第二章監控程序的設計監控程序的功能和組成監控主程序和初始化管理鍵盤管理程序的設計顯示、中斷與時鐘管理硬件故障的自檢2.1監控程序的功能和組成監控程序的主要作用是及時響應來自系統或儀器內部的各種服務請求，有效的管理測控系統自身軟、硬件及人-機聯系設備，與系統中其它設備交換信息，并在系統出現故障時及時作出相應的處理。測控系統硬件軟件監控程序應用軟件監控程序管理整個系統的工作，直接影響系統的操作和運行，是軟件的核心。監控程序的具體功能初始化管理鍵盤和顯示管理中斷管理時鐘管理故障自診斷監控主程序初始化管理鍵盤管理顯示管理中斷管理時鐘管理自診斷器件初始化堆棧初始化參數初始化七段顯示器管理指示燈管理圖2－1（a）監控程序基本組成2.2監控主程序和初始化管理監控主程序進行識別命令，解釋命令并獲得完成該命令的相應模塊的入口，引導測控程序進入正常運行，并協調各部分軟硬件進行工作。初始化管理初始化管理主要包括可編程器件初始化、堆棧初始化和參數初始化三部分。2.3鍵盤管理程序的設計鍵盤管理程序的作用是根據獲取的按鍵編碼，轉入相應的服務程序。本地：按鍵遠地：總線命令命令輸入按鍵分類功能鍵數字鍵單義鍵：一個鍵對應一個功能多義鍵：功能由按鍵序列決定合法命令非法命令2.3.1按鍵開關的軟件聯接方式按鍵開關在機械上存在閉合/斷開兩種狀態，在系統和儀器中經常需要把一個和幾個鍵的這兩種狀態進行組合使用，即所謂的“互鎖”和“自鎖”功能。“互鎖”和“自鎖”“互鎖”和“自鎖”功能主要由軟件實現。軟件互鎖：同類按鍵中的一個按下時，利用軟件使具有正在工作的另一鍵功能退出。軟件自鎖：某個按鍵奇數次時，執行該鍵功能，按偶數次時退出該功能。圖2－2數字電壓表量程鍵J0J1J2J3Ui到后續電路圖2－3量程鍵軟件互鎖流程圖

鍵中斷處理

返回

K1?

K2?

K3?

量程鍵？

鍵釋放？

200V量程碼狀態

20V量程碼狀態

2V量程碼狀態

0.2V量程碼狀態

按量程碼及狀態切換開關，點亮燈

其他

處理

返回

延時20ms

Y

N

Y

Y

Y

N

N

N

Y

N

K0?

YN200V量程碼狀態圖2－4平均值鍵軟件自鎖流程圖鍵盤的主要操作步驟識鍵評鍵鍵義分析單純查詢法定時查詢法中斷法鍵值獲取方法鍵義分析直接分析法狀態變量法2.3.2直接分析法直接分析法指只需要根據當前按鍵的編碼，把程序直接轉向相應的處理子程序的入口，而無需知道此前按鍵的情況。直接分析法適用于功能和按鍵較少的情況。如單義鍵。其關鍵是轉移表。例：設功能鍵編碼為10H～19H低8位高8位低8位高8位一維轉移表TAB1子程序1子程序2…中斷程序ANLA，#0FHMOVB，#02HMULABMOVR2，AMOVDPTR，#TAB1MOVCA，@A+DPTRMOVR0,AINCDPTRMOVA,R2MOVCA，@A+DPTRMOVR1,A主程序MOVA,R0MOVDPL,AMOVA,R1MOVDPH,AMOVA,#00HJMP@A+DPTR功能較多的系統應用一鍵多義。此時一個命令不是由一次按鍵，而是由一個按鍵序列組成。用直接分析法來設計一鍵多義的系統需要多張轉移表。例：電壓頻率計共８個按鍵:<GATE>、<SET>、<RESET>、<OFS>、<A>、<B>、<C>、<D>初始化后按<A>測頻率、按<B>測周期、按<C>測時間間隔、按<D>測電壓。此時<A>、~<D>為主功能鍵。按<GATE>后按<A>~<D>，規定閘門時間或量程。按<SET>后按<A>~<D>，則送入一偏移量。<OFS>為單義鍵，有效時測量結果加上偏移量。<GATE>合法操作:<A>…<D>+<SET>+<A>…<D>或：<GATE><SET>+<A>…<D>+<A>…<D>非正規操作：<SET><SET>圖2-6一鍵多義監控主程序流程框圖2.3.3狀態變量法系統的狀態是表示系統的最小一組變量。通過t=t0的狀態變量和t≥t0時的輸入激勵，利用系統模型，就可以求得t≥t0的任何時刻系統的行為與狀態。t≥t0時刻系統狀態與①t=t0的狀態、②t≥t0時的輸入激勵、③系統模型，三個因素有關。對于按鍵，這三個因素為①按鍵前的狀態、②按鍵的鍵值、③程序結構。每個狀態中，各按鍵有確定的含義，同一狀態不同按鍵有不同含義，不同狀態同一按鍵有不同含義。狀態變量法設計按鍵管理程序的實質是將儀器工作的過程劃分為若干“狀態”，在任一狀態下，每個按鍵有確定的含義，即執行某個子程序且變遷到下一個狀態。狀態變量法適合設計復雜的系統，如多義鍵。狀態圖常用狀態圖表示系統狀態的變化。狀態圖中以圓圈代表不同的狀態，以箭頭代表狀態之間的變化，并在箭頭上標注發生狀態改變的條件和執行的操作。在設計狀態圖時，為簡化狀態圖，方便設計，可以加入“偽狀態”。系統不會處于偽狀態，當按某按鍵使系統轉變到偽狀態時，將以該按鍵為條件繼續從偽狀態轉變到下一個狀態。狀態表儀器及系統的監控主程序在任何一個狀態均可對每個按鍵作出響應，即狀態與每一個按鍵的組合均可對應執行一個子程序并變遷到下一個狀態（稱為次態）。這可以用一個矩陣表示，稱為狀態矩陣或狀態表。對于一個具體系統，并非所有狀態和按鍵的組合都有意義。NEXST**表示次態SUB**表示要執行的操作狀態表規定了儀器當前狀態與其對應的下一狀態之間的轉變關系，指出了完成這種轉變的前提條件（按鍵），并注明在狀態轉變時所對應采取的行動（執行子程序）。狀態變量法設計鍵盤管理程序可歸結為根據現態和當前按鍵這兩個關鍵字來查閱狀態表，給程序設計提供了很大方便。例：函數發生器鍵盤管理程序的設計儀器功能：<FUNC>:設置函數波形。后接<0>正弦波<1>方波<2>三角波<3>正向鋸齒波<4>反向鋸齒波<FREQ>：設置輸出信號頻率。<AMPL>：設置輸出信號幅值。<OFST>：設置輸出信號直流偏置。<MODE>：選擇工作方式。后接<0>連續波輸出<1>觸發輸出<2>門控輸出<+/->：偶次為正，奇次為負。<E>：表示乘10的冪次方。如<AMPL><6><2><5><E><2><+/->，表示設置幅值為6.25V。如<AMPL><FREQ><E><MODE><FUNC><0>表示設置正弦波輸出。2.狀態圖的設計狀態變量法首先要編制一組鍵語狀態圖，用圖形來表示與按鍵相對應的完整的狀態變遷過程。圖2－9AMPL鍵語狀態圖

輸入<AMPL><7><1><5><6><8>，表示設置幅值為568。鍵名FNKYCNUMBR鍵名FNKYCNUMBR010FREQ30111AMPL20212FUNC40313OFST50414MODE60515＋/－70616E80717ON90818OFFA0919表2-1按鍵編碼表鍵名FNKYTNEXSTACTN0PST0AMPL210FREQ330FUNC460OFST550MODE670ON981OFFA82※080PST1＋/－713DIG114E820※000PST2DIG125＋/－726※000PST5DIG15A＋/－75B※000PST6DIG169※000PST7DIG17C※000PST8※000鍵語狀態表

PST3DIG137E840※000PST4DIG148＋/－746※000鍵碼次態子程序狀態變量法設計鍵盤管理程序的步驟1.根據儀器功能設計按鍵數和狀態數，列出按鍵編碼表。2.根據儀器功能畫出與按鍵對應的狀態圖。3.列出在完成狀態轉變時所應執行的子程序功能表。4.根據狀態圖和子程序表，設計狀態表。5.根據當前狀態和所按按鍵這兩個關鍵字查找狀態表，執行相應子程序，完成狀態轉換。查找狀態表利用識別鍵后的鍵號，獲得對應的FNKYC和NUMBR。根據現態查表2-4，獲得現態首地址。從現態首地址開始查圖2-12，尋找FNKYC，并進一步找出NEXST和ACTN0。狀態變量法的優點應用狀態表，統一處理任何一組按鍵-狀態的組合，使復雜的按鍵序列的編譯過程變得簡潔、直觀、便于優化，設計程序易懂。翻譯、解釋按鍵序列與執行子程序完全分離，因此按鍵監控程序的設計不受其他程序的影響，可以單獨進行，避免兩者交叉糾纏。若儀器功能發生變化，監控程序結構不變，只需要改變狀態表。系統越復雜、按鍵復用越多，效率越高。2.4顯示、中斷與時鐘管理顯示是實現人-機聯系的主要途徑，計算機測控系統的顯示方式主要有：模擬顯示、數字顯示和模擬、數字混合顯示。顯示管理軟件基本任務包括：1.顯示更新數據；2.多參數的巡回顯示和定點顯示管理；3.指示燈管理等。中斷管理為了能及時處理各種可能事件，提高實時處理能力，微機化的測控系統一般都有中斷系統。中斷管理包括開/關中斷，中斷優先級設置，中斷嵌套等。時鐘管理時鐘主要用做定時器，可用軟硬件實現。常用于：1.輸入通道的數據采集周期定時；2.輸出通道的數據采集周期定時；3.參數修改，按鍵數字增減速度的定時；4.多參數巡回顯示時的