蓄電池化成控制系統(tǒng)中顯示功能的實(shí)現(xiàn)

0 引言

隨著現(xiàn)代生活中蓄電池需求量的日益增加，蓄電池的生產(chǎn)規(guī)模也逐漸擴(kuò)大，同時(shí)對蓄電池生產(chǎn)中的控制也提出了更高的要求。由于蓄電池的化成過程是影響蓄電池質(zhì)量的一個(gè)非常重要的工藝環(huán)節(jié)，因此，對蓄電池化成工藝過程的有效控制在很大程度上決定著蓄電池的質(zhì)量。

本文給出了在蓄電池化成工藝過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將嵌入式操作系統(tǒng)μC／OS-II用于系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并將系統(tǒng)各功能模塊劃分成不同優(yōu)先級的任務(wù)由系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行調(diào)度，從而通過人機(jī)操作界面顯示系統(tǒng)任務(wù)的具體方法。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中的控制器主要用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)蓄電池的恒流充放電控制，檢測蓄電池充放電過程中的電壓和電流參數(shù)，以及測試蓄電池的負(fù)載能力。本系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

蓄電池化成控制系統(tǒng)的主要功能可由變流控制器完成。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，只要通過外擴(kuò)的鍵盤電路輸人化成控制參數(shù)信息(即所謂的化成工藝文件設(shè)置)，微控制器便可按照工藝文件的設(shè)置對蓄電池進(jìn)行充放電控制。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，控制器通過信號檢測電路檢測運(yùn)行過程中的電流和電壓參數(shù)，并將這些信息實(shí)時(shí)的顯示在液晶顯示器上。當(dāng)在運(yùn)行過程中遇到鍵盤操作、系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者采集到的參數(shù)越限時(shí)，液晶顯示器將自動(dòng)切換到相關(guān)信息的顯示界面中去，因此，本系統(tǒng)對液晶顯示器的實(shí)時(shí)顯示處理具有較高的要求。

2 顯示任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)控制器所要實(shí)現(xiàn)的功能可將本系統(tǒng)劃分成若干個(gè)任務(wù)，其中監(jiān)控任務(wù)用于監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)各任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)；鍵盤任務(wù)用于對鍵盤進(jìn)行掃描與處理；顯示任務(wù)則用于實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行中的各種狀態(tài)信息以及控制信息；通信任務(wù)用于實(shí)現(xiàn)控制器之間以及控制器與上位機(jī)之間的通訊；采樣與反饋任務(wù)用于實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并輸出反饋控制信號。

本系統(tǒng)采用字符型液晶顯示器VPG19264作為實(shí)時(shí)顯示的窗口。VPG19264是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，點(diǎn)陣數(shù)為192(列)×64 (行)，可顯示12×4(行)個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字，也可完成圖形、字符、動(dòng)畫的顯示。它主要由行驅(qū)動(dòng)控制器和列驅(qū)動(dòng)器兩部分組成192(列)×64(行)的全點(diǎn)陣液晶顯示器。此顯示器采用COB的軟封裝方式，可通過導(dǎo)電橡膠和壓框連接LCD。當(dāng)通過顯示器顯示漢字時(shí)，應(yīng)首先使能顯示器，然后通過寫命令設(shè)置漢字顯示的地址，最后寫入要顯示的漢字字模。

為了在系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠?qū)崟r(shí)顯示各種狀態(tài)信息和控制信息，可在軟件設(shè)計(jì)中引入面向?qū)ο蟮母拍?。本設(shè)計(jì)對很多與顯示模塊相關(guān)的函數(shù)都進(jìn)行了特殊處理，因而其使界面顯示更具人性化。

2.1 菜單的操作

由于對顯示器的操作大多都是通過對菜單進(jìn)行的，因此，菜單的合理規(guī)劃是本操作顯示器的重點(diǎn)。在對菜單進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，筆者采用了面向?qū)ο蟮乃季S，并將菜單編號、菜單顯示內(nèi)容、顯示位置以及對功能鍵的響應(yīng)作了封裝，其封裝格式如下：

因?yàn)閷Σ藛蔚牟僮魇悄７率謾C(jī)中的確認(rèn)和取消鍵來處理的，因此，在封裝時(shí)，本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)函數(shù)指針分別指向?qū)?yīng)該菜單按下確認(rèn)鍵和取消鍵功能的函數(shù)。在定義菜單時(shí)，采用結(jié)構(gòu)體數(shù)組的方式給所有菜單賦予不同編號并保存在一個(gè)結(jié)構(gòu)體數(shù)組中，然后通過對結(jié)構(gòu)體數(shù)組的初始化來設(shè)s置所有菜單的初始化信息。這樣，在實(shí)際操作時(shí)，通過一個(gè)通用的函數(shù)模塊即可調(diào)用對應(yīng)菜單的處理函數(shù)。下面的函數(shù)即代表了在對應(yīng)菜單上按下確認(rèn)鍵時(shí)程序的運(yùn)行狀態(tài)：

變量CurrentFocusMenu用于指明當(dāng)前處于焦點(diǎn)狀態(tài)的菜單項(xiàng)。

采用這種方式進(jìn)行封裝柯使菜單處理變得非常容易。這樣方式在實(shí)際使用時(shí)。如果需要增加或減少菜單，只需在結(jié)構(gòu)體數(shù)組中增加和刪除菜單的初始化信息而幾乎不需要增加其它代碼；同時(shí)在進(jìn)行界面切換時(shí)，也可以根據(jù)結(jié)構(gòu)體中菜單的顯示內(nèi)容和坐標(biāo)來調(diào)用統(tǒng)一的顯示函數(shù)并進(jìn)行處理，因而其菜單結(jié)構(gòu)更加清晰。另外，采用面向?qū)ο蟮姆绞教幚聿藛?，其程序也被大大簡化，因而具有很好的擴(kuò)展性。

2.2 提示消息的處理

系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)遇到需要工作人員確定的消息，比如在系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置時(shí)，當(dāng)工作人員輸入數(shù)據(jù)之后和保存之前，應(yīng)在LCD上顯示出工作人員剛剛輸入的數(shù)據(jù)，并給出一個(gè)提示消息以確認(rèn)所輸入的信息是否正確，這樣可避免保存無效的數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的可靠性。

本系統(tǒng)中模仿了面向?qū)ο笾袕棾鱿⒖虻木帉懛绞?，即仿照手機(jī)中彈出消息框的編程模型，來將面向?qū)ο蟮乃季S運(yùn)用在程序設(shè)計(jì)中，這樣設(shè)計(jì)出來的消息框非常具有人性化，而且操作也很方便。圖2為系統(tǒng)中的兩種消息框的顯示模型。

圖2中的左部只包含了一個(gè)簡單的確認(rèn)按鈕，它無需工作人員做出是與否的決定，可用于一些簡單的提示消息；而右半部分則包含了兩個(gè)按鈕，當(dāng)消息框顯示消息時(shí)，它需要工作人員按下鍵盤上的確認(rèn)鍵以確認(rèn)消息或者按下取消鍵否認(rèn)消息，該模型常用于鍵盤輸入完成后，在保存時(shí)提示工作人員的消息，以確認(rèn)工作人員輸入的內(nèi)容正確與否。針對系統(tǒng)中所使用的LCD，圖2所示的消息框上的坐標(biāo)設(shè)置界面中的標(biāo)注分別還給出了提示消息、按鈕以及框線的坐標(biāo)位置。圖3所示是模擬消息框運(yùn)行的程序流程圖。

程序中應(yīng)首先判斷消息框的類型是顯示確認(rèn)按鈕還是同時(shí)顯示兩個(gè)按鈕，然后按照圖2所示的坐標(biāo)顯示提示消息并繪制消息框的輪廓。因?yàn)橄⒖驅(qū)倌B(tài)對話框，必須按下確認(rèn)或者取消鍵方能繼續(xù)運(yùn)行，所以程序緊接著將等待郵箱傳遞鍵值消息，如果工作人員按下確認(rèn)鍵或者取消鍵，程序則返回鍵值消息給調(diào)用函數(shù)，以便調(diào)用函數(shù)能依據(jù)不同的按鍵分別處理，直到消息提示框運(yùn)行結(jié)束。

將面向?qū)ο蟮乃季S方式運(yùn)用在LCD顯示設(shè)計(jì)中，可極大地提高程序編寫的簡潔性和系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，其非常符合人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸到的界面，而且非常美觀和親近。

2.3 顯示任務(wù)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中的LCD不僅要實(shí)時(shí)顯示采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，而且在系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)所采集的數(shù)據(jù)越限時(shí)，也能及時(shí)地顯示出具體的故障信息，同時(shí)當(dāng)工作人員通過鍵盤對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，LCD還能及時(shí)地切換顯示畫面并轉(zhuǎn)向顯示系統(tǒng)設(shè)置界面。因此。應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)顯示任務(wù)來處理LCD的屏幕切換過程，其流程圖如圖4所示。

顯示任務(wù)執(zhí)行時(shí)，首先等待鍵盤或其它任務(wù)發(fā)送過來的郵箱消息，并將郵箱等待超時(shí)時(shí)間設(shè)置為系統(tǒng)顯示采集數(shù)據(jù)的時(shí)間。當(dāng)任務(wù)沒有收到郵箱消息而超時(shí)時(shí)，任務(wù)將轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示數(shù)據(jù)功能；否則，當(dāng)收到郵箱消息時(shí)，任務(wù)將會(huì)根據(jù)郵箱的內(nèi)容判斷是否有鍵按下以更改系統(tǒng)設(shè)置。如是，則清屏LCD，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行顯示鍵盤操作功能。如果收到的郵箱不是用來更改系統(tǒng)設(shè)置的消息，則將判斷郵箱是否要求顯示器顯示其它信息，如是，則清屏并轉(zhuǎn)去顯示其它信息(如系統(tǒng)故障信息等)。否則結(jié)束一次運(yùn)行，并繼續(xù)等待郵箱消息，重復(fù)上述過程。其所對應(yīng)的程序偽代碼如下：

通過上述方法設(shè)置顯示任務(wù)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)LCD在顯示數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息設(shè)置及其它故障信息之間的屏幕切換等功能，而且，該方法具有很好的通用性。

3 結(jié)束語

本文介紹了在蓄電池化成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC／OS-II用于系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上采用面向?qū)ο蟮乃季S方式來處理LCD顯示屏幕的具體方法。該方法可有效的處理LCD顯示任務(wù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)也可美化系統(tǒng)的操作界面。