基于LPC221的瓦斯檢測儀的設計

　　2.2.4 顯示單元

　　顯示單元是實現(xiàn)人機交互的一個重要手段，本次設計中采用液晶顯示屏實現(xiàn)人機交互。本次設計使用的MG12864A點陣圖形液晶模塊的點像素為128×64點。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(jié)。采用8位總線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微控制器沒有片內程序存儲和數(shù)據(jù)存儲，根據(jù)系統(tǒng)的需要，必須設計存儲系統(tǒng)。本次設計通過微控制器的外部總線接口來實現(xiàn)，采用SST公司的CMOS多功能FLASH器件SST39VF160，存儲容量為2M字節(jié)(容量大小的計算具體詳見軟件部分)，l6位數(shù)據(jù)寬度(即一個字為2個字節(jié))，工作電壓為2.7—3.6 V。該芯片采用高性能的Super.

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

　　3 軟件設計

　　檢測儀的軟件實際主要包括嵌入式實時操作系統(tǒng)內核設計、用戶應用程序設計、通信程序3部分。

　　3.1 總體設計思想

　　軟件系統(tǒng)引入嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS—II，整個系統(tǒng)都在μC/OS—II的管理下運行。程序設計有別于傳統(tǒng)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、實時變量、全局變量以及操作系統(tǒng)進行初始化，并且建立一個任務，然后啟動操作系統(tǒng)而已;最后系統(tǒng)就把CPμ控制權交給操作系統(tǒng)，永遠不會返回主程序。通過操作系統(tǒng)調度，實時采集的外部CH4濃度轉變成的電壓電流信號，并對其進行計算、判斷，輸出控制信號或者報警，實現(xiàn)儀器的檢測功能;而且操作系統(tǒng)實時跟蹤鍵盤輸入時間的中斷，實現(xiàn)輸入功能;實時跟蹤外部USB(或UART0)通信事件中斷，可保持和外部Pc機的通信。

　　3.2 實時操作系統(tǒng)核心的具體實現(xiàn)

　　本程序采用實時系統(tǒng)設計方法中的功能內聚和時間內聚方法，根據(jù)各個任務的重要性和實時性把應用程序分成9個不同優(yōu)先級的任務。包括傳感器啟動、AD采樣、數(shù)據(jù)計算、聲光報警、數(shù)據(jù)存儲、機器白檢、鍵盤處理、LCD顯示、數(shù)據(jù)通信、空閑任務等，優(yōu)先級依次由高到低。任務越重要，實時性越強，其任務優(yōu)先級就越高，相反就越低。

　　3.3 USB通信

　　USB總線主要用于USB設備與USB主機之間的數(shù)據(jù)通信，特別為USB設備與USB主機之間大量數(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器接口很相似，因此，可以當作一片外部RAM芯片來進行訪問。對于工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，PDIUSBD12的DATA0一DATA7可以直接與LPC2210的數(shù)據(jù)總線D0一D7直接相連就可以構成訪問PDIUSBD12的數(shù)據(jù)總線了。

　　如圖4所示。

　　3.4 上位機軟件設計及說明

　　所設計的上位機軟件是瓦斯報警儀數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以方便地將各種實時檢測的數(shù)據(jù)存儲在上位機的數(shù)據(jù)庫中(主要數(shù)據(jù)包括“瓦斯濃度”、“檢測地點”、“檢測日期”及“檢測時間”)，上位機的程序設計是通過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：

　?、贁?shù)據(jù)采集模塊是利用USB通訊完成，將下位機中的數(shù)據(jù)(BCD碼的形式)讀出，并保存到數(shù)據(jù)庫中作為歷史記錄。

　?、跀?shù)據(jù)存儲模塊是針對數(shù)據(jù)庫的操作，當采集出下位機中的數(shù)據(jù)后通過對數(shù)據(jù)庫一定的編程。將傳上來的數(shù)據(jù)按即定的格式存儲到數(shù)據(jù)庫中。

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

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

　　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，繪出的曲線應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，具體操作由操作人員定。

　　4 結語

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