智能儀表開發(fā)-監(jiān)控程序設(shè)計(jì)

智能儀表開發(fā)2012.06教材：智能儀表開發(fā)講義學(xué)時(shí)：授課：32學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)：16學(xué)時(shí)主講：廖明燕鄢志丹郵箱：liaomy@TEL九章監(jiān)控程序設(shè)計(jì)

智能儀表開發(fā)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)9.4顯示、中斷與時(shí)鐘管理9.1監(jiān)控程序的功能和組成9.2監(jiān)控主程序和初始化管理9.3鍵盤管理9.5硬件故障的自檢測控系統(tǒng)（儀器）中軟件的主要功能采集信息與外界對(duì)話（鍵盤和顯示管理）記憶信息處理信息控制功能自我測試自補(bǔ)償自適應(yīng)/自校正自學(xué)習(xí)9.1監(jiān)控程序的功能和組成測控系統(tǒng)：硬件、軟件（監(jiān)控程序、功能程序）監(jiān)控程序設(shè)計(jì)監(jiān)控程序的功能進(jìn)行鍵盤和顯示管理，按鍵入的命令轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵服務(wù)；接收因過程(輸入輸出)通道或時(shí)鐘等引起的中斷請(qǐng)求信號(hào)，區(qū)分優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)中斷嵌套，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的實(shí)時(shí)測量、控制功能子程序；實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件定時(shí)器的處理及由此形成的軟件定時(shí)器的管理；實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)自身的診斷處理；初始化，手-自動(dòng)控制，掉電保護(hù)等。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)監(jiān)控程序的組成監(jiān)控程序設(shè)計(jì)特別說明：監(jiān)控主程序調(diào)用各模塊，并將它們聯(lián)系起來，形成一個(gè)有機(jī)整體，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全部管理功能。測控算法程序主要實(shí)現(xiàn)測量與控制功能，它由描述一種或幾種測控算法(如數(shù)字濾波，PID算法等)的功能模塊構(gòu)成，通常為實(shí)時(shí)中斷程序或監(jiān)控程序所調(diào)用。各功能模塊又由各種下層模塊(子程序)所支持。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)9.2監(jiān)控主程序和初始化管理監(jiān)控主程序監(jiān)控主程序通常包括可編程器件、輸入、輸出端口和參數(shù)的初始化，自診斷管理模塊，鍵盤顯示管理模塊，以及實(shí)時(shí)中斷管理和處理模塊等。除了初始化和自診斷外，監(jiān)控主程序一般總是把其余部分聯(lián)接起來，構(gòu)成一個(gè)無限循環(huán)，除非掉電或按復(fù)位(RESET)鍵，測控系統(tǒng)不會(huì)跳出這一循環(huán)。由于各微機(jī)化測控系統(tǒng)的功能不同，硬件結(jié)構(gòu)不同，程序編制方法不同，因而監(jiān)控主程序沒有統(tǒng)一的模式。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)監(jiān)控程序模塊化結(jié)構(gòu)（a）和中斷處理例（b）初始化管理可編程器件初始化――對(duì)可編程硬件接口電路的工作模式的初始化，如各種外設(shè)接口，有鍵盤顯示管理接口8279、I/O和RAM擴(kuò)展接口8155，并行輸入輸出接口8255、定時(shí)計(jì)數(shù)器接口8253、ADC等。堆棧初始化――復(fù)位后首先在用戶RAM中確定一個(gè)堆棧區(qū)域，由堆棧指示器SP來管理

參數(shù)初始化――指對(duì)測控系統(tǒng)的整定參數(shù)(如PID算法的Kp、Ti、Td三個(gè)參數(shù)的初值)、報(bào)警值以及過程輸入通道的數(shù)據(jù)與過程輸出通道的數(shù)據(jù)初始化。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)9.3鍵盤管理

一鍵一義的鍵盤管理

一鍵一義，即一個(gè)按鍵代表一個(gè)確切的命令或一個(gè)數(shù)字，編程時(shí)只要根據(jù)當(dāng)前按鍵的編碼把程序直接分支到相應(yīng)的處理模塊的入口，而無需知道在此以前的按鍵情況。鍵盤信號(hào)的獲得有三種方法：

單純查詢法；鍵盤中斷法；定時(shí)查詢法；監(jiān)控程序設(shè)計(jì)圖6－3－1查詢法程序流程監(jiān)控程序設(shè)計(jì)單純查詢法監(jiān)控程序設(shè)計(jì)鍵盤中斷法和定時(shí)查詢法一鍵多義的按鍵管理一鍵多義的按鍵管理一鍵多義，一個(gè)按鍵有多種功能，既可作多種命令鍵，又可作數(shù)字鍵。在一鍵多義的情況下，一個(gè)命令不是由一次按鍵，而是由一個(gè)按鍵序列所組成。換句話說，對(duì)一個(gè)按鍵含義的解釋，除了取決于本次按鍵外，還取決于以前按了些什么鍵。對(duì)于一鍵多義的監(jiān)控程序，首先要判斷一個(gè)按鍵序列(而不是一次按鍵)是否已構(gòu)成一個(gè)合法命令。若已構(gòu)成合法命令，則執(zhí)行命令，否則等待新按鍵輸入。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)一鍵多義的監(jiān)控程序一鍵多義的監(jiān)控程序仍可采用轉(zhuǎn)移表法進(jìn)行設(shè)計(jì)，這時(shí)要用多張轉(zhuǎn)移表，組成一個(gè)命令的前幾個(gè)按鍵起著引導(dǎo)的作用，把控制引向某張合適的轉(zhuǎn)移表，根據(jù)最后一個(gè)按鍵編碼查閱該轉(zhuǎn)移表，就找到要求的子程序入口。按鍵的管理，可以用查詢法也可以用中斷法。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)圖6－3－3一鍵多義鍵服務(wù)程序流程監(jiān)控程序設(shè)計(jì)8回路微機(jī)溫控儀鍵盤算法自動(dòng)/手動(dòng)切換微機(jī)化控制系統(tǒng)的兩種工作方式自動(dòng)方式――微機(jī)化控制系統(tǒng)的基本工作方式。手操方式――在系統(tǒng)調(diào)試、測試時(shí)，用來調(diào)整輸出控制值。自動(dòng)/手動(dòng)切換控制的基本功能在手操方式時(shí)，能通過一定的手動(dòng)操作來方便、準(zhǔn)確地調(diào)整輸出值；能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)-自動(dòng)的無擾動(dòng)切換。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作的方法實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作，有硬件方法和軟件方法兩種。目前大多數(shù)微機(jī)化系統(tǒng)采用軟件方法，由操作面板上的幾個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)。通常有：手-自動(dòng)切換鍵；手操輸出加；手操輸出減。監(jiān)控程序通過判斷手動(dòng)-自動(dòng)切換鍵的狀態(tài)來判斷是否進(jìn)入手操方式。在手操方式時(shí)，系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能暫停，改由面板上的輸出加、減兩鍵來調(diào)整輸出值。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)無擾動(dòng)切換的實(shí)現(xiàn)在用戶RAM區(qū)中開辟一個(gè)輸出控制值單元，作為當(dāng)前輸出控制量的映象，無論是手操還是自動(dòng)控制，都是對(duì)這一輸出值的映象單元進(jìn)行加或減，在輸出模塊程序作用下，輸出通道把此值送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上去。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)6.4顯示、中斷與時(shí)鐘管理顯示管理顯示方式模擬指示――用模擬表頭作為顯示手段，無需軟件管理。數(shù)字顯示――硬件方案的不同，軟件顯示管理方法也不同監(jiān)控程序設(shè)計(jì)顯示管理軟件的基本任務(wù)顯示更新的數(shù)據(jù)多參數(shù)的巡測和定點(diǎn)顯示管理

巡回顯示方式――每隔一定時(shí)間改換一個(gè)新的顯示參數(shù)

定點(diǎn)顯示方式――只跟蹤顯示某一參數(shù)，不改換通道或參數(shù)指示燈顯示管理通常可由與某一指示燈有關(guān)的功能模塊直接管理。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)中斷管理監(jiān)控程序設(shè)計(jì)中斷的進(jìn)入與退出；中斷優(yōu)先級(jí)的管理；中斷管理軟件模塊，通常應(yīng)包括以下功能：斷點(diǎn)現(xiàn)場保護(hù)；識(shí)別中斷源；判斷優(yōu)先級(jí)；如果允許中斷嵌套，則再次開放中斷；中斷服務(wù)結(jié)束后恢復(fù)現(xiàn)場。中斷管理軟件模塊時(shí)鐘管理時(shí)鐘作為定時(shí)器的用途過程輸入通道的數(shù)據(jù)采樣周期定時(shí)；過程輸出通道控制周期的定時(shí)；參數(shù)修改按鍵數(shù)字增減速度的定時(shí)；多參數(shù)巡回顯示時(shí)的顯示周期定時(shí)；動(dòng)態(tài)保持方式輸出過程通道的動(dòng)態(tài)刷新周期定時(shí)；電壓-頻率型A/D轉(zhuǎn)換器定時(shí)電路；故障監(jiān)視電路(Watchdog)的定時(shí)信號(hào)。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)定時(shí)的方法硬件方法采用可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器接口電路(如CTC8253)以及單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)電路。這種定時(shí)方法的定時(shí)間隔不可能做得太長。軟件方法。采用軟件延時(shí)方案，無需硬件成本，但要占用大量CPU時(shí)間，且實(shí)時(shí)性差，定時(shí)精度低。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)硬件與軟件相結(jié)合定時(shí)的方法9.5硬件故障的自檢自檢方式自檢的基本原理自檢就是利用事先編制的程序?qū)y控系統(tǒng)的主要部件進(jìn)行自動(dòng)檢測，以確定是否有故障以及故障的內(nèi)容和位置。故障診斷的基本原理是對(duì)被測部件輸入一串?dāng)?shù)據(jù)——試驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后觀察相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)，并對(duì)觀察結(jié)果進(jìn)行分析，確定故障的內(nèi)容和位置。試驗(yàn)數(shù)據(jù)、觀察到的結(jié)果數(shù)據(jù)和故障的對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)在故障診斷前準(zhǔn)備好。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)自檢方式的三種類型開機(jī)自檢在電源接通或系統(tǒng)復(fù)位之后進(jìn)行。自檢中如果沒發(fā)現(xiàn)問題，就進(jìn)入測量程序，如果發(fā)現(xiàn)問題，則及時(shí)報(bào)警。周期性自檢在測控系統(tǒng)運(yùn)行過程中，間斷插入的自檢操作，這種操作可以保證測控系統(tǒng)在使用過程中一直處于正常狀態(tài)。鍵盤自檢具有鍵盤自檢功能的測控系統(tǒng)面板上應(yīng)設(shè)有“自檢”按鍵，當(dāng)用戶對(duì)系統(tǒng)的可信度發(fā)出懷疑時(shí)，便通過該鍵來啟動(dòng)一次自檢過程。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)自檢結(jié)果的提示――“出錯(cuò)代碼”自檢過程中，微機(jī)化測控系統(tǒng)一般都借用本身的顯示器，以文字或數(shù)字的形式顯示“出錯(cuò)代碼”，出錯(cuò)代碼通常以“ErrorX”字樣表示，其中“X”為故障代號(hào)，操作人員根據(jù)“出錯(cuò)代碼”，查閱操作手冊(cè)便可確定故障內(nèi)容。除了給出故障代號(hào)之外，往往還給出指示燈的閃爍或者音響報(bào)警信號(hào)，以提醒操作人員注意。舉例：RAM的自檢

鍵盤的自檢

顯示器的自檢監(jiān)控程序設(shè)計(jì)自檢舉例RAM的檢測常用的方法是“異或法”，即把RAM單元的內(nèi)容求反并與原碼進(jìn)行“異或”運(yùn)算，如果結(jié)果為FFH，則表明該RAM單元讀寫功能正常，否則，說明該單元有故障。最后再恢復(fù)原單元內(nèi)容。監(jiān)控程序設(shè)計(jì)鍵盤的檢測CPU每取得一個(gè)按鍵閉合的信號(hào)，就反饋一個(gè)信息。如果按下某單個(gè)按鍵無反饋信息，往往是該鍵接觸不良，如果按某一排鍵均無反饋信號(hào)，則一定與對(duì)應(yīng)的電路或掃描信號(hào)有關(guān)。顯示器的檢測一般有兩種方式，一種是讓各顯示器全部發(fā)亮，即顯示出888……，當(dāng)顯示表明顯示器各發(fā)光段均能正常發(fā)光時(shí)，操作人員只要按任意鍵，顯示器應(yīng)全部熄滅片刻，然后脫離自檢方式進(jìn)入其他操作。第二種方式是