示器的制造技術(shù)不斷進(jìn)步，所以在國(guó)外老早的得到了廣泛用于生活中。自從我國(guó)改革開放四十多年以來(lái)，隨著人民的需求不同，科學(xué)和社會(huì)進(jìn)步的發(fā)展對(duì)信息的量的需求量不斷增加，故液晶顯示器將廣泛使用于生活中各個(gè)方面；LCD顯示器技術(shù)也有從原始的單色、雙色圖形顯示到如今圖像顯示。隨著科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，LCD顯示的屏在各個(gè)的方面都取得了大的進(jìn)步，與傳統(tǒng)顯示器的差距變得越來(lái)越小。LCD顯示的屏在各個(gè)的市場(chǎng)潛力都很大，全球的LCD顯示器的屏的生產(chǎn)基地主要集中到的在中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)和日本三大產(chǎn)地。尤其在近年來(lái)我國(guó)的LCD顯示屏技術(shù)得到了飛一般速度的發(fā)展，在此產(chǎn)業(yè)化十年內(nèi)經(jīng)歷了7次重大的改革變化，據(jù)近期數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)每1年半就要更新一次產(chǎn)業(yè)化模式。LCD顯示屏的發(fā)展使得工業(yè)控制領(lǐng)域顯示模塊加速更新，其功能更加強(qiáng)大，穩(wěn)定性更高。2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)針對(duì)本次“一種工控系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示方案的設(shè)計(jì)”，我將以一種在顯示屏上顯示溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)。在本次設(shè)計(jì)中一共有顯示屏，電路板和程序三大部分組成。本次我將采用單片機(jī)作為設(shè)計(jì)的控制主題，用液晶顯示屏作為本設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)顯示的方式。用存儲(chǔ)器作為本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息的記憶部件，用傳感器作為本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的功能。2.1控制方案設(shè)計(jì)單片機(jī)單片機(jī)是一種微控制處理器，它可以把計(jì)算機(jī)內(nèi)部的大部分功能剪裁然后進(jìn)行高度的集成。單片機(jī)的集成度非常高，內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)的功能特別豐富，可以根據(jù)你的需求進(jìn)行裁取。單片機(jī)的芯片可以和其他的有需要的電路構(gòu)成一個(gè)內(nèi)容豐富的系統(tǒng)，在集成電路的背景下，數(shù)據(jù)的操作和處理被集成到芯片中以執(zhí)行高速的數(shù)據(jù)處理。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)的開發(fā)比較舒適，在編譯程序中編制相應(yīng)的程序，生成的單芯片微型計(jì)算機(jī)可以促進(jìn)各種外部設(shè)備的進(jìn)行。在我們的生活中就有各種各樣的電子產(chǎn)品是通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行研發(fā)出來(lái)的，比如工業(yè)控制當(dāng)中，在智能家居等的方面。單片機(jī)芯片一共是由CPU、ROM、RAM組成的，單片機(jī)可以完成各種各樣復(fù)雜的操作及各種運(yùn)算，無(wú)論是數(shù)據(jù)的具體操作還是系統(tǒng)的控制，都是可以由單片機(jī)來(lái)輔助完成的。單片機(jī)較與其他微處理器來(lái)說(shuō)優(yōu)勢(shì)是體積小、構(gòu)造簡(jiǎn)單方便、功能性強(qiáng)大等，開發(fā)使用的時(shí)候也是比著其他的方便快捷，即使在長(zhǎng)時(shí)間工作也幾乎沒有出現(xiàn)過(guò)故障，因此穩(wěn)定性都讓我們很滿意。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)的耗電量很低，以提高產(chǎn)品的耗能為目的，為生產(chǎn)和發(fā)展提供了可能。圖2.1為單片機(jī)系統(tǒng)框圖圖2.1單片機(jī)系統(tǒng)框圖2.2顯示方案設(shè)計(jì)液晶地顯示液晶顯示地屏可以顯示出各種各樣你想要的的信息，液晶顯示屏通過(guò)設(shè)置像素的亮滅來(lái)完成任務(wù)，將需要的文本轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制。其特征在于，如果要提升的像素為1，則要切換的像素為0，字符每一行像素都要用十六進(jìn)制數(shù)據(jù)去表示，然后掃描幾行以顯示要顯示的字符，液晶屏里有很多像素點(diǎn)，所以液晶顯示屏的顯示部分的分辨率比著數(shù)碼管更高，它可以顯示出各種復(fù)雜的漢字、符號(hào)、圖形等。LCD穩(wěn)定性高、開發(fā)難度低，適合于信息量大的集成系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)中需要用到動(dòng)態(tài)繪制數(shù)據(jù)曲線的功能，因此采用液晶顯示屏作為本次論文設(shè)計(jì)的顯示功能。圖2.2為液晶顯示屏結(jié)構(gòu)圖；圖2.2液晶顯示屏結(jié)構(gòu)圖2.3存儲(chǔ)方案設(shè)計(jì)FLASH存儲(chǔ)器FLASN存儲(chǔ)器還有一個(gè)名字叫做閃存，它的壽命很長(zhǎng)并且是非易失性存儲(chǔ)器(所要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)地信息可以在停電時(shí)保存)。該設(shè)備數(shù)據(jù)刪除有固定內(nèi)存，而不是單字節(jié)單元。區(qū)域塊是單位，塊大小通常為256KB到20MB。特點(diǎn)是具有電子可擦性能和可編程性能，可允許快速地讀取數(shù)據(jù)而不失去電源。Flash存儲(chǔ)器可實(shí)現(xiàn)高集成度、高容量、寫入速度快。由于本系統(tǒng)需要存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，因此選擇Flash存儲(chǔ)器作為本系統(tǒng)的存儲(chǔ)方式。2.4采集方案設(shè)計(jì)通訊式傳感器本次設(shè)計(jì)中由于需要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示的功能，因此需要用到傳感器去實(shí)現(xiàn)這次的功能，DS18B20是目前市場(chǎng)較為廣泛收到好評(píng)的數(shù)字溫度傳感器的設(shè)備，當(dāng)在系統(tǒng)中檢測(cè)過(guò)程時(shí)，其結(jié)果顯示為數(shù)字信號(hào)；設(shè)備具有工作運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性、工作時(shí)抗外界能力強(qiáng)、檢測(cè)精度較高和使用時(shí)操作簡(jiǎn)單；本類型數(shù)字溫度傳感器設(shè)備，可根據(jù)外界環(huán)境使用場(chǎng)合進(jìn)行設(shè)計(jì)封裝，以滿足工作要求。因此本次設(shè)計(jì)采用通信溫度傳感器作為系統(tǒng)的采集方案。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1硬件整體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件整體部分為：5V電源流入AMS1117將電源轉(zhuǎn)化為3.3V，3.3V的電源供給單片機(jī)、存儲(chǔ)芯片；液晶：DS18B20。DS18B20傳感器又可以把采集到的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)單總線的方式去運(yùn)輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)它又將通過(guò)SPI總線把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到W25Q64里，同時(shí)將數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上面。本系統(tǒng)硬件整體框圖如圖3.1所示；STM32F103ZET6單片機(jī)STM32F103ZET6單片機(jī)圖3.1系統(tǒng)硬件整體框圖3.2最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.2.1復(fù)位電路單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有兩種，一種是軟件的復(fù)位方式，另外一種則是硬件復(fù)位方式。硬件的重置首先需要重置電路的設(shè)置。實(shí)現(xiàn)硬件復(fù)位的需要是在第一個(gè)引腳產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)。如果低電平時(shí)間超過(guò)某個(gè)時(shí)間，則單片機(jī)復(fù)位啟動(dòng)。依照上面復(fù)述的原理，設(shè)計(jì)出了如圖3.2.1所示的復(fù)位電路。啟動(dòng)復(fù)位引腳時(shí)，當(dāng)復(fù)位引腳下降超過(guò)一個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)復(fù)位引腳啟動(dòng)，當(dāng)按鈕彈出時(shí)，功率變大，電容器開始充電。隨著電容器自身容量的緩慢增加，電容器自身的阻抗也會(huì)越來(lái)越大，此時(shí)，電容器容量達(dá)到電力狀態(tài)時(shí)，電容器就會(huì)打開，復(fù)位銷等級(jí)會(huì)變高。為了防止充電時(shí)電流過(guò)大而燃燒電容器，將10k電阻串聯(lián)到電容器上方，限制電流。當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，當(dāng)電容量開始充電時(shí)，復(fù)位引腳立馬變成為低電平，因此每次都會(huì)對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。軟件復(fù)位時(shí)，需要使用相應(yīng)的復(fù)位指令對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。圖3.2.1復(fù)位電路3.2.2時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路在單片機(jī)工作時(shí)提供參考信號(hào)，STM32的單片機(jī)雖然內(nèi)置了專用RC時(shí)鐘振蕩器，但為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了外部時(shí)鐘振動(dòng)電路，系統(tǒng)采用8MHZ外部前饋?zhàn)鳛闀r(shí)鐘電源，當(dāng)晶振的兩端通電時(shí)，晶振自動(dòng)輸出8MHZ的時(shí)鐘信號(hào)，為了穩(wěn)定地啟動(dòng)晶體發(fā)生器，在晶體發(fā)生器的兩極增加兩個(gè)共振電容器，方便晶體發(fā)生器的快速運(yùn)行。可以在上電之后的系統(tǒng)用超級(jí)快的時(shí)間去運(yùn)行它。時(shí)鐘電路如圖3.2.2所示。圖3.2.2時(shí)鐘電路3.2.3電源電路5V電源流入AMS1117將電源轉(zhuǎn)化為3.3V，3.3V的電源供給單片機(jī)、存儲(chǔ)芯片；液晶：DS18B20。整體電源轉(zhuǎn)換電路如圖3.2.3所示。圖3.2.3電源電路圖3.3溫度傳感器電路設(shè)計(jì)1腳、2腳、3腳分別是GND、數(shù)據(jù)線和3.3V，DS18B20與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互是通過(guò)數(shù)據(jù)的引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)數(shù)據(jù)引腳空閑的時(shí)候系統(tǒng)自己默認(rèn)為高電平。DS18B20溫度傳感器電路如圖3.3所示。圖3.3溫度傳感器電路圖3.3.1存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)W25Q64使用SPI通訊協(xié)2議里的NORFLASH內(nèi)存，W25Q64的CS工鞥點(diǎn)、CLK地功能點(diǎn)、DIO地功能點(diǎn)、DO地功能點(diǎn)將分別連到STM32上的SPI標(biāo)識(shí)NSS、SCK、MOSI、MISO。STM32的NSS針是相同的。SPI專款NSS針，應(yīng)用程序需要控制軟件。FLASH芯片有WP和HOLDphinWP針可以控制書寫保護(hù)功能。當(dāng)數(shù)據(jù)填寫將被禁止，我們被直接連入了電源供應(yīng)系統(tǒng)，HOLD引腳是實(shí)現(xiàn)暫停通訊地，當(dāng)HOLD地引腳為低電平的時(shí)候，通訊是處在暫停的狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)的輸出和引腳地輸出為高阻抗?fàn)顟B(tài)的時(shí)候，時(shí)鐘的引腳和數(shù)據(jù)輸入的引腳就是處在無(wú)效狀態(tài)。存儲(chǔ)電路如圖3.3.1所示；圖3.3.1存儲(chǔ)電路圖3.3.2液晶電路設(shè)計(jì)LCD接口有8條RGB信號(hào)線路，用以顯示LCD畫面中像素的紅色、綠色和藍(lán)色組成部分。通常使用紅色、綠色和藍(lán)色來(lái)表現(xiàn)顏色。通常的色彩表達(dá)需要RGB顏色組件值的數(shù)據(jù)位數(shù)。比方說(shuō)，RGB565代表的是紅色、綠色和藍(lán)色的三種顏色的數(shù)據(jù)線，分別是5、6和5。一共是有16個(gè)數(shù)據(jù)位，最大可以顯示出來(lái)216個(gè)顏色。其中，“框架”是圖像的單位，圖像是框架，在LCD畫面中，框架代表液晶像素的整個(gè)畫面。人們經(jīng)常使用來(lái)顯示LCD畫面更新的特性，即每秒能夠在LCD畫面上顯示的圖像框架數(shù)。例如，LCD畫面以60幀的速度運(yùn)行時(shí)/秒、VSYNC等級(jí)將會(huì)以每秒60的速度跳高。數(shù)據(jù)的able的信號(hào)DE數(shù)據(jù)是用來(lái)顯示數(shù)據(jù)的有效性的方法，要的DE的信號(hào)線路比較高的話，RGB地信號(hào)線路所顯示的數(shù)據(jù)就有效。液晶電路如圖3.3.2所示。圖3.3.2液晶電路圖3.4主要元器件選擇與介紹3.4.1單片機(jī)的介紹單片機(jī)STM32F103ZET6屬于32位的單片機(jī)，STM32速度可以達(dá)到72MHZ，8位單片機(jī)6倍，也可同時(shí)處理32位的數(shù)據(jù)，它的內(nèi)部分別是144個(gè)I/O、6個(gè)串口、計(jì)數(shù)/定時(shí)器數(shù)量有8個(gè)，模數(shù)轉(zhuǎn)換的通道有16個(gè)。軟件開發(fā)中有一個(gè)類似于圖書館似的文件庫(kù)，在軟件開發(fā)中可以安裝各種操作系統(tǒng)的方便配置和能力，譬如，μ對(duì)于cos、freeertos等操作系統(tǒng)，在接口開發(fā)中可以移植gui，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的內(nèi)置系統(tǒng)開發(fā)。單芯片微型計(jì)算機(jī)以高性能和高性價(jià)比為特點(diǎn)，它的包裝方式是芯片包裝，所以單芯片主要應(yīng)用于內(nèi)置系統(tǒng)。STM32ZET6單片機(jī)體積小，有利于系統(tǒng)集成，外圍的資源也更加的豐富多彩；因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要求的是對(duì)線路功率特性參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，CPU對(duì)速度要求特別高，系統(tǒng)的所有周邊模塊電路需要更多的單邊機(jī)周邊設(shè)備。由于上述的原因，我將把本次的設(shè)計(jì)的主要的控制芯片選為STM32F103ZET6單片機(jī)作為本次的核心芯片。如圖3.4.1STM32實(shí)物圖圖3.4.1STM32實(shí)物圖圖3.4.1STM32實(shí)物圖STM32單片機(jī)的介紹STM32F103ZET6單芯片微機(jī)以3種低功率消耗的模式去運(yùn)行的；在待機(jī)的模式下，只有CPU在芯片內(nèi)工作，其他的外圍資源還是在正常的工作，在待機(jī)的模式下觸發(fā)的外部中斷可以將芯片給喚醒；在停止作業(yè)的模式下：此時(shí)的單片機(jī)耗電量是最少的，只有在停止的工作模式下，SRAM和寄存器它們是在正常運(yùn)行并且是正常工作的，其它的都是處于停止工作的狀態(tài)的，這個(gè)模型的模式也是是可以通過(guò)外部中斷的方式去喚醒芯片。而待機(jī)的模式下：芯片在待機(jī)模式下運(yùn)行，出了他的備用電路和它專用寄存器模式之外，外部設(shè)置之類的是不能處在運(yùn)行的狀態(tài)的，如果要想喚醒，那么可以通過(guò)喚醒搜索者和守門犬的方式去喚醒。靈活的去運(yùn)用單片機(jī)的三種地功耗模式，可以最低的降低系統(tǒng)的功耗，這樣就能達(dá)到并且實(shí)現(xiàn)我們對(duì)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。3.4.2顯示模塊顯示模塊的選擇由于電容式屏幕在潮濕環(huán)境下的靈敏度受到影響，而電阻式觸摸屏的精度較高，適用于像素級(jí)的最大的分辨率可以達(dá)到4096x4096；屏幕的篩網(wǎng)它是不受灰塵還有水的影響。也可以在低溫或高溫的環(huán)境下工作。電阻式觸摸屏是通過(guò)使用壓力的感應(yīng)的方式，可以觸摸任何的物體，在戴著的手套的情況下，也可以用手寫來(lái)識(shí)別的；隨著電阻技術(shù)越來(lái)越成熟以及臨界值的一直在降低，觸摸屏的成本相對(duì)之前降低了很多呢。因此，本系統(tǒng)采用電阻膜屏作為示模塊。3.4.3存儲(chǔ)芯片存儲(chǔ)芯片芯片的選擇W25Q64NorFlash存儲(chǔ)器按照數(shù)據(jù)的傳輸類型可以分為并行口的傳輸和串行口的傳輸；并行口的傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候可以同時(shí)傳輸多個(gè)字節(jié)的信息；串行口的傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候每次傳輸只能傳輸一個(gè)字節(jié)信息；串口的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格比并行口傳輸?shù)膬r(jià)格便宜和接線簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是在傳輸數(shù)據(jù)速度較慢。在本系統(tǒng)中單片機(jī)Rom有限，W25Q64的扇區(qū)大小為4K而33333Flash扇區(qū)為20K，并且W25Q64的存儲(chǔ)空間更大性價(jià)比較高，所以本系統(tǒng)選用W25Q64作為存儲(chǔ)Flash。3.4.4溫度傳感器溫度傳感器選擇DS18B20是一種市場(chǎng)上普遍使用的數(shù)字溫度計(jì)的傳感器，輸出的是數(shù)字的信號(hào)，其尺寸較小，硬盤頭較低，有強(qiáng)大的防干擾功能和高密度特性。DS18B20數(shù)碼溫度計(jì)的配線很容易，管道型、羅型、吸附磁鐵型、不銹鋼成套設(shè)備型、LTM8877、LTM8874等多種型號(hào)的產(chǎn)品可以搭配在一起使用。本次設(shè)計(jì)中由于對(duì)在各個(gè)環(huán)境中要求測(cè)量值與真實(shí)值不能存在較大偏差，需要便于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的檢測(cè)我們采用DS18B20系統(tǒng)作為我們一個(gè)的一個(gè)收集系統(tǒng)。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，不僅需要硬件電路還需要硬件驅(qū)動(dòng)程序系統(tǒng)才能正常的工作。系統(tǒng)軟件包括基本的主要程序設(shè)計(jì)、子程序啟動(dòng)的設(shè)計(jì)、溫度傳感器程序的設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)子程序和顯示模塊的設(shè)計(jì)，在這些設(shè)計(jì)中，我主要把顯示模塊的設(shè)計(jì)為這次設(shè)計(jì)的重中之重。4.1主程序設(shè)計(jì)整個(gè)軟件系統(tǒng)中，系統(tǒng)的主程序是非常的重要的，一旦開始連接到系統(tǒng)，啟動(dòng)程序先啟動(dòng)文件之后，啟動(dòng)程序就要進(jìn)入到主程序的入口。在應(yīng)用程序輸入輸出之后，將系統(tǒng)里面的所有的模塊都初始化為0，其次，主程序就會(huì)根據(jù)各個(gè)子程序的本身需求去調(diào)用各個(gè)子程序，又通各個(gè)子程序之間的相互協(xié)作，就可以一步步的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能，系統(tǒng)主程序的流程圖如圖4.1所示；4.1主程序流程圖系統(tǒng)開機(jī)后，單片機(jī)開始連續(xù)執(zhí)行各個(gè)子程序，當(dāng)程序進(jìn)入主功能后，最重要的任務(wù)是去實(shí)現(xiàn)模塊初始化的程序，把程序初始化之后，系統(tǒng)開始進(jìn)入主模式，首先是去了解觸摸屏的數(shù)據(jù)是否有無(wú)，其次查看運(yùn)行子程序設(shè)置觸點(diǎn)1的中斷計(jì)時(shí)器是否在運(yùn)行，觸摸屏每10ms掃描一次，檢測(cè)到觸摸數(shù)據(jù)時(shí)設(shè)置相應(yīng)的觸摸數(shù)據(jù)標(biāo)志時(shí)，當(dāng)主循環(huán)期間檢測(cè)到標(biāo)記為觸摸的標(biāo)志的位時(shí)，系統(tǒng)需要提供歷史數(shù)據(jù)或?qū)崟r(shí)更新的數(shù)據(jù)。顯示功能的函數(shù)在計(jì)時(shí)器中斷服務(wù)功能1中進(jìn)行運(yùn)行，每20毫秒掃描一次顯示功能。4.2初始化子程序設(shè)計(jì)在軟件的啟動(dòng)過(guò)程中，每個(gè)系統(tǒng)的模塊也都需要進(jìn)行初始化，在該系統(tǒng)之中，溫度檢測(cè)模塊、觸摸模塊和LCD和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊都需要初始化。出了初始化模塊的必要性，程序中能使用到的所有的變量都必須要被定義為初始值。由于初始化程序不需要無(wú)限的重復(fù)，因此初始化只能在主周期以外發(fā)生。而初始化的程序也只能執(zhí)行一次。系統(tǒng)初始化子程序流程圖如圖4.2所示；圖4.2初始化子程序流程圖4.3溫度傳感器子程序設(shè)計(jì)溫度傳感器采用簡(jiǎn)單的總線通信的方式，第一步是初始化單片機(jī)的I/O。其次把溫度傳感器給初始化，接著把他的工作模式設(shè)置好，時(shí)期在讀取溫度的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過(guò)單總線的方式傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。DS18B20子程序如圖4.3所示；圖4.3DS18B20子程序流程圖4.4存儲(chǔ)子程序設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器模塊接收SPI通信模式，首先是要激活SPI外圍的設(shè)備，單片機(jī)通過(guò)SPI總線開始初始化存儲(chǔ)化芯片。需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)單片機(jī)通過(guò)SPI總線讀取數(shù)據(jù)包至內(nèi)部RAM，修改數(shù)據(jù)并通過(guò)SPI總線將數(shù)據(jù)包回寫至存儲(chǔ)芯片，再次讀取驗(yàn)證與寫入數(shù)據(jù)是否相等，如果相等則存儲(chǔ)成功，否則存儲(chǔ)失敗。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)子程序如圖4.4所示；圖4.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子程序流程圖4.5顯示模塊子程序設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，需要顯示相關(guān)信息的展示時(shí)我將用液晶顯示進(jìn)行展示。需要顯示數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)FSMC數(shù)據(jù)總線向液晶屏發(fā)送指令，本程序使用emWin實(shí)現(xiàn)屏幕的界面處理，實(shí)時(shí)的將數(shù)據(jù)信息打印至液晶屏幕，并定期掃描觸摸數(shù)據(jù)響應(yīng)觸摸操作。液晶顯示子程序流程圖如圖4.5所示。圖4.5液晶顯示子程序流程圖5系統(tǒng)仿真與調(diào)試在完成本次的軟件和硬件設(shè)計(jì)之后，接著要對(duì)系統(tǒng)仿真和調(diào)試。因?yàn)橄到y(tǒng)的硬件電路主要采用元器件，具有高焊接要求，與此同時(shí)，貼片元器件在系統(tǒng)中的焊接不是機(jī)械焊接，因此在焊接時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些誤差，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)軟件的仿真，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況和計(jì)劃目標(biāo)，識(shí)別并解決系統(tǒng)問題，最終優(yōu)化系統(tǒng)功能；在達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)之后，就需要進(jìn)行調(diào)試系統(tǒng)的軟硬件，等待調(diào)試后再測(cè)試系統(tǒng)是否可以正常運(yùn)行。5.1硬件調(diào)試在設(shè)備的焊接結(jié)束后，首先去確認(rèn)電路圖和實(shí)物的各個(gè)零件零件的焊接是否有誤。零件的焊接板之間是否出現(xiàn)連錫現(xiàn)象，確保零件焊接的正確性之后，可以進(jìn)行以下的測(cè)量。首先是在啟動(dòng)前檢查系統(tǒng)的絕緣情況，并測(cè)量每一個(gè)電源是否有短路接地，檢查各跨度是否有反焊，極性元件焊接方向是否有誤差。在上述檢查正常之后，可以繼續(xù)進(jìn)行下一步操作。第二階段是檢查電源是否正常通電，在系統(tǒng)開機(jī)后，用萬(wàn)用表測(cè)量各電壓的功率是否與理論值相符合。如果測(cè)量值與理論值相差過(guò)大，應(yīng)將立即切斷電源，再次檢查電路，確保沒有錯(cuò)誤的情況下才可以通電檢查。如果各電壓的實(shí)際測(cè)量功率與理論值一致的話，那么系統(tǒng)電路是正確的，可以通過(guò)，繼續(xù)下一步實(shí)現(xiàn)。第三階段是檢查功能模塊是否可以正常工作，并在主示意圖中依次運(yùn)行功能模塊驅(qū)動(dòng)程序，啟動(dòng)時(shí)使用串行端口輸出調(diào)試信息，并確認(rèn)每個(gè)模塊輸出的調(diào)試信息是否正確。如果準(zhǔn)備那么硬件電路沒有錯(cuò)誤。5.2軟件仿真在程序設(shè)計(jì)中可能會(huì)有一些問題。這些問題一般都是邏輯問題和語(yǔ)法問題。首先，首先，語(yǔ)法錯(cuò)誤是程序編寫最常見的問題，這些問題可以在Keil5開發(fā)平臺(tái)上是可以解決的，如果發(fā)生語(yǔ)法錯(cuò)誤，程序的開發(fā)人員將報(bào)告編譯器中的錯(cuò)誤給單獨(dú)標(biāo)記出來(lái)，錯(cuò)誤的類型和錯(cuò)誤的位置會(huì)顯示在程序的最底部位置。在編制系統(tǒng)邏輯的程序時(shí)，為了便于管理和使用變量，程序定義了變量結(jié)構(gòu)，當(dāng)變量應(yīng)用于結(jié)構(gòu)時(shí)，仿真軟件鐘中出現(xiàn)如圖5.2.1中的錯(cuò)誤，首先設(shè)置斷點(diǎn)，接著開始程序調(diào)試和錯(cuò)誤原因分析，最后可以通過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：若結(jié)構(gòu)變量在頭文件中定義過(guò)，那么只能在關(guān)聯(lián)的C文件中使用，如果您需要另外一個(gè)C文件，請(qǐng)?jiān)谖募?biāo)題中使用外部關(guān)鍵字進(jìn)行修改。修改為正確的仿真，此時(shí)程序變?yōu)檎＿\(yùn)行，錯(cuò)誤此時(shí)消失，正常運(yùn)行的界面如圖5.2.2所示。圖5.2.1軟件仿真圖圖5.2.2軟件仿真圖5.3軟件調(diào)試在調(diào)試程序時(shí)，程序中的邏輯錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)劃邏輯功能的正確性以及準(zhǔn)確性，這可以通過(guò)正確的模擬或?qū)嶋H結(jié)果來(lái)確定。首先，在系統(tǒng)中有一個(gè)數(shù)字管顯示問題。當(dāng)LCD啟動(dòng)后，屏幕并沒有任何數(shù)據(jù)。但在仔細(xì)識(shí)別程序后，確保了當(dāng)L