基于LPC221的瓦斯檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)

　　2.2.4 顯示單元

　　顯示單元是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的一個(gè)重要手段，本次設(shè)計(jì)中采用液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。本次設(shè)計(jì)使用的MG12864A點(diǎn)陣圖形液晶模塊的點(diǎn)像素為128×64點(diǎn)。黑色字，白色底，STN液晶屏，視角為6：00，內(nèi)嵌控制器為ksO107/ks0108，外部顯示存儲(chǔ)器為32K字節(jié)。采用8位總線接口與微控制器連接，內(nèi)部集成了負(fù)壓DC—DC電路，使用負(fù)壓DC—DC電路，使用單5 V電源。

　　2.2.5 存儲(chǔ)單元

　　由于LPC2210微控制器沒(méi)有片內(nèi)程序存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，根據(jù)系統(tǒng)的需要，必須設(shè)計(jì)存儲(chǔ)系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)通過(guò)微控制器的外部總線接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用SST公司的CMOS多功能FLASH器件SST39VF160，存儲(chǔ)容量為2M字節(jié)(容量大小的計(jì)算具體詳見軟件部分)，l6位數(shù)據(jù)寬度(即一個(gè)字為2個(gè)字節(jié))，工作電壓為2.7—3.6 V。該芯片采用高性能的Super.

　　Flash技術(shù)(該技術(shù)提供了固定的擦除和編程時(shí)間)制造而成，與擦除/編程周期數(shù)無(wú)關(guān)。該芯片采用48腳TSOP封裝，十分適合做手持設(shè)備的數(shù)據(jù)和程序積存器。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　檢測(cè)儀的軟件實(shí)際主要包括嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核設(shè)計(jì)、用戶應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、通信程序3部分。

　　3.1 總體設(shè)計(jì)思想

　　軟件系統(tǒng)引入嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS—II，整個(gè)系統(tǒng)都在μC/OS—II的管理下運(yùn)行。程序設(shè)計(jì)有別于傳統(tǒng)的順序結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，程序雖然有主程序，但主程序并不完成某種特定的功能，而只是對(duì)一些軟硬件、實(shí)時(shí)變量、全局變量以及操作系統(tǒng)進(jìn)行初始化，并且建立一個(gè)任務(wù)，然后啟動(dòng)操作系統(tǒng)而已;最后系統(tǒng)就把CPμ控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，永遠(yuǎn)不會(huì)返回主程序。通過(guò)操作系統(tǒng)調(diào)度，實(shí)時(shí)采集的外部CH4濃度轉(zhuǎn)變成的電壓電流信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算、判斷，輸出控制信號(hào)或者報(bào)警，實(shí)現(xiàn)儀器的檢測(cè)功能;而且操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)跟蹤鍵盤輸入時(shí)間的中斷，實(shí)現(xiàn)輸入功能;實(shí)時(shí)跟蹤外部USB(或UART0)通信事件中斷，可保持和外部Pc機(jī)的通信。

　　3.2 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)核心的具體實(shí)現(xiàn)

　　本程序采用實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中的功能內(nèi)聚和時(shí)間內(nèi)聚方法，根據(jù)各個(gè)任務(wù)的重要性和實(shí)時(shí)性把應(yīng)用程序分成9個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)。包括傳感器啟動(dòng)、AD采樣、數(shù)據(jù)計(jì)算、聲光報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、機(jī)器白檢、鍵盤處理、LCD顯示、數(shù)據(jù)通信、空閑任務(wù)等，優(yōu)先級(jí)依次由高到低。任務(wù)越重要，實(shí)時(shí)性越強(qiáng)，其任務(wù)優(yōu)先級(jí)就越高，相反就越低。

　　3.3 USB通信

　　USB總線主要用于USB設(shè)備與USB主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，特別為USB設(shè)備與USB主機(jī)之間大量數(shù)據(jù)的傳輸提供了高速、可靠的傳輸協(xié)議。采用飛利普的PDIUSBD12，它是一款性價(jià)比很高的USB器件，完全符合USB1.1版規(guī)范。PDIUSBD12具有8bit的數(shù)據(jù)總線接口DATA0～DATA7，片選引腳CS—N以及讀選通引腳RD.N和寫選通引腳WR，N。由此可見，PIDUSBD12的硬件接口和外部存儲(chǔ)器接口很相似，因此，可以當(dāng)作一片外部RAM芯片來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)。對(duì)于工JPc2210微控制器，它的外部數(shù)據(jù)總線與地址總線是分開的。這時(shí)，PDIUSBD12的DATA0一DATA7可以直接與LPC2210的數(shù)據(jù)總線D0一D7直接相連就可以構(gòu)成訪問(wèn)PDIUSBD12的數(shù)據(jù)總線了。

　　如圖4所示。

　　3.4 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)及說(shuō)明

　　所設(shè)計(jì)的上位機(jī)軟件是瓦斯報(bào)警儀數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以方便地將各種實(shí)時(shí)檢測(cè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中(主要數(shù)據(jù)包括“瓦斯濃度”、“檢測(cè)地點(diǎn)”、“檢測(cè)日期”及“檢測(cè)時(shí)間”)，上位機(jī)的程序設(shè)計(jì)是通過(guò)Visual C++6.0完成的。

　　該軟件主要由數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、數(shù)據(jù)回顯模塊、數(shù)據(jù)打印模塊等組成，各自主要完成的功能如下：

　　①數(shù)據(jù)采集模塊是利用USB通訊完成，將下位機(jī)中的數(shù)據(jù)(BCD碼的形式)讀出，并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中作為歷史記錄。

　?、跀?shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊是針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，當(dāng)采集出下位機(jī)中的數(shù)據(jù)后通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)一定的編程。將傳上來(lái)的數(shù)據(jù)按即定的格式存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

　?、蹟?shù)據(jù)查詢模塊是當(dāng)存儲(chǔ)了一定的數(shù)據(jù)后。按所操作的需要進(jìn)行查詢，將符合條件的記錄重新組合，并顯示出來(lái)。

　?、?數(shù)據(jù)回顯將指定數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息以2種形式呈現(xiàn)出來(lái)。

　　一種是數(shù)據(jù)表格的形式;另一種是圖表的形式，該圖表要給人以直觀的感覺(jué)，繪出的曲線應(yīng)符合歷史曲線的要求。

　?、?數(shù)據(jù)打印模塊是數(shù)據(jù)回顯的后續(xù)工作，可以將希望分析的表格或圖表打印出來(lái)，具體操作由操作人員定。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，檢測(cè)技術(shù)的提高，研發(fā)小型化、智能化、高性能的瓦斯檢測(cè)設(shè)備成為當(dāng)務(wù)之急。本設(shè)計(jì)對(duì)便攜式瓦斯檢測(cè)儀進(jìn)行了研究和探討，并已做出成型產(chǎn)品準(zhǔn)備用于煤礦瓦斯檢測(cè)。