計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)02

第二章監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)監(jiān)控程序的功能和組成監(jiān)控主程序和初始化管理鍵盤管理程序的設(shè)計(jì)顯示、中斷與時(shí)鐘管理硬件故障的自檢2.1監(jiān)控程序的功能和組成監(jiān)控程序的主要作用是及時(shí)響應(yīng)來(lái)自系統(tǒng)或儀器內(nèi)部的各種服務(wù)請(qǐng)求，有效的管理測(cè)控系統(tǒng)自身軟、硬件及人-機(jī)聯(lián)系設(shè)備，與系統(tǒng)中其它設(shè)備交換信息，并在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)作出相應(yīng)的處理。測(cè)控系統(tǒng)硬件軟件監(jiān)控程序應(yīng)用軟件監(jiān)控程序管理整個(gè)系統(tǒng)的工作，直接影響系統(tǒng)的操作和運(yùn)行，是軟件的核心。監(jiān)控程序的具體功能初始化管理鍵盤和顯示管理中斷管理時(shí)鐘管理故障自診斷監(jiān)控主程序初始化管理鍵盤管理顯示管理中斷管理時(shí)鐘管理自診斷器件初始化堆棧初始化參數(shù)初始化七段顯示器管理指示燈管理圖2－1（a）監(jiān)控程序基本組成2.2監(jiān)控主程序和初始化管理監(jiān)控主程序進(jìn)行識(shí)別命令，解釋命令并獲得完成該命令的相應(yīng)模塊的入口，引導(dǎo)測(cè)控程序進(jìn)入正常運(yùn)行，并協(xié)調(diào)各部分軟硬件進(jìn)行工作。初始化管理初始化管理主要包括可編程器件初始化、堆棧初始化和參數(shù)初始化三部分。2.3鍵盤管理程序的設(shè)計(jì)鍵盤管理程序的作用是根據(jù)獲取的按鍵編碼，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)程序。本地：按鍵遠(yuǎn)地：總線命令命令輸入按鍵分類功能鍵數(shù)字鍵單義鍵：一個(gè)鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)功能多義鍵：功能由按鍵序列決定合法命令非法命令2.3.1按鍵開關(guān)的軟件聯(lián)接方式按鍵開關(guān)在機(jī)械上存在閉合/斷開兩種狀態(tài)，在系統(tǒng)和儀器中經(jīng)常需要把一個(gè)和幾個(gè)鍵的這兩種狀態(tài)進(jìn)行組合使用，即所謂的“互鎖”和“自鎖”功能?！盎ユi”和“自鎖”“互鎖”和“自鎖”功能主要由軟件實(shí)現(xiàn)。軟件互鎖：同類按鍵中的一個(gè)按下時(shí)，利用軟件使具有正在工作的另一鍵功能退出。軟件自鎖：某個(gè)按鍵奇數(shù)次時(shí)，執(zhí)行該鍵功能，按偶數(shù)次時(shí)退出該功能。圖2－2數(shù)字電壓表量程鍵J0J1J2J3Ui到后續(xù)電路圖2－3量程鍵軟件互鎖流程圖

鍵中斷處理

返回

K1?

K2?

K3?

量程鍵？

鍵釋放？

200V量程碼狀態(tài)

20V量程碼狀態(tài)

2V量程碼狀態(tài)

0.2V量程碼狀態(tài)

按量程碼及狀態(tài)切換開關(guān)，點(diǎn)亮燈

其他

處理

返回

延時(shí)20ms

Y

N

Y

Y

Y

N

N

N

Y

N

K0?

YN200V量程碼狀態(tài)圖2－4平均值鍵軟件自鎖流程圖鍵盤的主要操作步驟識(shí)鍵評(píng)鍵鍵義分析單純查詢法定時(shí)查詢法中斷法鍵值獲取方法鍵義分析直接分析法狀態(tài)變量法2.3.2直接分析法直接分析法指只需要根據(jù)當(dāng)前按鍵的編碼，把程序直接轉(zhuǎn)向相應(yīng)的處理子程序的入口，而無(wú)需知道此前按鍵的情況。直接分析法適用于功能和按鍵較少的情況。如單義鍵。其關(guān)鍵是轉(zhuǎn)移表。例：設(shè)功能鍵編碼為10H～19H低8位高8位低8位高8位一維轉(zhuǎn)移表TAB1子程序1子程序2…中斷程序ANLA，#0FHMOVB，#02HMULABMOVR2，AMOVDPTR，#TAB1MOVCA，@A+DPTRMOVR0,AINCDPTRMOVA,R2MOVCA，@A+DPTRMOVR1,A主程序MOVA,R0MOVDPL,AMOVA,R1MOVDPH,AMOVA,#00HJMP@A+DPTR功能較多的系統(tǒng)應(yīng)用一鍵多義。此時(shí)一個(gè)命令不是由一次按鍵，而是由一個(gè)按鍵序列組成。用直接分析法來(lái)設(shè)計(jì)一鍵多義的系統(tǒng)需要多張轉(zhuǎn)移表。例：電壓頻率計(jì)共８?jìng)€(gè)按鍵:<GATE>、<SET>、<RESET>、<OFS>、<A>、<B>、<C>、<D>初始化后按<A>測(cè)頻率、按<B>測(cè)周期、按<C>測(cè)時(shí)間間隔、按<D>測(cè)電壓。此時(shí)<A>、~<D>為主功能鍵。按<GATE>后按<A>~<D>，規(guī)定閘門時(shí)間或量程。按<SET>后按<A>~<D>，則送入一偏移量。<OFS>為單義鍵，有效時(shí)測(cè)量結(jié)果加上偏移量。<GATE>合法操作:<A>…<D>+<SET>+<A>…<D>或：<GATE><SET>+<A>…<D>+<A>…<D>非正規(guī)操作：<SET><SET>圖2-6一鍵多義監(jiān)控主程序流程框圖2.3.3狀態(tài)變量法系統(tǒng)的狀態(tài)是表示系統(tǒng)的最小一組變量。通過(guò)t=t0的狀態(tài)變量和t≥t0時(shí)的輸入激勵(lì)，利用系統(tǒng)模型，就可以求得t≥t0的任何時(shí)刻系統(tǒng)的行為與狀態(tài)。t≥t0時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)與①t=t0的狀態(tài)、②t≥t0時(shí)的輸入激勵(lì)、③系統(tǒng)模型，三個(gè)因素有關(guān)。對(duì)于按鍵，這三個(gè)因素為①按鍵前的狀態(tài)、②按鍵的鍵值、③程序結(jié)構(gòu)。每個(gè)狀態(tài)中，各按鍵有確定的含義，同一狀態(tài)不同按鍵有不同含義，不同狀態(tài)同一按鍵有不同含義。狀態(tài)變量法設(shè)計(jì)按鍵管理程序的實(shí)質(zhì)是將儀器工作的過(guò)程劃分為若干“狀態(tài)”，在任一狀態(tài)下，每個(gè)按鍵有確定的含義，即執(zhí)行某個(gè)子程序且變遷到下一個(gè)狀態(tài)。狀態(tài)變量法適合設(shè)計(jì)復(fù)雜的系統(tǒng)，如多義鍵。狀態(tài)圖常用狀態(tài)圖表示系統(tǒng)狀態(tài)的變化。狀態(tài)圖中以圓圈代表不同的狀態(tài)，以箭頭代表狀態(tài)之間的變化，并在箭頭上標(biāo)注發(fā)生狀態(tài)改變的條件和執(zhí)行的操作。在設(shè)計(jì)狀態(tài)圖時(shí)，為簡(jiǎn)化狀態(tài)圖，方便設(shè)計(jì)，可以加入“偽狀態(tài)”。系統(tǒng)不會(huì)處于偽狀態(tài)，當(dāng)按某按鍵使系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到偽狀態(tài)時(shí)，將以該按鍵為條件繼續(xù)從偽狀態(tài)轉(zhuǎn)變到下一個(gè)狀態(tài)。狀態(tài)表儀器及系統(tǒng)的監(jiān)控主程序在任何一個(gè)狀態(tài)均可對(duì)每個(gè)按鍵作出響應(yīng)，即狀態(tài)與每一個(gè)按鍵的組合均可對(duì)應(yīng)執(zhí)行一個(gè)子程序并變遷到下一個(gè)狀態(tài)（稱為次態(tài)）。這可以用一個(gè)矩陣表示，稱為狀態(tài)矩陣或狀態(tài)表。對(duì)于一個(gè)具體系統(tǒng)，并非所有狀態(tài)和按鍵的組合都有意義。NEXST**表示次態(tài)SUB**表示要執(zhí)行的操作狀態(tài)表規(guī)定了儀器當(dāng)前狀態(tài)與其對(duì)應(yīng)的下一狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變關(guān)系，指出了完成這種轉(zhuǎn)變的前提條件（按鍵），并注明在狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)所對(duì)應(yīng)采取的行動(dòng)（執(zhí)行子程序）。狀態(tài)變量法設(shè)計(jì)鍵盤管理程序可歸結(jié)為根據(jù)現(xiàn)態(tài)和當(dāng)前按鍵這兩個(gè)關(guān)鍵字來(lái)查閱狀態(tài)表，給程序設(shè)計(jì)提供了很大方便。例：函數(shù)發(fā)生器鍵盤管理程序的設(shè)計(jì)儀器功能：<FUNC>:設(shè)置函數(shù)波形。后接<0>正弦波<1>方波<2>三角波<3>正向鋸齒波<4>反向鋸齒波<FREQ>：設(shè)置輸出信號(hào)頻率。<AMPL>：設(shè)置輸出信號(hào)幅值。<OFST>：設(shè)置輸出信號(hào)直流偏置。<MODE>：選擇工作方式。后接<0>連續(xù)波輸出<1>觸發(fā)輸出<2>門控輸出<+/->：偶次為正，奇次為負(fù)。<E>：表示乘10的冪次方。如<AMPL><6><2><5><E><2><+/->，表示設(shè)置幅值為6.25V。如<AMPL><FREQ><E><MODE><FUNC><0>表示設(shè)置正弦波輸出。2.狀態(tài)圖的設(shè)計(jì)狀態(tài)變量法首先要編制一組鍵語(yǔ)狀態(tài)圖，用圖形來(lái)表示與按鍵相對(duì)應(yīng)的完整的狀態(tài)變遷過(guò)程。圖2－9AMPL鍵語(yǔ)狀態(tài)圖

輸入<AMPL><7><1><5><6><8>，表示設(shè)置幅值為568。鍵名FNKYCNUMBR鍵名FNKYCNUMBR010FREQ30111AMPL20212FUNC40313OFST50414MODE60515＋/－70616E80717ON90818OFFA0919表2-1按鍵編碼表鍵名FNKYTNEXSTACTN0PST0AMPL210FREQ330FUNC460OFST550MODE670ON981OFFA82※080PST1＋/－713DIG114E820※000PST2DIG125＋/－726※000PST5DIG15A＋/－75B※000PST6DIG169※000PST7DIG17C※000PST8※000鍵語(yǔ)狀態(tài)表

PST3DIG137E840※000PST4DIG148＋/－746※000鍵碼次態(tài)子程序狀態(tài)變量法設(shè)計(jì)鍵盤管理程序的步驟1.根據(jù)儀器功能設(shè)計(jì)按鍵數(shù)和狀態(tài)數(shù)，列出按鍵編碼表。2.根據(jù)儀器功能畫出與按鍵對(duì)應(yīng)的狀態(tài)圖。3.列出在完成狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)所應(yīng)執(zhí)行的子程序功能表。4.根據(jù)狀態(tài)圖和子程序表，設(shè)計(jì)狀態(tài)表。5.根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)和所按按鍵這兩個(gè)關(guān)鍵字查找狀態(tài)表，執(zhí)行相應(yīng)子程序，完成狀態(tài)轉(zhuǎn)換。查找狀態(tài)表利用識(shí)別鍵后的鍵號(hào)，獲得對(duì)應(yīng)的FNKYC和NUMBR。根據(jù)現(xiàn)態(tài)查表2-4，獲得現(xiàn)態(tài)首地址。從現(xiàn)態(tài)首地址開始查圖2-12，尋找FNKYC，并進(jìn)一步找出NEXST和ACTN0。狀態(tài)變量法的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用狀態(tài)表，統(tǒng)一處理任何一組按鍵-狀態(tài)的組合，使復(fù)雜的按鍵序列的編譯過(guò)程變得簡(jiǎn)潔、直觀、便于優(yōu)化，設(shè)計(jì)程序易懂。翻譯、解釋按鍵序列與執(zhí)行子程序完全分離，因此按鍵監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)不受其他程序的影響，可以單獨(dú)進(jìn)行，避免兩者交叉糾纏。若儀器功能發(fā)生變化，監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)不變，只需要改變狀態(tài)表。系統(tǒng)越復(fù)雜、按鍵復(fù)用越多，效率越高。2.4顯示、中斷與時(shí)鐘管理顯示是實(shí)現(xiàn)人-機(jī)聯(lián)系的主要途徑，計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的顯示方式主要有：模擬顯示、數(shù)字顯示和模擬、數(shù)字混合顯示。顯示管理軟件基本任務(wù)包括：1.顯示更新數(shù)據(jù)；2.多參數(shù)的巡回顯示和定點(diǎn)顯示管理；3.指示燈管理等。中斷管理為了能及時(shí)處理各種可能事件，提高實(shí)時(shí)處理能力，微機(jī)化的測(cè)控系統(tǒng)一般都有中斷系統(tǒng)。中斷管理包括開/關(guān)中斷，中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置，中斷嵌套等。時(shí)鐘管理時(shí)鐘主要用做定時(shí)器，可用軟硬件實(shí)現(xiàn)。常用于：1.輸入通道的數(shù)據(jù)采集周期定時(shí)；2.輸出通道的數(shù)據(jù)采集周期定時(shí)；3.參數(shù)修改，按鍵數(shù)字增減速度的定時(shí)；4.多參數(shù)巡回顯示時(shí)的