东北电力大学本科毕业设计论文
第4章 系统的软件设计
温湿度测量系统的功能是在程序控制下实现的。该系统的软件设计方法与硬件设计相对应，同样采用模块化的设计思想，按整体功能分成多个不同的程序模块，分别进行设计、编程和调试，最后通过主程序和中断处理程序将各程序模块连接起来。这样有利于程序修改和调试，增强了程序的可移植性。温湿度测量系统的软件主要分为：下位机的温度、湿度采集和数据无线传输程序以及上位机的温度、湿度数据的查询、接收、显示和上传程序。
4.1 主程序设计
系统的主程序设计主要完成系统初始化、中断优先级设定以及判断调用各模块程序，即主要实现各程序模块的连接。上位机的系统初始化主要包括 nRF24E1 中寄存器、存储单元的设置、nRF2401 子系统初始化、ZLG7289A 的初始化。下位机的系统初始化主要包括 nRF24E1 中寄存器、存储单元的配置、nRF2401 子系统初始化、DS18B20 的初始化和 HM1500地址的设置。
4.1.1 上位机主程序
上位机主程序开始后先进行初始化设置。初始化的内容包括给相应的字符名称赋值，ZLG7289A 的初始化，设置串口通信参数，打开 CPU 中断，打开串口中断，设置定时器 T0 中断。没有中断的时候，上位机子系统处于等待状态，直到有中断需要响应时，单片机进入相应的中断服务程序，向下位机发送温度（或湿度）测试指令，等下位机接收到完整数据后，将上位机置接收方式，准备接收测得的数据，在上位机接收完下位机上传的数据后，根据中断指令进行显示（或上传），并保持状态，直到响应新的中断为止。
上位机主程序流程框图如图 4-1 所示。
4.1.2 下位机主程序
下位机主程序开始后首先进行初始化设置。初始化的内容包括给相应的字符名称赋值，设置串口通信参数。下位机然后向在线的 DS18B20发初始化脉冲。然后发送 Skip ROM 命令，也就是接下来的 RAM 命令是针对在线所有 DS18B20。将在线所有 DS18B20 序列号存入下位机中，接着循环查询 nRF2401 子系统是否置接收方式，直到有接收数据，转入相应的子程序，执行温度（或湿度）的检测，然后，将测得的数据发送给上位机，复位返回，准备进行新的测试。 下位机主程序流程框图如图 4-2 所示。
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图 4-1 上位机主程序流程框图
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图 4-2 下位机主程序流程框图
4.2 子程序设计
4.2.1 温度测量子程序
首先由下位机发出所要查询的 DS18B20 地址，所有的 DS18B20 响应中断，判断是否与主机查询的地址相符。地址符合的 DS18B20 回送本机地址，并改变 SM2，地址不符合的 DS18B20 退出中断，SM2＝1 不变。DS18B20 在与下位机建立联系后，跟着以查询方式接收下位机接着发送的 DS18B20 的 ROM 命令。主机只有两种 DS18B20 的 ROM 命令：读 DS18B20 的序列号和匹配指定 DS18B20。读序列号和匹配指定DS18B20 都是单字节的指令。匹配指定 DS18B20 命令发送后紧接着的是相应测温点序列号。DS18B20 首先判断是那一种命令，然后转入相应子程序进行处理。读序列号指令相应的子程序完成的是，读出在线的 DS18B20 的序列号，一共八个字节并回送下位机。读序列号时线上只能有一个 DS18B20，否则会引起数据冲突。匹配指定 DS18B20 命令相应的子程序先把接收到的相应测温点序列号放入单片机 RAM 的指定地址中。然后向在线的多个DS18B20 发送匹配测温点的 ROM 命令和相应序列号。只有序列号相同的DS18B20 响应命令。然后单片机发送读寄存器命令，把相应 DS18B20 寄存器内的数据先放入单片机
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RAM 的指定地址中。程序流程框图见图 4-3。
4.2.2 湿度测量子程序
下位机发出所要查询的HM1500地址，然后调用A/D转换子程序。HM1500是电压输出式湿敏传感器，输出信号为+1V~+4V的模拟电压，其内部有信号调理电路，已做线性化处理，可根据下式编制出相应的程序：
RH%=0.0391Vout－42.5 （Vout单位为mV）
湿度是温度的函数，湿敏元件对温度亦十分敏感，湿敏传感器温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内(HM1500为±0.1%RH/℃)，因此，应做相应的温度补偿，可用如下的关系式做补偿：
RH%=(39.1－0.056Ta)Vout10-3－38.5 （Vout单位为mV，Ta单位℃）程序流程框图见图 4-4
图4-3温度测量子程序 图4-4 湿度测量子程序
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