淺談單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

江柯達(dá) 鄭智揚(yáng)

空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院

一、單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)的功能需求設(shè)計(jì)

（一）鍵盤功能的設(shè)計(jì)

鍵盤功能的設(shè)計(jì)是單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)的主要信息輸入方式，也是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)與操作人員進(jìn)行對(duì)話的基本途徑。在實(shí)際的單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)的功能需求設(shè)計(jì)中，如何對(duì)鍵盤功能進(jìn)行有效的控制并且保證鍵盤功能的設(shè)計(jì)可以最大程度的滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，是當(dāng)前設(shè)計(jì)人員需要面對(duì)的首要問題。通過對(duì)大量文獻(xiàn)和相關(guān)設(shè)計(jì)案例的深入分析，筆者將單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)中的鍵盤功能設(shè)計(jì)方法總結(jié)為以下兩點(diǎn)：第一，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)鍵盤功能設(shè)計(jì)的實(shí)際需求，可以按照編碼方式將鍵盤功能設(shè)計(jì)分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩種。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，主要采取電阻分壓方法和矩陣掃描方法來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型鍵盤的功能設(shè)計(jì)；第二，為了對(duì)鍵盤上不同按鍵進(jìn)行區(qū)分，可以在鍵盤識(shí)別處理功能設(shè)計(jì)過程中采取查詢方式、定時(shí)掃描或者中斷方式來進(jìn)行序列文件的查找。

（二）數(shù)據(jù)采集電路功能的設(shè)計(jì)

單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集電路功能的設(shè)計(jì)主要是對(duì)一個(gè)或者多個(gè)信號(hào)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)信息獲取的過程。比如：利用單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集電路相關(guān)功能，對(duì)可能存在嚴(yán)重火災(zāi)隱患的地點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、測(cè)量、分析以及控制，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理、顯示與傳輸?shù)裙ぷ鳌１疚奶岬降膯纹瑱C(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中涉及到的數(shù)據(jù)采集電路功能的設(shè)計(jì)工作需要借助數(shù)字溫度傳感器裝置來實(shí)現(xiàn)，這一部分的設(shè)計(jì)工作也是整天系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中的重點(diǎn)部分，對(duì)于系統(tǒng)溫度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性有著直接的影響。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量選擇理想的數(shù)字溫度傳感器，以此來保證單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)性能的精準(zhǔn)性。

（三）通信電路功能的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)的通信電路功能設(shè)計(jì)過程中，主要依靠單片機(jī)與PC機(jī)兩者之間的RS-232串行通信技術(shù)。作為數(shù)據(jù)終端設(shè)備與數(shù)據(jù)通信設(shè)備兩者之間的重要接口標(biāo)準(zhǔn)，RS-232C最早是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA按照遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)提出的，其實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)的主要目的是為了能夠讓不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備進(jìn)行彼此兼容。之所以在單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)中的通信電路功能設(shè)計(jì)中選擇RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)，是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中如果具有RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)，可以在不用額外增設(shè)任何形式的轉(zhuǎn)換電路的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互相連接 [1]。

（四）LCD顯示功能的設(shè)計(jì)

LCD顯示電路功能的設(shè)計(jì)主要采用的是被動(dòng)式LCD顯示器，與其他種類的顯示器相比，LCD顯示器具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、輻射低以及抗干擾能力強(qiáng)等一系列優(yōu)勢(shì)特征，LCD顯示器也憑借這些優(yōu)勢(shì)而被廣泛的應(yīng)用到各類系統(tǒng)的顯示功能設(shè)計(jì)中，并且迅速發(fā)展成為液晶顯示器中極具代表性的一種。LCD液晶顯示器本身不具備發(fā)光功能，為了方便單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)的相關(guān)操作，可以借助電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境光在顯示器部位上的反射或者透射控制，從而讓光在液晶顯示屏上進(jìn)行顯示。

二、單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

（一）人機(jī)交互任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

在現(xiàn)代化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與程序開發(fā)過程中，人機(jī)交互任務(wù)的實(shí)現(xiàn)始終發(fā)揮著不可替代的重要作用。在單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程中，通過利用人機(jī)交互功能可以讓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工藝變得更加簡(jiǎn)單，使系統(tǒng)的實(shí)際操作方式更為便捷，對(duì)于提升系統(tǒng)工作運(yùn)行效率起到積極的促進(jìn)作用。以單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)中的鍵盤功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)為例，作為系統(tǒng)內(nèi)部最常見的信息輸入設(shè)備，主要采用了非編碼鍵盤編程中的3×4行掃描矩陣式鍵盤，這類鍵盤與其他鍵盤相比，不僅在硬件上具有較高的接口簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面也具有容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

（二）系統(tǒng)的測(cè)試

為了保證單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，需要在設(shè)計(jì)工作完成之后對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試工作，系統(tǒng)的測(cè)試可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行：（1）系統(tǒng)負(fù)載測(cè)試。系統(tǒng)負(fù)載測(cè)試又被稱為壓力測(cè)試和強(qiáng)度測(cè)試，主要是通過模擬系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或者超大負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)，利用相應(yīng)的測(cè)試軟件對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的性能、運(yùn)行穩(wěn)定性以及可靠性進(jìn)行測(cè)試；（2）系統(tǒng)容量測(cè)試。對(duì)于系統(tǒng)開展的容量測(cè)試工作，需要首先分析出系統(tǒng)軟件的實(shí)際應(yīng)用特征及其某種指標(biāo)的極限值[2]。比如：對(duì)某個(gè)網(wǎng)站站點(diǎn)支持并發(fā)用戶訪問量數(shù)量的測(cè)試或者網(wǎng)絡(luò)在線會(huì)議系統(tǒng)中的參與人數(shù)限制數(shù)量。通過對(duì)系統(tǒng)容量的測(cè)試，可以避免在實(shí)際應(yīng)用中由于用戶數(shù)量過多而出現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行功能障礙等問題。

三、總結(jié)

綜上所述，單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對(duì)于提高系統(tǒng)運(yùn)行的抗干擾能力和引導(dǎo)溫度傳感器智能化發(fā)展有著重要作用。在實(shí)際的單片機(jī)溫度測(cè)量和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，主要依托于單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)技術(shù)，結(jié)合溫度測(cè)量工作對(duì)該系統(tǒng)提出的實(shí)際要求，嚴(yán)格遵循RTOS系統(tǒng)的選取設(shè)計(jì)原則，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的相關(guān)性能測(cè)試，進(jìn)一步明確了該系統(tǒng)可靠性高的優(yōu)勢(shì)。