毕业设计（论文）-智能化医疗诊断系统的设计（全套图纸）.pdf

密级：密级： 学号：学号： 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ）本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 智能化医疗诊断系统的设计智能化医疗诊断系统的设计 学学 院：院： 专专 业：业： 班班 级：级： 学生姓名：学生姓名： 指导老师：指导老师： 完成日期：完成日期： 学士学位论文原创性申明学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行 研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计） 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律 后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写） ： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权江西科技学院江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 不保密 。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写） ： 指导老师签名（手写） ： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 I 摘要摘要 本次设计的题目是智能化医疗诊断系统的设计，本文利用 STC89C51 单片机对环 境温度进行实时的采集， 然后通过 LCD1602 液晶显示模块实时的显示温度， 同时通过 外置的独立按键进行温度上限和温度下限的实时设定，在采集了温度之后进行实时的 比较，如果超过设定的温度上限值或者低于设定的温度下限值，就通过蜂鸣器和 LED 灯进行组合报警提示。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 在本次设计中，主要用到了 STC89C51 单片机，DS18B20 集成温度传感器， LCD1602 液晶显示模块，独立按键调节，蜂蜜器和 LED 组合报警模块。进过前期的 大量设计和中期的软件仿真。从整体的系统设计到分块的软件和硬件设计，采用分块 独立设计，后期整合的方式进行。保证了系统设计的高效和可靠性。在大量的测试和 实际的软件仿真测试之后得出结论。 本文所采用的硬件和软件设计方式是正确可靠的。 能够实现我们最初的目的，实时显示温度并在超过温度设定值的时候进行报警。 关键词：关键词：单片机，DS18B20，温度采集，液晶显示 II Abstract After the previous hard design and software design. Simulation and debugging. This design realized: real- time acquisition of ambient temperature using STC89C51 MCU, and then through the LCD1602 liquid crystal display module to display real- time temperature, at the same time by an external, independent of the key for the real- time set upper and lower temperature limits, the collected temperature in real- time comparison, if exceeds a set temperature limit value or lower than the set temperature lower limit value, you with the buzzer and LED lamp combination alarm. In this design, mainly uses the STC89C51 monolithic integrated circuit, the DS18B20 integrated temperature sensor, the LCD1602 liquid crystal display module, the independent key regulation, honey and LED combination alarm module. A large number of design and medium- term software simulation. From the overall system design to the sub block of the software and hardware design, the use of block independent design, the way of late integration. Ensure the design of the system is efficient and reliable. After a lot of tests and the actual software simulation test, the conclusion is drawn. The design method of hardware and software used in this paper is correct and reliable. To achieve our initial purpose, real- time display of temperature and in excess of the temperature set value alarm. Key words: MCU, DS18B20, temperature acquisition, liquid crystal display III 目目 录录 第第 1 章章 绪绪 论论 . 1 1.1 国内外研究现状 . 1 1.2 本次设计的内容和任务 . 2 第第 2 章章 系统总体设计方案系统总体设计方案 . 4 2.1 系统理论分析 . 5 2.2 设计的总体组成 . 6 2.3 系统的硬件模块 . 7 2.4 系统的软件模块 . 9 第第 3 章章 控制器件选择控制器件选择 . 5 3.1 STC89C51 单片机介绍 . 11 第第 4 章章 数据采集器的选择数据采集器的选择 . 12 4.1 不同传感器的比较 . 13 4.2 DS18B20 温度传感器 . 15 4.2.1 DS18B20 传感器简介 . 16 4.2.2 DS18B20 传感器数据转换方式 . 17 第第 5 章章 系统硬件设计系统硬件设计 . 19 5.1 STC89C51 单片机系统电路 . 10 5.1.1 显示模块电路的设计 . 10 5.1.2 正负电压转换电路的设计 . 11 5.2 DS18B20 传感器电路 . 12 5.3 蜂鸣器和 LED 报警电路的设计 . 24 第第 6 章章 系统软件设计系统软件设计 . 26 6.1 系统软件设计所使用的编程环境介绍 . 28 6.2 主程序模块设计 . 14 6.3 定时中断函数的设计 . 15 6.4 计算函数设计 . 15 6.5 显示函数程序流程 . 16 6.6 蜂鸣器和 LED 预警流程图 . 16 6.7 数据采集流程图 . 17 IV 6.8 按键清除流程图 . 17 第第 7 章章 仿真设计仿真设计 . 19 7.1 仿真软件介绍 . 19 7.2 本次设计的仿真图设计 . 20 主要参考文献主要参考文献 . 40 附附 录录 一一 设计电路图设计电路图 . 42 附附 录录 二二 仿真电路图仿真电路图 . 22 附附 录录 三三 设计源程序设计源程序 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致致 谢谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1 第第 1 章章 绪绪 论论 在医院的诊断系统中，很多因素总是在实时的影响着大家的看病就诊。我们总是希 望可以对病人的体表温度进行实时的了解，同时，知道病人的体表温度对我们做出医疗 决定也有着重要的参考作用，例如病人的体温过高，你可能会选择输液消炎，但是如果 病人的体温过的，医生可能会选择病人留院观察。温度对于医生对病人的诊断的重要性 是不言而喻的。长期以来，医生对病人温度的感知都是来自于经验和自身的感觉。而如 今，利用新型的科学技术，医生可以确切低知道病人的体表实时温度。本文就实现了一 个病人温度采集监测系统，同时还加入了温度设定和报警功能。 本设计采用了 STC89C51 单片机作为系统的采集和控制中枢部分。利用 DS18B20 作为环境温度传感器，将环境温度转换为数字信号，然后单片机对数据进行读取，计数 出实时的环境温度。然后将数据发送给显示模块 LCD1602 进行温度的实时显示。同时 本次设计还在显示的基础上加入了温度报警功能。通过外置的 3 个独立按键。我们可以 设定一个温度上限报警值和一个温度下限报警值。只要我们的系统采集的数据不在我们 设定的范围内。单片机就会启动蜂鸣器和 LED 灯进行报警。 1.1 国内外研究现状国内外研究现状 经过前期大量的资料查阅和文献阅读，以及使用互联网进行资料收集后得知，目前 国内外的温度监测显示还处在一个刚刚出现的阶段。大家都还是在探索的过程中。所以 出现的方案和使用领域也是五花八门。随着智能手机的出现和大量使用，温度采集和显 示这一个功能在很多智能手机上也开始出现了，借由第三方的 APP 和手机本身的传感 器例如红外传感器，温度传感器等。可以在手机上进行实时的温度采集和显示。而使用 的温度采集方式目前也有很多种，例如使用数字集成的稳定传奇，使用模拟的金属传感 器，利用红外采集空气温度的方式。在不同的领域也有着不同的方案选择，比如有的领 域就需要非接触的测量方式，有的就可以采用接触的测量方式。总的来看，很多温度监 测显示系统还都是停留在温度的采集和简单的显示上，功能显得比较单一。 1.2 本次设计的内容和任务本次设计的内容和任务 本次设计的主要内容： 总体方案的设计和确定， 硬件部分的设计， 软件部分的设计， 仿真电路的设计。通过几个方面来完成本次需要达到的设计目的：完成一个基于 51 单 2 整个 系统 软件 设计 硬件 设计 仿真 设计 片机的额温度显示和报警系统。系统的设计任务框图如图 1- 1 所示： 图 1- 1 系统设计任务框图 本次设计的主要任务：使用 STC89C51 单片机作为系统的采集和控制中枢部分。利 用 DS18B20 作为环境温度传感器，将环境温度转换为数字信号，然后单片机对数据进 行读取，计数出实时的环境温度。然后将数据发送给显示模块 LCD1602 进行温度的实 时显示。通过外置的 3 个独立按键。可以设定一个温度上限报警值和一个温度下限报警 值。 只要我们的系统采集的数据不在我们设定的范围内。单片机就会启动蜂鸣器和 LED 灯进行报警。 第第 2 章章 系统总体设计方案系统总体设计方案 在我们进行功能设计之前，我们需要首先对我们的整个系统进行完整的方案设计， 只有在总体的方案设计完成之后，我们才可以按照我们的总体方案进行具体的功能设 计。这样的方法是高效的也是科学的方法。 2.1 系统理论分析系统理论分析 在我们进行系统的硬件，软件和仿真设计之前，我们需要首先进行整个系统的理论 分析，只有在理论分析可行之后。我们才可以开始具体的设计方案的执行过程。 首先我们需要明确我们设计需要达到的目的是： 使用 STC89C51 单片机作为系统的 采集和控制中枢部分。利用 DS18B20 作为环境温度传感器，将环境温度转换为数字信 号，然后单片机对数据进行读取，计数出实时的环境温度。然后将数据发送给显示模块 LCD1602 进行温度的实时显示。 通过外置的 3 个独立按键。 可以设定一个温度上限报警 值和一个温度下限报警值。只要我们的系统采集的数据不在我们设定的范围内。单片机 就会启动蜂鸣器和 LED 灯进行报警。这其中。DS18B20 作为集成的温度传感器，在读 3 数据获取 数据显示 实时提示 电源电路 单片机 完整 系统 取上采用的是总线操作模式。 而显示器件和蜂鸣器以及 LED 和独立按键都是简单的 I/O 操作就可以完成。经过上面的理论分析，我将本次设计分为了以下几个方面来实现： 1、单片机系统的使用。 2、DS18B20 的数据读取。 3、LCD1602 液晶显示模块的操作。 4、普通 I/O 口的读取操作。 5、系统电源设计。 6、仿真系统设计。 在以上几个方面存在着先后的顺序，我们应该是先进行了仿真设计，然后进行各个 模块的程序设计，在仿真中进行模块程序的仿真，在通过仿真之后。我们再进行模块的 硬件设计工作。 2.2 设计的总体组成设计的总体组成 在上面的分析中可以知道。本次设计所采用的器件具体有哪些。已经各个模块需要 实现的具体功能是什么。所以我们可以很轻松的得到本次设计的系统总体组成框图应该 是如下图 2- 1 所示： 4 图 2- 1 系统的总体组成框图 在上面的系统总体组成框图中。完整的系统作为核心任务存在，各个子系统或者说 模块为核心任务而存在。在服务整个系统功能的时候，各个子系统还需要相互的配合， 完成各自任务的同时还需要照顾到整个系统的设计过程。 2.3 系统的硬件模块系统的硬件模块 设计中使用了大量的电子器件，例如单片机，温度传感器，蜂鸣器，LED，独立按 键和液晶显示器等等。不同的元件在系统中都有着不同的作用，各个元件分担着自己所 承担的独立模块任务，每个器件的选择和有机组合而形成本设计功能执行的物理元素， 只有我们合理的安排和设计好每个元器件，我们才能获得系统有效和正确工作的前提。 硬件的正确工作才能保证我们后期的软件调试可以正常有序的进行。进过大量的分析和 设计，本次系统的硬件组成将如图 2-2 所示进行设计： 图 2- 2 系统的硬件组成框图 在设计好每个模块之后，我们就可以得到需要的硬件系统了。所以硬件的组成是本 次设计中很看重的一个部分。 2.4 系统的软件模块系统的软件模块 通过和硬件相结合考虑，我们能知道本次设计中的软件应该有哪些部分：获得病人 温度传感器数据的采集函数，软件启动的初始化函数，按键清除函数，数据计算函数， 定时中断函数，数据显示函数，报警函数。很明显，本系统的软件组成框图应该如下所 单片机 电源电路 温度传感器 液晶显示 蜂鸣器 和 LED 5 示： 图 2- 3 系统的软件组成框图 每一个完整的电子设计，都是由多个方面所组成的，每个方面都是成功的关键，没 有主次之分，只要有一个方面不正常，那整个系统的功能就不是正确的。所以在设计的 时候，要特别注意每个模块的正确性。无论是开始的软件设计还是后面的硬件设计。 第第 3 章章 控制器件选择控制器件选择 要完成本次设计的任务，我们有很多可以选择的器件。例如单片机，DSP，FPGA， PLC 等等。但是我们在选择器件的时候要考虑到器件的成本，开发难度，可靠性，封装 类型等等方面。进过大量的资料查询和实际测试，本设计最后采用了单片机作为核心的 控制器件。单片机也可以称单片微控制器,它和片上系统不一样,单片机不但可以进行运 算处理,还可以做逻辑控制,其包括了输入输出端,片上CPU有的还有专用的乘法器,独有 的存储单元和 DSP 运算单元。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提 供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。目前单片 机的发展已经十分成熟，单片的处理位数从 4 位到 8 位，16 和 32 位都有。单片的运行 速度也冲以前的几 M 到现在的高端单片机可以运行到上百 M。 3.1 STC89C51 单片机介绍单片机介绍 系统初始化 定时采集函数 外部按键 计算显示 提示和预警 6 STC89C51 是一种使用兼容 8051 核的 ISP（In System Programming）在系统可编程 芯片，其可以工作的时钟频率在几 MHz 到几十 MHz 内，其内部的 FLASH 存储器是专 用的程序存储器，大小根据不同的系列是有所不同的，器件完全兼容标准的 MCS- 51 指 令系统及 C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，具 有在系统可编程（ISP）特性，在使用专用的单片机程序下载程序通过 TTL 电平方式就 可以将程序下载到单片机中，8051 单片机的时钟周期有 12T 和 6T 现在新型的还有 1T 的。但是时钟周期并不影响单片机的算术和逻辑兼容性。只是处理器的单周期时间不一 样而已。 STC89C51 单片机的实物如下图所示： 图 3- 2 STC89C51 的 DIP40 封装实物图 第第 4 章章 数据采集器的选择数据采集器的选择 将自然界的物理数据，转换为数字处理器（本文所说的单片机）能够识别的信号。 7 这个过程我们通常称为数据采集过程。在数据的采集过程中通常包含了模拟信息获取， 数据的量化，数据编码等过程。当然不同的传感器所采用的方式是不一样的。本次设计 需要获得自然界的温度数据。 经过大量的资料查询。得知：要完成温度采集，大概有以下几种方式可以选择： 1、使用 DS18B20 集成温度传感器。 2、使用 PT100 温度传感器。 3、使用 DHT11 或者 21 系列传感器。 4、使用红外传感器。 下面将对这几种温度采集方式进行一个详细的比较。从而给出选择 DS18B20 作为 本次设计的温度传感器的原因和优点。 4.1 不同传感器的比较不同传感器的比较 上面列出的4种传感器方案， 在获得环境温度这一点上都是可以应用的本设计中的， 但是其中的 PT100 使用的是模拟的方式，STC89C51 单片机不具有模拟采集功能，因此 这种传感器不合适，而且 PT100 的外表体积也十分的大，在设计中不是十分方便。而 DHT11 和 DHT21 系列的传感器是温度湿度一体的传感器，采用的是双线控制和读取的 方式。 相比 DS18B20 的单总线模式。 DHT11 的操作模式显示的过于的复杂， 因为 DHT11 集成了两种传感器模块，所以价格上也要更加的昂贵。是 DS18B20 市场价格的 10 倍左 右。这对本设计来说。是不划算的一种方案选择。而使用红外进行温度测量，需要单片 机有着很强的计算能力。因为输出的不是单一的数字量。还需要进行很多的转换才可以 得到我们的环境温度。对 51 单片机来说。过大的运算量是不现实的。综上所述，在考 虑成本，开发难度，运算量等之后。本文选择 DS18B20 集成温度传感器作为环境温度 的采集器件。其价格低廉，操作简单，输出数字量，不需要大量的数据运算。体积小， 便于系统的硬件设计。 4.2 DS18B20 温度传感器温度传感器 4.2.1 DS18B20 传感器简介 DS18B20是美国 DALLAS 半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温 8 度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且 可根据实际要求通过 简单的编程实现 912 位的数字值读数方式。可以分别在 93.75 ms 和 750 ms 内完成 9 位和 12 位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口 线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总 线，总线本身也可以向所挂接的 DS18B20 供电，而无需额外电源。因而使用 DS18B20 可使系统结构更趋简单，可靠性 更高。 他在测温精度、 转换时间、 传输距离、 分辨率等方面较DS1820有了很大的改进， 给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。 下图是 DS18B20 的内部构成图 4.2.2 DS18B20 传感器数据转换方式 我们知道，DS18B20 输出的是数字信号，也就是我们常说的 010101 数据。那要把 输出的数据转换为我们人能看懂的十进制数据，我们首先要了解其输出寄存器的存储方 式。如下图 4- 4 所示是 DS18B20 的数据寄存器的存储方式。 图 4- 4 温度寄存器存储方式 我们知道存储方式了，就可以知道如何转换为我们能看懂的数据了，如下图 4- 5 所 示，就是我们用到的转换方式了。 9 图 4- 5 数据转换示例 我们利用单片机读取数据，然后根据图 4- 4 的方式就可以得到我们人可以直观看懂 的十进制数据了。 我们要使用单片获得 DS18B20 的数据，需要经过初始化，写数据两个过程，在这 两个过程中，我们主要是对 DS18B20 的内部寄存器进行相应的初始化或者是配置。这 个具体的配置过程和配置数据，需要我们在使用的时候查阅官方的数据手册。然后根据 我们实际的设计需求进行配置。在这里就不做过多的介绍和解释了。 第第 5 章章 系统硬件设计系统硬件设计 在本次设计中，我们需要采集数据，处理数据，同时显示和预警。这一切的工作将 由三大方面组成，第一是：物理器件、第二是：电路系统、第三：软件设计。只有这三 个方面都选择正确，设计完整，我们设计的系统才可能正常的按照我们的预想设计进行 工作。在前面一章我们介绍了物理器件的选择。在这一章中，我们将对系统的电路设计 进行一个完整的介绍。 在系统的电路设计中，我们可以将整个系统规划为以下几个部分：电源电源转换电 路，单片机供电电路，单片机复位电路，单片机晶振电路，LCD1602 液晶显示电路，声 光提示电路，按键清除复位电路。 下面将各个分电路进行逐个的介绍。 10 5.1 STC89C51 单片机系统电路单片机系统电路 5.1.1 显示模块电路的设计 TC1602AD 主要由 DDRAM、CGROM、CGRAM、IR、DR、BF、AC 等大规模集 成电路组成，DDRAM 为数据显示用的 RAM，用以存放用 LCD 显示的数据，只要将保 准的 ASCII 码放入 DDRAM，内部控制线路就会自动将数据传送到显示器上，并显示出 该 ASCII 码对应的字符。CGROM 为字符产生器 ROM，它存储了 192 个 5*7 的点阵字 型，但只能读出不能写入。CGRAM 为字型、字符产生器的 RAM，可供使用者存储特 殊造型的造型码，CGRAM 最多可存 8 个造型，IR 为指令寄存器，负责存储单片机要写 给 LCD 的指令码，当 RS 及 R/W引脚信号为 0，且 Enable 引脚信号由 1 变为 0 时， D0- D7 引脚上的数据便会存入到 IR 寄存器中。DR 为数字寄存器，它们负责存储微机要 写到 CGRAM 或 DDRAM 的数据；或者存储单片机要从 CGRAM 或 DDRAM 读出的数 据。因此，可将 DR 视为一个数据缓冲区，当 RS 及 R/W引脚信号为 1 且 Enable 引 脚信号由 1 变为 0 时， 读取数据； 当 RS 引脚信号为 1， R/W引脚信号为 0， 且 Enable 引脚信号由 1 变为 0 时，存入数据。BF 为忙碌信号，当 BF 为 1 时，不接受微机送来的 数据或指令； 当 BF 为 0 时， 接受外部数据或指令。 所以， 在写数据或指令到 LCD 之前， 必须查看 BF 是否为 0。AC 为地址计数器，负责计数写入/读出 CGRAM 或 DDRAM 的 数据地址，AC 依照单片机对 LCD 的设置值而自动修改它本身的内容。TC1602A 可分 2 行共显示 32 个字符，每行显示 16 个字符2。 单片机与液晶的接口如图 3.7 所示。在设计液晶电路时，需注意以下几点： （1）注意“判忙”信号（BF)。单片机向液晶模块发送数据后，需等待并判断 BF 信号 为高，所以，BF 脚为双向口，设计时需注意。在编写液晶控制程序时，也可以不判断 BF 信号，只需要延时一段时间就可以，这样可以避免双向口操作的麻烦。 （2）有些单片机的 I/0 口是 3.3V，但很多液晶器件的是 5V,因此单片机与液晶不能直接 相接而需转换电平。具体的设计电路如下所示： 11 图 5- 1 显示模块电路 5.1.2 正负电压转换电路设计 在运放环节，我们用到了- 5V 的电压，由于这里只有+5V 的电压，因此，我们需要 电压转换，将+5V 转换为- 5V，这里用到了 ICL7660。产生- 5V 的电路图如下图 3.10 所 示： 12 图 5- 2 正负电压转换电路 5.2 DS18B20 传感器电路传感器电路 本次设计采用的是集成的三脚直插封装的 DS18B20 传感器，在设计上去除了不必 要的电压变化和转换电路，而采用了对集成传感器进行直接的供电，然后采集的方式。 具体的设计电路如下所示： 图 5- 3 DS18B20 感器电路 上图中 P1 为 DS18B20 传感器的直插封装插座。使用了 5V 直流电源供电。然后将 13 输出脚直接和单片机的 P37 相连接。 通过单片机操作硬件 3.7 进行单总线访问， 就可以 对 DS18B20 进行初始化，写数据，读数据等操作了。 5.3 蜂鸣器和蜂鸣器和 LED 报警电路的设计报警电路的设计 本次设计所采用的报警指示为蜂鸣器和 LED 灯。其中蜂鸣器采用的是有源直流蜂 鸣器。LED 使用的是 5mm 草帽型高亮红色 LED。使用这两个器件的原因是：提示效果 可以达到要求，设计简单实用，驱动方式适合简单型单片机。成本低，更换容易。具体 的设计电路如下图所示： 图 5- 6 蜂鸣器和 LED 报警电路 本次设计中没有采用单一的报警方式进行。主要有是考虑到单个器件损坏之后，系 统的报警功能就将失去，所以采用了双报警的冗余设计方式。 14 第第 6 章章 系统软件设计系统软件设计 6.1 系统软件设计所使用的编程系统软件设计所使用的编程环境环境介绍介绍 本设计中使用的 STC89C51 单片机，这种单片机开发语言可以是 C 或者汇编，但是 鉴于 C 比汇编而言更加的高效好通用。所以本次设计将会采用 C 语言作为软件编程语 言。使用的开发环境是标准的 Keil- Uv4 编程环境。 Keil- Uv4 是一款美国 Keil Software 公司推出的单片机开发系统，这个系统目前在 国内使用量极大，而且该系统支持的单片机型号多，常见的 8 位到 32 位单片机都可以 在这个开发环境下进行开发，同时这个系统还可以进行在线的调试和语言的转换。我们 可以容易的使用系统只带的功能查看寄存器数据。 软件设计主要分为六个方面：第一是系统的预初始化；第二是 DS18B20 传感器的 数据采集；第三是数据的计算；第四是数据的显示；第五是数据的预警提示；第六是按 键的清除。这六个部分分别放在在主程序中来执行，其中初始化只用进行一次，后面五 步则需要在死循环中一直执行。程序设计中采用了模块化的设计方式，这样设计的程序 结构十分清楚，在后期的程序功能扩展和程序调试中也显得十分方便。 6.2 主主程程序序模块设计模块设计 本次采用了模块化的编程思想。在主程序中，主要是负责函数的调度，但是整个系 统的功能却是由主程序完成的。主程序就像是一个控制器，合理的调度各个分子系统， 从而使子系统配合完成我们需要的功能。 主程序流程如下图所示： 15 图 6- 1 主程序流程图 6.3 定时中断函数的设计定时中断函数的设计 中断函数是本次软件中的第一大子函数，因为中断函数还会调用计算函数，显示函 数，预警函数，这三个子函数实现需要的功能。具体的定时中断函数如下图所示： 6- 2 中断函数流程图 6.4 计算函数设计计算函数设计 计算函数在中断函数中被调用，负责数据的处理和就算，根据采集的数据和前面理 论部分说的计算公式完成数据的计算工作，为后面的显示和预警功能提供数据支持部 分。计算函数的程序流程图如下： 16 图 6- 3 计算函数流程图 6.5 显示函数程序流程显示函数程序流程 显示函数由定时中断函数调用，负责数据显示。具体的流程图如下图所示： 图 6- 4 显示函数流程图 6.6 蜂鸣器和蜂鸣器和 LED 预警流程图预警流程图 本次设计中的蜂鸣器和 LED 作为预警器件，负责比对设定的值和采集得到的温度 值，然后进行必要的提示，具体的流程图如下所示： 17 图 6- 5 蜂鸣器和 LED 预警流程图 6.7 数据采集流程图数据采集流程图 数据采集子函数作为一个独立函数，由定时器中断随时触发，在定时器中断触发的 时候，进入中断，调用采集函数。从而获得数据。具体的流程图如下所示： 图 6- 6 数据采集流程图 6.8 按键清除流程图按键清除流程图 按键在本次设计中担任了人机交互的功能。人通过按键进行需要的温度上限值和温 度下限值设定，使用独立按键，操作简单可靠。人可以方便的随时对设定值进行修改。 18 图 6- 7 按键清除流程图 本次设计中，对软件系统进行了分系统的方式进行，将需要的功能按照要求，将其 划分为不同的子函数，采用分系统的设计方式，对功能的扩展和后期的功能调试十分的 便利。在后期的调试和仿真中得出结论，本次设计的软件是可靠的。能够按照我们的要 求进行工作。 19 第第 7 章章 仿真设计仿真设计 为了检测设计的可靠性和功能是不是完整，本次设计中，采用了 Proteus 作为仿真 软件进行前期的系统硬件和软件仿真，在仿真中验证本次设计的软件和硬件是不是可靠 的。 7.1 仿真仿真软件介绍软件介绍 本次仿真使用的是 Proteus 作为仿真软件。Proteus 仿真软件是英国 Lab Center Electronics 公司出版的 EDA 仿真工具软件。这款软件不但具有其它 EDA 仿真工具软件 都具有的仿真功能，还包含有其独特的仿真单片机及外围器件的能力。目前 Proteus 在 国内外的使用率都是很高的，不但是单片机的仿真，在很多高校里面也作为一款教学软 件来使用，而且市面上还有很多关于这款软件的教学书籍和教学视频。 Proteus 是全球范围内都广泛使用的一款仿真软件， 这款软件不但可以进行原理图的 仿真，电气特性的仿真，逻辑功能的仿真，还可以从原理图一键发布到 PCB 从而实现 从