1、监控程序监控程序066.1 软件设计方法软件设计方法6.1.1 概述概述6.1.2 结构化设计方法结构化设计方法6.1.3 软件测试软件测试6.2 监控程序设计监控程序设计6.2.1 概述概述6.2.2 监控主程序监控主程序6.2.3 初始化管理初始化管理6.2.4 键盘管理键盘管理6.2.5 显示管理显示管理6.2.6 中断管理中断管理6.2.7 时钟管理时钟管理6.2.8 手手-自动控制自动控制6.2.9 自诊断处理自诊断处理6.1 6.1 软件设计方法软件设计方法 6.1.1 概述概述软件设计是智能仪表设计的一个重要部分，因为智能仪表软件设计是智能仪表设计的一个重要部分，因为智能仪表的功
2、能是靠软件在硬件电路的基础上实现的。而且对同一的功能是靠软件在硬件电路的基础上实现的。而且对同一硬件电路，编制不同的软件可以实现不同的功能。硬件电路，编制不同的软件可以实现不同的功能。软件开发经历的阶段软件开发经历的阶段分析分析设计设计编程编程测试测试运行与维护运行与维护 软件设计的内容软件设计的内容 软件系统的模块层次结构软件系统的模块层次结构 控制流程控制流程 数据库的结构数据库的结构6.1 6.1 软件设计方法软件设计方法 软件设计的内容软件设计的内容总的来说可分为总的来说可分为总体设计总体设计和和详细设计详细设计。总体设计：总体设计：完成软件系统的模块划分，设计层次结构、确完成软件系统
3、的模块划分，设计层次结构、确立模块间的调用及全局数据库的设计等。立模块间的调用及全局数据库的设计等。详细设计：详细设计：模块内部算法的实现、控制流程、局部数据结模块内部算法的实现、控制流程、局部数据结构设计。构设计。软件设计方法软件设计方法是指指导软件设计的规程和准则。目前流行的是是指指导软件设计的规程和准则。目前流行的是结构化设结构化设计和结构化编程计和结构化编程。6.1 6.1 软件设计方法软件设计方法 6.1.2 结构化设计方法结构化设计方法 结构化设计的两个重要思想结构化设计的两个重要思想1、“自顶向下自顶向下”从整体到局部再到细节，将整个任务划分成若干个子任务从整体到局部再到细节，将
4、整个任务划分成若干个子任务模块，子任务再分成若干个子子任务模块，分层的同时明模块，子任务再分成若干个子子任务模块，分层的同时明确各层次之间的关系以及同一层次任务之间的关系，最后确各层次之间的关系以及同一层次任务之间的关系，最后拟定出各任务细节。拟定出各任务细节。设计时要注意的问题：设计时要注意的问题：确定软件系统的结构时，要着眼于全局。确定软件系统的结构时，要着眼于全局。应该明确各模块的功能及其输入、输出。应该明确各模块的功能及其输入、输出。模块之间的接口设计。模块之间的接口设计。6.1 6.1 软件设计方法软件设计方法2、模块化编程、模块化编程把整个程序按照把整个程序按照“自顶向下自顶向下”
5、的设计思想分层分块，一层的设计思想分层分块，一层一层分下去，一直分到最下层的每一块都能容易地编码为一层分下去，一直分到最下层的每一块都能容易地编码为止。止。结构化编程结构化编程结构化编程要求在设计过程中采用结构化编程要求在设计过程中采用“自顶向下自顶向下”的设计方的设计方法，在具体编程时采用法，在具体编程时采用“自底向上自底向上”的方法，即从最底层的方法，即从最底层的模块开始编程，然后进行上一层模块的编程，直至完成。的模块开始编程，然后进行上一层模块的编程，直至完成。6.1 6.1 软件设计方法软件设计方法 6.1.3 软件测试软件测试 测试的目的测试的目的软件测试的目的是为了找出程序中的错误
6、或漏洞。软件测试的目的是为了找出程序中的错误或漏洞。测试的方法测试的方法测试的关键是：设计测试方法。测试的关键是：设计测试方法。A 功能测试法：功能测试法：是根据仪表需要完成的功能设计测是根据仪表需要完成的功能设计测试用例，对软件进行测试。试用例，对软件进行测试。B 程序逻辑结构测试法：程序逻辑结构测试法：是根据软件的内部逻辑结是根据软件的内部逻辑结构设计测试用例，对程序进行测试。构设计测试用例，对程序进行测试。6.1 6.1 软件设计方法软件设计方法 测试的基本原则测试的基本原则软件测试应遵循的基本原则，提高软件测试效果。自己看软件测试应遵循的基本原则，提高软件测试效果。自己看教材教材P23
7、2。运行、维护和改进运行、维护和改进1、经过测试的软件还可能存在着错误、经过测试的软件还可能存在着错误2、用户需求发生改变、用户需求发生改变3、优化、优化6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 6.2.1 概述概述智能仪表要具有实时处理能力。智能仪表要具有实时处理能力。实时处理：实时处理：仪表直接接受过程信息的采集数据并对其进行仪表直接接受过程信息的采集数据并对其进行处理进而送出处理结果。处理进而送出处理结果。实时处理实时处理 智能仪表软件组成智能仪表软件组成智能仪表软件主要包括：智能仪表软件主要包括：1、监控程序、监控程序2、中断服务程序、中断服务程序3、完成各种算法的功能模块。、完成各种
8、算法的功能模块。仪表的功能主要由仪表的功能主要由中断服务主程序及功能算法模块中断服务主程序及功能算法模块来实现。来实现。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计及时地响应来自系统或仪表内部的各种服务请求，有效地及时地响应来自系统或仪表内部的各种服务请求，有效地管理仪表自身软硬件及人管理仪表自身软硬件及人-机联系部件，与系统中其它仪机联系部件，与系统中其它仪器设备交换信息，并在出现故障时，提供相应的处理。器设备交换信息，并在出现故障时，提供相应的处理。监控程序监控程序1、监控程序的作用、监控程序的作用2、监控程序的组成、监控程序的组成监控程序包括监控程序包括监控主程序监控主程序和和命令处理子程序
9、命令处理子程序。监控主程序作用：监控主程序作用：识别命令、解释命令并获得子程序的入识别命令、解释命令并获得子程序的入口地址。口地址。（监控程序的核心）（监控程序的核心）命令处理子程序的作用：命令处理子程序的作用：具体执行命令，完成命令所规定具体执行命令，完成命令所规定的各项实际动作。的各项实际动作。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计监控程序的组成主要取决于测控系统的规模，以及仪表和监控程序的组成主要取决于测控系统的规模，以及仪表和系统硬件配置与功能。系统硬件配置与功能。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 6.2.2 监控主程序监控主程序监控主
10、程序是整个仪表监控程序的主线，上电复位后首先监控主程序是整个仪表监控程序的主线，上电复位后首先进入监控主程序，一般放在进入监控主程序，一般放在ROM的的0000H单元。单元。监控主程序的作用是协调智能仪表各部分软、硬件的工作。监控主程序的作用是协调智能仪表各部分软、硬件的工作。模块的执行次序可由流程图来描述。模块的执行次序可由流程图来描述。监控主程序流程监控主程序流程6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计可编程器件初始化可编程器件初始化堆栈及参数初始化堆栈及参数初始化 自诊断自诊断 开放中断开放中断 例行服务例行服务 显显 示示 等待中断等待中断中断中断调用时钟调用时钟管理模块管理模块调用测
11、控调用测控算法模块算法模块调用按键调用按键散转模块散转模块实时时钟？实时时钟？否否 是是过程通道？过程通道？否否 是是返回返回键中断键中断6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 6.2.3 初始化管理初始化管理初始化管理包括可编程器件初始化、堆栈初始化和参数初初始化管理包括可编程器件初始化、堆栈初始化和参数初始化。始化。可编程器件初始化：可编程器件初始化：指对可编程硬件接口电路工作模式的指对可编程硬件接口电路工作模式的初始化。初始化。堆栈初始化：堆栈初始化：指复位后在用户指复位后在用户RAM中确定一个堆栈区域。中确定一个堆栈区域。参数初始化：参数初始化：指对仪表的整定参数、报警及过程输入指对
12、仪表的整定参数、报警及过程输入/输输出通道的数据初始化，系统的整定参数初值由被控对象的出通道的数据初始化，系统的整定参数初值由被控对象的特性确定。特性确定。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 6.2.4 键盘管理键盘管理主要包括一键一义和一键多义两种类型。主要包括一键一义和一键多义两种类型。一键一义一键一义是指一个按键代表一个命令或一个数字，编程时只要根据是指一个按键代表一个命令或一个数字，编程时只要根据当前按键的编码把程序直接转到相应的处理模块的入口，当前按键的编码把程序直接转到相应的处理模块的入口，而不需要知道在此以前的按键情况。而不需要知道在此以前的按键情况。仪表功能复杂时，按键将
13、会过多，操作不便，现较少使用。仪表功能复杂时，按键将会过多，操作不便，现较少使用。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计一键一义键盘管理流程一键一义键盘管理流程转移表转移表子程序子程序1转移指令转移指令子程序子程序2转移指令转移指令子程序转移指令子程序转移指令子程序子程序n转移指令转移指令6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计进入该程序时，进入该程序时，A内包含了某按键编码，当按键编码小于内包含了某按键编码，当按键编码小于0AH时为数字键，大于或等于时为数字键，大于或等于0AH时为命令键。时为命令键。8031程序：程序：CLR CSUBB A,#0AH ;判断是何种闭合键判断是何种闭合键J
14、C DIGI ;数字键转数字键转MOV DPTR,#TBJ1;转移表首址送给转移表首址送给DPTRADD A,A ;键码加倍键码加倍JNC NADD INC DPH ;大于或等于大于或等于256时，时，DPH加加1NADD:JMP A+DPTR ;执行处理子程序执行处理子程序TBJ1:AJMP PROG1 ;转移表转移表AJMP PROG2AJMP PROGnDIGI:;数字送显示器并显示数字送显示器并显示6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 一键多义一键多义是指一个按键有多种功能，既可作命令键，又可作数字键。是指一个按键有多种功能，既可作命令键，又可作数字键。一个命令往往不是由一次按键完
15、成，而是由一个按键序列一个命令往往不是由一次按键完成，而是由一个按键序列所组成。所组成。按键管理可以用查询法也可以用中断法，通常使用按键管理可以用查询法也可以用中断法，通常使用键中断键中断处理方法处理方法。举例举例一个一个8回路温控仪有回路温控仪有6个按键，个按键，C-回路号，回路号，P-参数号，参数号，-增增键，键，-减键，减键，R-运行键，运行键，S-停止运行。则键服务程序流停止运行。则键服务程序流程如下图所示。程如下图所示。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计设键编码为：设键编码为：R:00H;S:01H;:02H;:03H;C:04H;P:0
16、5H。内存内存RAM20H中的高中的高4位为通道号标记，低位为通道号标记，低4位为位为参数号标记。参数号标记。8279命令口地址为命令口地址为7FFFH,数据口地址为数据口地址为7FFEH。KI:MOV DPTR,#7FFFHMOV A,#40HMOVX DPTR,A ;读读FIFO命令送命令送8279MOV DPTR,7FFEHMOVX A,DPTR ;读按键编码读按键编码ADD A,AMOV DPTR,#TBJ1 ;一级转移表入口地址送一级转移表入口地址送DPTRJNC KI1INC DPHKI1:JMP A+DPTR6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计TBJ1:AJMP RUNAJM
17、P STOPAJMP INCRAJMP DECRAJMP CHALAJMP PARARUN:JNB 07H,RUN1 ;若若C8,则转则转RUN1RETIRUN1:LCALL RUN2 ;调用启动运行子程序调用启动运行子程序RETISTOP:LCALL STP1 ;调用停止当前回路运行的程序调用停止当前回路运行的程序RETIINCR:JNB 07H,INC1 ;若若C8,则转则转INC1RETIINC1:MOV R0,#20HMOV A,R0ANL A,#0FHCJNE A,#01H,INC2 ;若若P1,则转则转INC26.2 6.2 监控程序设计监控程序设计RETIINC2:LCALL I
18、NC3 ;调用加调用加1子程序子程序RETIDECR:与与INCR类似，略类似，略CHAL:MOV R0,#20HMOV A,R0ADD A,#10H ;通道号加通道号加1MOV R0,AANL A,#0F0HCJNE A,#90H,CHA1;判断判断C是否大于是否大于8SETB 04H ;若若C大于大于8，则置，则置C=1CLR 07HCHA1:RETIPARA:JB 07H,C8 ;若若C=8,则转则转C8MOV R0,#20HMOV A,R0ADD A,#01H ;参数序号参数序号P+1JB 03H,PAR1 ;若若P大于大于7，则转，则转PAR16.2 6.2 监控程序设计监控程序设计
19、MOV R0,AAJMP PAR2PAR1:CLR 03H ;P大于大于7，置，置P=0PAR2:MOV DPTR,#TBJ2 ADD A,AJNC KI2INC DPHKI2:JMP A+DPTR ;转二级表转二级表TBJ2:AJMP C1P0 ;C、P组合对应的子程序入口组合对应的子程序入口AJMPC1P7AJMPC2P0AJMPC2P7AJMPC7P7C8:;对补偿回路的处理对补偿回路的处理6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 6.2.5 显示管理显示管理显示是仪表实现人显示是仪表实现人-机联系的主要途径。机联系的主要途径。显示方式显示方式1、模拟指示、模拟指示2、数字显示、数字显示
20、3、模拟数字混合显示、模拟数字混合显示对于选用模拟表头作为显示手段的仪表，对于选用模拟表头作为显示手段的仪表，只要在过程输入只要在过程输入通道的模拟量部分取出信号送入指示表，无需软件管理。通道的模拟量部分取出信号送入指示表，无需软件管理。对于数字式显示，对于数字式显示，根据硬件方案的不同，软件显示管理方根据硬件方案的不同，软件显示管理方法也不同。法也不同。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计1、调用显示驱动程序模块，更新当前的显示数据。、调用显示驱动程序模块，更新当前的显示数据。2、多参数的巡测和定点显示管理。采用、多参数的巡测和定点显示管理。采用巡回显示巡回显示与与定点定点显示显示相结合
21、的方法。相结合的方法。巡回显示：巡回显示：每隔一定时间更换一个新的显示数据，并显示。每隔一定时间更换一个新的显示数据，并显示。定点显示：定点显示：不断地把当前显示参数的更新值送出显示，不不断地把当前显示参数的更新值送出显示，不改变通道或参数。改变通道或参数。(由面板按键切换由面板按键切换)3、上下限报警、手、上下限报警、手-自动等标志的指示灯显示管理。自动等标志的指示灯显示管理。显示管理软件的基本任务显示管理软件的基本任务6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 6.2.6 中断管理中断管理能够请求中断的外设或事件（中断源）有：过程通道、实能够请求中断的外设或事件（中断源）有：过程通道、实时时
22、钟、面板按键、通信接口、系统故障等。初始化结束时时钟、面板按键、通信接口、系统故障等。初始化结束后，监控主程序执行一条后，监控主程序执行一条“开放中断开放中断”命令，使仪表在一命令，使仪表在一旦发现中断后，即能进入中断工作方式。旦发现中断后，即能进入中断工作方式。中断模块分中断模块分中断管理软件中断管理软件和和中断服务模块中断服务模块。1、断点现场保护、断点现场保护2、识别中断源和判断优先级、识别中断源和判断优先级3、如果允许中断嵌套，还需要再次开放中断、如果允许中断嵌套，还需要再次开放中断4、中断服务结束后恢复现场。、中断服务结束后恢复现场。中断管理软件的功能：中断管理软件的功能：6.2 6
23、.2 监控程序设计监控程序设计 中断管理软件模块流程中断管理软件模块流程6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 多中断源识别电路多中断源识别电路INT0接有接有4个中断源，个中断源，集电极开路的非门构集电极开路的非门构成或非电路，无论哪成或非电路，无论哪个外部装置提出中断个外部装置提出中断请求，都会使请求，都会使INT0引引脚变低。可通过软件脚变低。可通过软件查询查询P1.4P1.7的逻辑的逻辑电平获知申请中断的电平获知申请中断的外部装置。外部装置。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计LJMP INTPINTP:PUSH PSWPUSH ACCJB P1.7,DINTR1JB P1.6,
24、DINTR2JB P1.5,DINTR3JB P1.4,DINTR4BACK:POP ACCPOP PSWRETIINT1:;装置装置1中断服务程序中断服务程序AJMP BACKINT2:;装置装置2中断服务程序中断服务程序AJMP BACKINT3:;装置装置3中断服务程序中断服务程序AJMP BACKINT4:;装置装置4中断服务程序中断服务程序AJMP BACK6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 6.2.7 时钟管理时钟管理采样和控制周期的定时；按键数字增减速度的定时；多参采样和控制周期的定时；按键数字增减速度的定时；多参数巡回显示周期的定时；电压数巡回显示周期的定时；电压-频率型
25、频率型A/D转换器的定时以转换器的定时以及及WATCHDOG的定时等。的定时等。时钟管理的应用时钟管理的应用 时钟管理的任务时钟管理的任务在监控程序中对定时器置初值，在响应时钟中断过程中判在监控程序中对定时器置初值，在响应时钟中断过程中判断时间是否到，并在时间到时置初值，同时建立一个标志，断时间是否到，并在时间到时置初值，同时建立一个标志，表明应执行哪种任务。表明应执行哪种任务。实现定时是采用软件与硬件相结合的方法，即同时使用硬实现定时是采用软件与硬件相结合的方法，即同时使用硬件定时器和软件计数。件定时器和软件计数。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 6.2.8 手手-自动控制自动控制(
26、必备功能必备功能)智能控制仪表的基本工作方式是自动控制。但在仪表调试、智能控制仪表的基本工作方式是自动控制。但在仪表调试、测试、系统投运时要用手操方式来调整输出控制值。测试、系统投运时要用手操方式来调整输出控制值。手手-自动控制的基本功能自动控制的基本功能1、手操方式时，操作者能方便、准确地调整输出值；、手操方式时，操作者能方便、准确地调整输出值；2、能实现手、能实现手-自动的无扰动切换。自动的无扰动切换。手操实现方式手操实现方式实现手操有实现手操有硬件硬件和和软件软件两种方法，目前多数智能仪表采用两种方法，目前多数智能仪表采用软件方法，即由仪表面板上的几个按键来实现。一般有三软件方法，即由仪
27、表面板上的几个按键来实现。一般有三个键：手个键：手-自动切换键、手操输出加键和手操输出减键。自动切换键、手操输出加键和手操输出减键。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计监控程序通过判断手监控程序通过判断手-自动切换键的状态来确定系统的运自动切换键的状态来确定系统的运行状态。手操方式时，仪表的控制功能暂停，由面板上的行状态。手操方式时，仪表的控制功能暂停，由面板上的输出加、减调整输出值。输出加、减调整输出值。在进行手在进行手-自动切换时，必须保证无扰动切换。自动切换时，必须保证无扰动切换。手手-自动控制特点自动控制特点优点：优点：简单，易于实现。简单，易于实现。缺点：缺点：当主机、输出通道等
28、硬件电路发生故障时，手动控当主机、输出通道等硬件电路发生故障时，手动控制就无法实现了。制就无法实现了。6.2 6.2 监控程序设计监控程序设计 6.2.9 自诊断处理自诊断处理自诊断与故障监控是较高级智能仪表应具有的基本功能之自诊断与故障监控是较高级智能仪表应具有的基本功能之一，也是提高设备可靠性和可维护性的重要手段。仪表进一，也是提高设备可靠性和可维护性的重要手段。仪表进行自诊断时不应影响它的正常工作。行自诊断时不应影响它的正常工作。自诊断类型自诊断类型1、开机自诊断、开机自诊断2、周期性自诊断、周期性自诊断3、键控自诊断、键控自诊断 自诊断内容自诊断内容显示器、插件、显示器、插件、ROM、RAM等器件。根据仪表的具体要等器件。根据仪表的具体要求确定自诊断内容和方法。求确定自诊断内容和方法。
