系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
恒溫恒濕培養(yǎng)箱智能控制系統(tǒng)是典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，一個(gè)性能良好的 控制系統(tǒng)不僅要有合理的硬件結(jié)構(gòu)，而且需要完善的軟件與硬件密切配合、協(xié) 調(diào)一致，才能構(gòu)成一個(gè)功能完善、工作可靠的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)和軟 件設(shè)計(jì)不能截然分開，軟件設(shè)計(jì)是在了解硬件電路工作原理、參數(shù)指標(biāo)等的基 礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)施方案并編寫程序的過(guò)程。軟件設(shè)計(jì)包括監(jiān)控程序和各種應(yīng)用程 序。軟件設(shè)計(jì)分總體設(shè)計(jì)和模塊設(shè)計(jì)兩個(gè)階段來(lái)完成。
總體設(shè)計(jì).
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對(duì)控制系統(tǒng)的功能分析是為軟件編程做一個(gè)總體規(guī)劃。在本控制系統(tǒng)的軟 件設(shè)計(jì)部分，需要完成的任務(wù)主要包括：
(1) 模擬量測(cè)量：主要包括恒溫恒濕箱體的溫度測(cè)量和濕度測(cè)量，單片機(jī) 將獲取的模擬量轉(zhuǎn)換為能識(shí)別的數(shù)字量，即A/D轉(zhuǎn)換。定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 (T2)作 為采樣時(shí)鐘。為消除脈沖信號(hào)對(duì)測(cè)量的干擾，釆用滑動(dòng)濾波方式消除異常值， 提高測(cè)量精度。
(2) 參數(shù)顯示：在箱體面板上，由液晶實(shí)現(xiàn)各參數(shù)指標(biāo)的顯示。系統(tǒng)初始 化時(shí)顯示主界面，運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)顯示溫度、濕度、運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng) 有按鍵動(dòng)作時(shí)，液晶顯示界面切換至設(shè)置界面。下載數(shù)據(jù)時(shí)，顯示存儲(chǔ)設(shè)備狀 態(tài)、下載狀態(tài)和下載結(jié)果。
(3) 控制信號(hào)產(chǎn)生：?jiǎn)纹瑱C(jī)輸出控制信號(hào)控制風(fēng)扇和壓縮機(jī)的起停、電熱 管的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體溫濕度的控制。在一個(gè)控制周期中，為提高執(zhí)行部件工 作時(shí)間的精確度，輸出的控制信號(hào)釆用脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM),使用定時(shí)/計(jì)數(shù) 器1 (T1)定時(shí)。
(4) 控制算法：對(duì)采樣并處理的溫濕度數(shù)據(jù)，單片機(jī)在一個(gè)控制周期中， 通過(guò)控制算法計(jì)算輸出的控制量。這一過(guò)程需要實(shí)現(xiàn)的計(jì)算量大，有模糊控制、 PID控制、二維插值和浮點(diǎn)數(shù)處理的計(jì)算。
(5) 聲光報(bào)警：當(dāng)溫濕度超過(guò)設(shè)定的高低限或運(yùn)行完成時(shí)，單片機(jī)發(fā)出控 制信號(hào)，使能蜂鳴器和發(fā)光二極管。
(6) 按鍵處理：采樣中斷方式監(jiān)控鍵盤，實(shí)現(xiàn)開關(guān)機(jī)，控制的起停，溫濕 度目標(biāo)值和運(yùn)行時(shí)間的設(shè)定，消除運(yùn)行完成的報(bào)警等功能。使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器0
(TO)定時(shí)按鍵的按下時(shí)間，提高系統(tǒng)可靠性。
(7) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下載:在每個(gè)控制周期開始時(shí),將當(dāng)前溫濕度值寫入EPROM, 當(dāng)運(yùn)行完成插入USB設(shè)備時(shí)，先讀取設(shè)備剩余空間，再將EPROM中的數(shù)據(jù)寫 入。
軟件設(shè)計(jì)應(yīng)遵循模塊化原則，不僅增加程序的可讀性，還使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn) 單化，提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。模塊劃分應(yīng)遵守的原則有：
(1) 降低模塊接口的復(fù)雜性；
(2) 力求單入口單出口；
(3) 模塊調(diào)用的個(gè)數(shù)不要超過(guò)五個(gè)；
(4) 模塊的作用范圍就處在本模塊的控制范圍內(nèi)。
單片機(jī)上電復(fù)位后,先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢和初始化，系統(tǒng)初始化包括對(duì)I/O 口、 RAM (變量)、堆棧、定時(shí)器、中斷、顯示、ADC等模塊的初始化。初始化完 成后，進(jìn)入主程序，主程序是個(gè)循環(huán)體，執(zhí)行調(diào)度功能。具體功能模塊以子程 序形式存儲(chǔ)，由主程序調(diào)用，相互獨(dú)立性強(qiáng)。
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