CN101145062A - 一种供配电系统用智能温湿度控制器的嵌入式软件系统及该软件的设计方法 - Google Patents
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Abstract
供配电系统用智能温湿度控制器的嵌入式软件系统及设计方法，该系统结合WHD系列硬件电路，可实现对1～3路温湿度的测控，具有按键可编程及RS485通讯功能，系统包含有系统初始化、按键可编程处理、温湿度测量控制、温湿度值显示、通讯处理等模块。其软件运行从硬件系统的上电或软件复位开始，进入主程序，首先进行各种运行环境及工作参数的初始化，然后进入软件循环体部分，即系统不断的反复运行该部分程序实现1～3路的温湿度测量、控制；测量、显示、控制、通讯功能都按一定的优先级以中断方式实现。本发明可以通过编程将其中1或2个回路的温湿度测控关闭，以实现1、2路或3路的温湿度测控，可极大的减少产品系列化过程中软件的种类。
Description
技术领域
本发明涉及一种软件系统及该软件的设计方法，更具体来讲，涉及一种应用于供配电系统高压开关柜、箱式变电站、端子箱等设备中，对配电环境温湿度进行测量、控制，并具有可编程参数设置及通讯功能的智能温湿度控制器的嵌入式软件系统及该软件的设计方法。
背景技术
供配电设备环境的温度、湿度是影响设备运行的重要因素。温度过高会加速仪器设备元器件老化，缩短其使用寿命，甚至直接导致设备损坏；低温、潮湿，设备表面产生凝露则有可能发生爬电、闪络等事故。基于以上考虑，在中高压开关柜、箱式变电站、端子箱等供配电设备中进行温度、湿度控制是十分必要的。
随着工程技术水平的提高，供配电系统的网络化、智能化成为发展的必然趋势。可编程设置、远程通讯将是智能温湿度控制产品所必须具备的功能。针对以上行业背景，本专利的申请人以本发明的嵌入式软件系统及该软件的设计方法为依托开发了WHD系列智能温湿度控制器以满足市场需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题第一方面在于提供一种应用于供配电系统高压开关柜、箱式变电站、端子箱等电力设备中，实现自动测量、控制配电环境的温度、湿度，保护电力设备安全运行的温湿度控制器的嵌入式软件系统。
本发明所要解决的技术问题第二方面在于提供上述软件的设计方法。
作为本发明第一方面的供配电系统用智能温湿度控制器的嵌入式软件系统，该系统结合WHD系列硬件电路，可实现对1～3路温湿度的测量、控制，具有按键可编程及RS485通讯功能，该嵌入式软件系统包含有：
系统初始化模块，用于对软件运行环境的初始化设置，即设定软件系统各功能模块的运行参数；
按键可编程处理模块，接收并处理系统的按键信息，完成对温湿度控制器系统的可编程设置；
温湿度测量控制模块，以定时中断方式调用，即当定时时间到达后，软件系统向CPU申请执行该模块；该模块用于实现1路、2路或3路的温湿度测量与控制；
温湿度值显示模块，以定时中断方式调用，即当定时时间到达后，软件系统向CPU申请执行该模块；在正常的测量模式下，软件系统执行此模块显示测得的温湿度值和报警信息；在按键编程模式下，软件系统执行此模块显示编程菜单及设定的参数；
通讯处理模块，以CPU串口中断方式调用，通过RS485总线接口，以应答方式按MODBUS-RTU协议与上位机实现数据通讯。
所述系统初始化模块可以设定开机显示画面；设定单片机的特殊功能寄存器(SFR)，并开启中断；通过软件设定硬件系统的初始状态；通讯初始化，即设置本机地址及数据传输波特率。
所述按键可编程处理模块，当程序每次循环时都会查询键值，进行延时、去抖动处理，再对有效的按键进行相应处理。
所述按键可编程处理模块中，所述按键包括四个按键，其分别为“设置(保存)”，“左移(数据增)”，“右移(数据减)”及“确认”。
在按键可编程处理模块中，所有的设置均保存在EEPROM中，单片机掉电不丢失数据；同时，还可以通过按键编程进入软件系统查询软件版本号，以便更新升级。
所述温湿度测量控制模块，可以对温湿度进行测量，根据系统工作参数给出温湿度控制调节设备的工作状态，将测得的温湿度值(十六进制)转化成为数码管显示的BCD码，将以上各种信息更新至供上位机查询的通讯可读寄存器。
所述温湿度值显示模块，使用动态扫描方法来显示数码管的内容。
所述上位机通过查询指令可获得系统测得的温湿度值、工作参数、报警状态等信息，实现遥测；同时，上位机也可以通过设置指令设定系统的各种工作参数、状态，实现遥控。
在所述嵌入式软件系统中，以中断方式调用的各程序模块，其中断优先级为：通讯串口中断>显示中断>测量控制中断。
作为本发明第二方面的供配电系统用智能温湿度控制器的嵌入式软件的设计方法，该方法是将软件运行从硬件系统的上电或软件复位开始，运行程序，首先进行各种运行环境及工作参数的初始化，然后进入软件循环体部分，即系统不断的反复运行该部分程序。测量、显示、控制、通讯功能都按一定的优先级以中断方式实现。
所述每一路温湿度的测量、控制是指通过一个温湿度传感器测量并显示其所在位置的环境温湿度值，并根据系统的预置工作参数，给出温湿度调节设备的工作状态，以实现对该点环境温湿度的控制。
在软件设计时，软件系统给每一路温湿度的测量、控制设定了一个功能开关，可以通过编程操作打开或关闭该回路的温湿度测控。
本发明的嵌入式软件针对相同或类似的硬件电路，可以通过编程将其中1或2个回路的温湿度测控关闭，以实现1路、2路或3路的温湿度测量、控制，可极大的减少产品系列化过程中软件的种类。
本发明中按键可编程模块包含于上述循环体内，以查询方式实现。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为本发明主程序流程图。
图3为本发明测量控制中断子程序流程图。
图4为本发明初始化流程图。
图5为本发明按键可编程处理程序模块编程菜单流程图。
图6为图5中各字符的对照说明图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
供配电系统用智能温湿度控制器的嵌入式软件的设计方法，该方法是将软件运行从硬件系统的上电或软件复位开始，进入主程序，首先进行各种运行环境及工作参数的初始化，然后进入软件循环体部分，即系统不断的反复运行该部分程序；测量、显示、控制、通讯功能都按一定的优先级以中断方式实现。
每一路温湿度的测量、控制是指通过一个温湿度传感器测量并显示其所在位置的环境温湿度值，并根据系统的预置工作参数，给出温湿度调节设备的工作状态，以实现对该点环境温湿度的控制。
在软件设计时，软件系统给每一路温湿度的测量、控制设定了一个功能开关，可以通过编程操作打开或关闭该回路的温湿度测控。
参见图1，供配电系统用智能温湿度控制器的嵌入式软件系统，该系统结合WHD系列硬件电路，可实现对1～3路温湿度的测量、控制，具有按键可编程及RS485通讯功能，该嵌入式软件系统包含有系统初始化模块1、按键可编程处理模块2、温湿度测量控制模块3、温湿度值显示模块4、通讯处理模块5。
系统初始化模块1，用于对软件运行环境的初始化设置，即设定软件系统各功能模块的运行参数；该系统初始化模块1可以设定开机显示画面；设定单片机的特殊功能寄存器(SFR)，并开启中断；通过软件设定硬件系统的初始状态；通讯初始化，即设置本机地址及数据传输波特率。
按键可编程处理模块2，接收并处理系统的按键信息，完成对温湿度控制器系统的可编程设置；当程序每次循环时都会查询键值，进行延时、去抖动处理，再对有效的按键进行相应处理。其按键包括四个按键，其分别为“设置(保存)”，“左移(数据增)”，“右移(数据减)”及“确认”。按键可编程处理程序模块2可以将所有的设置均保存在EEPROM中，单片机掉电不丢失数据；同时，还可以通过按键可编程进入软件系统查询软件版本号，以便更新升级。
温湿度测量控制模块3，以定时中断方式调用，即当定时时间到达后，软件系统向CPU申请执行该模块；该模块用于实现1路、2路或3路的温湿度测量与控制；该模块通过编程操作打开或关闭1-3路的温、湿度测量和控制；以实现对温湿度的测量，并根据系统工作参数给出温湿度控制调节设备的工作状态，将测得的温湿度值(十六进制)转化成为数码管显示的BCD码，将以上各种信息更新至供上位机查询的通讯可读寄存器。
温湿度值显示模块4，以定时中断方式调用，即当定时时间到达后，软件系统向CPU申请执行该模块；在正常的测量模式下，软件系统执行此模块并通过数码管显示当前所测量的温度、湿度值及其对应的温湿度传感器的编号，指示灯显示各路传感器所对应的工作报警状态，如低温、潮湿加热，过热排风等；当系统中包含多于一个回路的温湿度测控时，数码管显示可设置为固定显示其中一路，也可以设置为自动循环显示各路的测量值，且可设置循环间隔时间为2秒、4秒、6秒或8秒。
在正常的测量显示模块下，温湿度值显示模块4使用动态扫描方法来显示数码管的内容。所述动态扫描方式即在任意时刻实际只是显示多位数码管中的某一位数码管，不断循环刷新，刷新频率保持在50Hz以上，即每一位数码管在1秒内可显示多于50次，由于人眼的视觉占留，看上去是多位数码管同时点亮。
在按键可编程模式下，软件系统执行此模块显示编程菜单及设定的参数；
通讯处理模块5，以CPU串口中断方式调用，通过RS485总线接口，以应答方式按MODBUS-RTU协议与上位机实现数据通讯。上位机通过查询指令可获得系统测得的温湿度值、工作参数、报警状态等信息，实现遥测；同时，上位机也可以通过设置指令设定系统的各种工作参数、状态，实现遥控。
在上述嵌入式软件系统中，以中断方式调用的各功能模块，如通讯处理模块5、温湿度值显示模块4和温湿度测量控制模块3，其中断优先级为：通讯串口中断>显示中断>测量控制中断。
参看图2，上述供配电系统用智能温湿度控制器的嵌入式软件系统运行时，开始后首先初始化，然后进入主循环。在主循环中，首先对复位看门狗；然后对按键进行查询和对按键进行处理。当查询按键为有效按键时，则对按键进行处理，若是无效按键，则返回。
当主循环运行过程中，在特定条件下，可中断运行显示中断子程序、通讯中断子程序、测量中断子程序，其优先级别为：通讯串口中断>显示中断>测量控制中断。其中显示中断子程序和测量中断子程序是在定时中断下运行的。
参看图3，在软件的设计方法中，每次中断后，都要重新呼唤温、湿度传感器，若温湿度传感器没有应答，则进入故障修理；故障修理完毕后，软件获取的传感器数据重新存入通讯寄存器；若温湿度传感器有应答，自动测量温湿度，测量的数据经过BCD码转换后，由温度、湿度测量及控制模块选择是否进行加热、鼓风处理，同时更新通讯寄存器。
参看图4，初始化步骤依次进行上电复位、导入各预置值、置显示缓存初始值、初始化各I/O状态、初始化传感器，初始化通讯口。
参看图5，在测量模式及设置过程的任意状态下，通过按键进入编程模式；输入口令和密码0000-9999任一个，若口令和密码正确，，进入第一级菜单，即主菜单；初始显示CH1，左右键选择，最多CH1～CH3，进入后设置方法相同。
进入主菜单后，选择进入通讯参数设置，进入通讯参数设置后，输入本机通讯地址1-247任一个并选择通讯波特率1200，2400，4800，9600，19.20后返回；选择进入显示方式设置；进入显示方式设置后，选择循环显示方式和循环显示时间间隔2s，4s，6s，8s后返回；选择进入软件版本查询，查询软件版本号，如V1.0。查旬完毕后，选择是否保存新设置的参数，若保存，则保存后进入测量模式。
各参数设置好以后，选择是否启用某一路温湿度测量控制，若不启用，则返回主菜单；若启用，则依次设置加热除湿启动值、设定的湿度值0-99％、设定加热升温或降温启动值-40.0～40.0℃、是否启用本路对应的加热器断线报警功能、设定加热、去湿、降温的回滞量0-40，设置完毕后，返回主菜单，启用另一路温湿度测量控制；
密码修改步骤是在测量模式及设置过程的任意状态下，输入旧密码0000-9999中，若密码正确，则输入新密码0000-9999任一个并保存，保存后进入测量模式；若密码不正确，则直接返回测量模式。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (12)
1.供配电系统用智能温湿度控制器的嵌入式软件系统，该系统结合WHD系列硬件电路，可实现对1～3路温湿度的测量、控制，具有按键可编程及RS485通讯功能，该嵌入式软件系统包含有：
系统初始化模块，用于对软件运行环境的初始化设置，即设定软件系统各功能模块的运行参数；
按键可编程处理模块，接收并处理系统的按键信息，完成对温湿度控制器系统的可编程设置；
温湿度测量控制模块，以定时中断方式调用，即当定时时间到达后，软件系统向CPU申请执行该模块；该模块用于实现1路、2路或3路的温湿度测量与控制；
温湿度值显示模块，以定时中断方式调用，即当定时时间到达后，软件系统向CPU申请执行该模块；在正常的测量模式下，软件系统执行此模块显示测得的温湿度值和报警信息；在按键可编程模式下，软件系统执行此模块显示编程菜单及设定的参数；
通讯处理模块，以CPU串口中断方式调用，通过RS485总线接口，以应答方式按MODBUS-RTU协议与上位机实现数据通讯。
2.根据权利要求1所述的嵌入式软件系统，其特征在于，所述系统初始化模块可以设定开机显示画面；设定单片机的特殊功能寄存器(SFR)，并开启中断；通过软件设定硬件系统的初始状态；通讯初始化，即设置本机地址及数据传输波特率。
3.根据权利要求1所述的嵌入式软件系统，其特征在于，所述按键可编程处理模块，当程序每次循环时都会查询键值，进行延时、去抖动处理，再对有效的按键进行相应处理。
4.根据权利要求3所述的嵌入式软件系统，其特征在于，所述按键可编程处理模块中，所述按键包括四个按键，其分别为“设置(保存)”，“左移(数据增)”，“右移(数据减)”及“确认”。
5.根据权利要求3所述的嵌入式软件系统，其特征在于，在按键可编程处理模块中，所有的设置均保存在EEPROM中，单片机掉电不丢失数据；同时，还可以通过按键可编程进入软件系统查询软件版本号，以便更新升级。
6.根据权利要求1所述的嵌入式软件系统，其特征在于，所述温湿度测量控制模块，可以对温湿度的测量，根据系统工作参数给出温湿度控制调节设备的工作状态，将测得的温湿度值转化成为数码管显示的BCD码，将以上各种信息更新至供上位机查询的通讯可读寄存器。
7.根据权利要求1所述的嵌入式软件系统，其特征在于，所述温湿度值显示模块，使用动态扫描方法来显示数码管的内容。
8.根据权利要求1所述的嵌入式软件系统，其特征在于，所述上位机通过查询指令可获得系统测得的温湿度值、工作参数、报警状态等信息，实现遥测；同时，上位机也可以通过设置指令设定系统的各种工作参数、状态，实现遥控。
9.根据权利要求1所述的嵌入式软件系统，其特征在于，在所述嵌入式软件系统中，以中断方式调用的各程序模块，其中断优先级为：通讯串口中断＞显示中断＞测量控制中断。
供配电系统用智能温湿度控制器的嵌入式软件系统，该系统结合WHD系列硬件电路，可实现对1～3路温湿度的测量、控制，具有按键可编程及RS485通讯功能，该嵌入式软件系统包含有：
系统初始化模块，用于对系统初试化；并从EEPROM中读取系统的运行环境及工作参数；预置显示缓存器中的内容；
10.一种如权利要求1所述的供配电系统用智能温湿度控制器的嵌入式软件系统的设计方法，其特征在于，该方法是将软件运行从硬件系统的上电或软件复位开始，进入主程序，首先进行各种运行环境及工作参数的初始化，然后进入软件循环体部分，即系统不断的反复运行该部分程序实现1～3路的温湿度测量、控制；测量、显示、控制、通讯功能都按一定的优先级以中断方式实现。
11.根据权利要求10所述的设计方法，其特征在于，所述每一路温湿度的测量、控制是指通过一个温湿度传感器测量并显示其所在位置的环境温湿度值，并根据系统的预置工作参数，给出温湿度调节设备的工作状态，以实现对该点环境温湿度的控制。
12.根据权利要求10所述的设计方法，其特征在于，所述软件系统给每一路温湿度的测量、控制设定了一个功能开关，即可以通过编程操作打开或关闭该回路的温湿度测控。
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