基于LPC221的瓦斯檢測儀的設計

　　2.2.4 顯示單元

　　顯示單元是實(shí)現人機交互的一個(gè)重要手段，本次設計中采用液晶顯示屏實(shí)現人機交互。本次設計使用的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，內嵌控制器為ksO107/ks0108，外部顯示存儲器為32K字節。采用8位總線(xiàn)接口與微控制器連接，內部集成了負壓DC—DC電路，使用負壓DC—DC電路，使用單5 V電源。

　　2.2.5 存儲單元

　　由于LPC2210微控制器沒(méi)有片內程序存儲和數據存儲，根據系統的需要，必須設計存儲系統。本次設計通過(guò)微控制器的外部總線(xiàn)接口來(lái)實(shí)現，采用SST公司的CMOS多功能FLASH器件SST39VF160，存儲容量為2M字節(容量大小的計算具體詳見(jiàn)軟件部分)，l6位數據寬度(即一個(gè)字為2個(gè)字節)，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/編程周期數無(wú)關(guān)。該芯片采用48腳TSOP封裝，十分適合做手持設備的數據和程序積存器。

　　3 軟件設計

　　檢測儀的軟件實(shí)際主要包括嵌入式實(shí)時(shí)操作系統內核設計、用戶(hù)應用程序設計、通信程序3部分。

　　3.1 總體設計思想

　　軟件系統引入嵌入式實(shí)時(shí)操作系統μC/OS—II，整個(gè)系統都在μC/OS—II的管理下運行。程序設計有別于傳統的順序結構的設計思想，程序雖然有主程序，但主程序并不完成某種特定的功能，而只是對一些軟硬件、實(shí)時(shí)變量、全局變量以及操作系統進(jìn)行初始化，并且建立一個(gè)任務(wù)，然后啟動(dòng)操作系統而已;最后系統就把CPμ控制權交給操作系統，永遠不會(huì )返回主程序。通過(guò)操作系統調度，實(shí)時(shí)采集的外部CH4濃度轉變成的電壓電流信號，并對其進(jìn)行計算、判斷，輸出控制信號或者報警，實(shí)現儀器的檢測功能;而且操作系統實(shí)時(shí)跟蹤鍵盤(pán)輸入時(shí)間的中斷，實(shí)現輸入功能;實(shí)時(shí)跟蹤外部USB(或UART0)通信事件中斷，可保持和外部Pc機的通信。

　　3.2 實(shí)時(shí)操作系統核心的具體實(shí)現

　　本程序采用實(shí)時(shí)系統設計方法中的功能內聚和時(shí)間內聚方法，根據各個(gè)任務(wù)的重要性和實(shí)時(shí)性把應用程序分成9個(gè)不同優(yōu)先級的任務(wù)。包括傳感器啟動(dòng)、AD采樣、數據計算、聲光報警、數據存儲、機器白檢、鍵盤(pán)處理、LCD顯示、數據通信、空閑任務(wù)等，優(yōu)先級依次由高到低。任務(wù)越重要，實(shí)時(shí)性越強，其任務(wù)優(yōu)先級就越高，相反就越低。

　　3.3 USB通信

　　USB總線(xiàn)主要用于USB設備與USB主機之間的數據通信，特別為USB設備與USB主機之間大量數據的傳輸提供了高速、可靠的傳輸協(xié)議。采用飛利普的PDIUSBD12，它是一款性?xún)r(jià)比很高的USB器件，完全符合USB1.1版規范。PDIUSBD12具有8bit的數據總線(xiàn)接口DATA0～DATA7，片選引腳CS—N以及讀選通引腳RD.N和寫(xiě)選通引腳WR，N。由此可見(jiàn)，PIDUSBD12的硬件接口和外部存儲器接口很相似，因此，可以當作一片外部RAM芯片來(lái)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。對于工JPc2210微控制器，它的外部數據總線(xiàn)與地址總線(xiàn)是分開(kāi)的。這時(shí)，PDIUSBD12的DATA0一DATA7可以直接與LPC2210的數據總線(xiàn)D0一D7直接相連就可以構成訪(fǎng)問(wèn)PDIUSBD12的數據總線(xiàn)了。

　　如圖4所示。

　　3.4 上位機軟件設計及說(shuō)明

　　所設計的上位機軟件是瓦斯報警儀數據管理系統，通過(guò)該系統可以方便地將各種實(shí)時(shí)檢測的數據存儲在上位機的數據庫中(主要數據包括“瓦斯濃度”、“檢測地點(diǎn)”、“檢測日期”及“檢測時(shí)間”)，上位機的程序設計是通過(guò)Visual C++6.0完成的。

　　該軟件主要由數據通信模塊、數據存儲模塊、數據查詢(xún)模塊、數據回顯模塊、數據打印模塊等組成，各自主要完成的功能如下：

　?、贁祿杉K是利用USB通訊完成，將下位機中的數據(BCD碼的形式)讀出，并保存到數據庫中作為歷史記錄。

　?、跀祿鎯δK是針對數據庫的操作，當采集出下位機中的數據后通過(guò)對數據庫一定的編程。將傳上來(lái)的數據按即定的格式存儲到數據庫中。

　?、蹟祿樵?xún)模塊是當存儲了一定的數據后。按所操作的需要進(jìn)行查詢(xún)，將符合條件的記錄重新組合，并顯示出來(lái)。

　?、?數據回顯將指定數據庫中的信息以2種形式呈現出來(lái)。

　　一種是數據表格的形式;另一種是圖表的形式，該圖表要給人以直觀(guān)的感覺(jué)，繪出的曲線(xiàn)應符合歷史曲線(xiàn)的要求。

　?、?數據打印模塊是數據回顯的后續工作，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 結語(yǔ)

　　隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展，檢測技術(shù)的提高，研發(fā)小型化、智能化、高性能的瓦斯檢測設備成為當務(wù)之急。本設計對便攜式瓦斯檢測儀進(jìn)行了研究和探討，并已做出成型產(chǎn)品準備用于煤礦瓦斯檢測。