安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）
第4章 软件设计
在微机测控系统中，软件与硬件都是非常重要。系统的躯体是硬件，灵魂则是软件，硬件电路在系统中设计好之后，软件是系统功能实现的主要方式，而且测控系统的性能的主要方式，测控系统的性能.很大程度上是由软件设计实现的。为了达到系统的要求，编制软件时一般要符合以下基本要求[15]：
一、易理解性、易维护性要达到易理解和易维护等指标；在软件的设计方法中，结构化设计是最好的一种设计方法，这种设计方法是由整体到局部，然后再由局部到细节，先考虑整个系统所要实现的功能，确定整体目标，然后把这个目标分成一个个的任务，任务中可以分成若干个子任务，这样逐层细分，逐个实现。
二、实时性是电子测量系统的普遍要求；即要求系统及时响应外部事件的发生，并及时给出处理结果。近年来，由于硬件的集成度与运算速度的提高，配合相应的软件，实时性比较容易满足设计要求。
三、准确性对整个系统具有重要意义，尤其是测量系统，系统要进行一定量的运算，算法的正确性和准确性对结果有着直接的影响，因此在算法的选择、计算的精度等方面都要符合设计的要求。
四、可靠性；是系统软件最重要的指标之一，作为能够稳定运行的系统，抗干扰技术的应用是必不可少的，最起码的要求是在软件受到干扰出现异常时，系统还能恢复正常工作。
系统的软件由三大模块组成：主程序模块、功能实现模块和运算控制模块。 4.1 软件组成
由于整个系统软件相对比较庞大，为了便于编写、调试、修改和增删，系统软件的编制采用了模块化的设计。即整个控制软件由许多独立的小模块组成，它们之间通过软件接口连接，遵循模块内部数据关系紧凑，模块之间数据关系松散的原则，按功能形成模块化结构。系统的软件主要由主程序模块、数据采集模块、数据处理模块、控制算法模块等组成。主模块的功能是为其余几个模块构建整体框架及初始化工作数据采集模块的作用是将转换的数字量采集并储存到存储器中数据处理模块是将采集到的数据进行一系列的处理，介绍本系统几个主要的程序模块。 4.2 主程序模块
主程序模块要做的主要工作是上电后对系统初始化和构建系统整体软件框架，其中初始化包括对单片机的初始化、LCD1602液晶屏初始化，DS18B20初始化，以及对各器件初始化等。然后等待温度设定，刚开始会给液晶屏的温度由程序已经设定好初始化数据，然后对键盘进行扫描，检测判断系统运行键是否按下，若检测到相关的键盘有按下，则相当于给单片机一个输入指令，说明系统运行，则依次调用各个相关模块，并执行相应的程序指令，循环控制直到系统停止运行。如图4-1所示：主程序模块的程序流程图。
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田丰：基于单片机的温度控制器的设计
开始液晶、温度采集等各部分的程序初始化采集当前温度液晶显示当前温度比设定温度高温输出控制信号维持现状低温输出控制信号YES设定温度键盘扫描NO
图4-1主程序模块的程序流程图
4.3 数据采集模块
数据采集模块的任务是负责温度信号的采集以及将采集到的模拟量通过A/D转换器转化为相应的数字量提供给单片机。DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。其工作时序包括：初始化时序，写时序以及读时序[16]。
(1)初始化的步骤：
1、先将数据线置高电平“1”；
2、延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）； 3、数据线拉到低电平“0”；
4、延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）； 5、数据线拉到高电平“1”；
6、延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）；
7、若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒；
8、将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。如图4-2所示：数据采集模块的程序流程图；
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开始将数据线拉高,延时6微秒将数据线拉低,延时600微秒释放数据线(拉高),延时30微秒主机从数据线采集延时数微秒,返回采样值 图4- 2数据采集模块流程图
(2)写时序具体步骤：
1、数据线先置低电平“0”； 2、延时确定的时间为15微秒；
3、按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）； 4、延时时间为45微秒； 5、将数据线拉到高电平；
6、重复上（1）到（6）的操作直到所有的字节全部发送完为止； 7、最后将数据线拉高。 写时序流程图如图4-3
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田丰：基于单片机的温度控制器的设计
开始将数据线拉高,延时1微秒将数据线拉低,(启动写功能)将数据最低位写入数据线,延时30微秒释放数据线,延时数微秒写完8位数据数据右移延时数微秒结束
图4- 3写时序流程图
（3）读时序步骤
1、将数据线拉高“1”； 2、延时2微秒；
3、将数据线拉低“0”； 4、延时15微秒； 5、将数据线拉高“1”； 6、延时15微秒；
7、读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理； 8、延时30微秒； 读时序流程图4-4
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开始将数据线拉,延高时1微秒将数据线拉,延低时1微秒将数据线拉,延时高6微秒数据右移如果数据线=1,data为80H，否则data为00H读完8位数据延时数微秒
返回读到数据
图4- 4读时序流程
4.4 温度设置模块
对于不同的的环境，我们所设定的温度范围不一样，所以我们必须能重设置温度范
围。而温度设置主要是通过对对键盘的扫描实现的。首先在主程序中进行键盘扫描，检测选择通道按键是否有被按下的，按键按下则选择对应的通道，并且用一个变量来记录按下的次数，不同的变量值选择的通道不一样，样就实现了一个循扫描键盘的工作。选定相应的上下限温度值后，此时继续扫描控制数值按键是否被按下，若有数值设计键按下，则执行相应的数值加、减操作，从而实现对温度上下限温度值的设定。如图4-5选定程序值流程图
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