2018年03月11日 | 单片机C语言在应用程序设计设计

    1前言

    在隧道窑温度控制系统、自助式寄存柜等多个实际应用中，我们利用单片机高级C语言编制应用程序，满足了用户对各项性能参数的不同要求。下面以一实例，介绍C语言在应用程序设计上的优点。

    2系统结构

    系统由电器和机械两部分组成。机械部分由寄存柜箱位、电控锁组成；电器部分由单片机、控制继电器、操作面板、工作状态指示组成。系统结构如图1所示。

    3系统功能程序设计

    系统程序有以下部分组成：主程序、存取程序、监控管理程序、控制输出程序、柜体箱位排序程序及键盘中断、时钟定时中断和报警程序。下面主要介绍箱位排序程序、存取程序和防止密码重复程序。软件设计采用了模块化结构设计方法，所有程序采用单片机高级C语言编写。

    主程序完成各个外设接口初始化，然后，进入键盘采样处理显示程序，由时钟中断程序完成显示扫描更新及采样处理。下面是箱位号初始化子程序。

    上述程序中的jICunnum［］变量用于保存箱位的箱位号，初始时的jicunnum［i］=i(i=1，2，…，32)，即所有的32个箱位分别设置为1，2，…，32，以便于箱位状态指示和接受继电器的输出控制，完成柜体箱位的闭锁控制，因为箱位电控锁的开启是按照箱位对应的箱位号进行操作的。例如，对应5号箱位初始号码为jicunnum［5］=5，其他依此类推。

    存放物品时，在有空箱位情况下，系统随机自动产生一个12位密码，并保存起来，同时将该密码打印出来由顾客自己随身携带。密码随机产生程序如下：
　　void Take()｛
　　1.qq：Mimac=ReadKey()；
　　2.if(Mimac!=0x11)｛
　　3.if(Mimacount＜numset)｛
　　4.Mimac--；Mimac=c&0x00f；
　　5.display［Mimacount］=Mimac；
　　6.Mimatemp*=10；
　　7.Mimatemp+=Mimac；
　　8.Mimacount++；goto qq；｝
　　9.goto endt；｝
　　10.for(j=0；j＜count；j++)｛
　　11.if(jicun［j］=Mimatemp)｛
　　12.orinum=j；｝｝
　　13.endt：return()；｝

    上面程序中的第3行rand()是随机数发生子程序，程序中的2～4行随机自动产生一个12位密码，并以十进制的形式保存在变量Mimanew中。

    为了防止本次产生的密码与当天已经产生的密码重复，程序中设置了判别程序。程序中的5～7行将随机产生的12位密码与原来已经产生的其他密码进行比较，其中jiold［］变量用于存放当天已经产生的密码，totalcount变量为已经产生密码的个数。

    若比较的结果相同，说明新产生的密码重复，程序返回，再重新产生一个12位密码。若不同，说明密码没有重复，将新密码保存在密码变量jICun［］中，同时自动打开一个新箱位，对应箱位的占位指示灯亮。8～11行调整密码计数指针(count)和当天已经产生密码计数指针(totalcount)。

    当柜体箱位己满，也就是count大于32时，工作状态指示箱位已满，提醒后来的顾客不要继续在该寄存柜操作。

    取出物品时，通过操作面板输入12位数字密码，12位密码数据分别存放在变量display［i］(i=1，2，…，12)单元，显示程序将display［］中的数值在数码管上显示出来。控制系统将这次输入的密码与原来保存在变量jicun［］中的12位数字密码进行比较，若相同，打开原来存放物品对应箱位门锁，并熄灭相应箱位的占位指示灯；否则，不执行任何操作。取出物品程序如下：
　　void Take()｛
　　1.qq：Mimac=ReadKey()；
　　2.if(Mimac!=0x11)｛
　　3.if(Mimacount＜numset)｛
　　4.Mimac--；Mimac=c&0x00f；
　　5.display［Mimacount］=Mimac；
　　6.Mimatemp*=10；
　　7.Mimatemp+=Mimac；
　　8.Mimacount++；goto qq；｝
　　9.goto endt；｝
　　10.for(j=0；j＜count；j++)｛
　　11.if(jicun［j］=Mimatemp)｛
　　12.orinum=j；｝｝
　　13.endt：return()；｝

    上述程序中的第1行ReadKey()是键盘按键读取子程序，2～9行等待读取操作面板输入12位数字密码，并将输入的密码以十进制的形式暂时保存在变量Mimatemp中，程序中的第2行用于判断是否退出键。10～12行判别输入的12位密码是否与原来某一内存变量jicun［］的密码相同，若相同，打开原来存放物品的箱位门锁；否则，不执行任何操作。第3行Mimacount用于计算密码输入个数的位置，第4行Mimac用于保存密码的一位数字，第12行orinum用于保存对应密码的箱位号。numset是初始设定的密码位数，这里，numset=12。

    为防止恶意操作，密码不相符时，可重复输入三次，然后设置禁止操作标志位，自动闭锁延时一段时间(例如3分钟)，再允许操作；在时钟定时中断程序中对设置的禁止操作标志复位，恢复正常操作。

    前面已经介绍，jicunnum［］变量用于保存箱位的箱位号，初始状态为jicunnum［i］=i(i=1，2，…，32)。但是，经过一段时间操作运行以后，jicunnum［］的原始状态已经发生了变化。假如，现在第7位顾客取走了物品，jicunnum［7］的内存已经不是7，为实现箱位状态指示和接受继电器控制输出，必须保证操作的密码和其箱位号一致，每次取出物品后，要对箱位号变量进行重新排序。下面是箱位的排序程序。
　　void sort()｛
　　1.count--；
　　2.tempnum=jicunnum［orinum］；
　　3.for(i=orinum；i＜count；i++)｛
　　4.jicun［i］=jicun［i+1］；
　　5.jicunnum［i］=jicunnum［i+1｝
　　6.jicunnum［count］=tempnum；
　　7.return()；｝

    程序中的第1行为计数器减1操作，说明物品已经被取走，空出一个箱位，第2行保存密码所对应的箱位号，3～5行将当时空的那个箱位后面的箱位号(jicunnum［］)及对应密码(jicun［］)，挨个往前依次移动，直到已经存放的箱位i=count逐个移动完毕。

    程序中的第6行把已经取出物品的箱位号排到最后内存变量jicunnum［count］。

    经过箱位排序程序重新排序后，此时第7位顾客的箱位号jicunnum［7］保存的是当时空的那个箱位后面的箱位号。程序中的变量count、orinum、jicun［］定义与前面相同。

    存、取物品过程中，为了让使用者了解系统的工作状态，例如：存放或取出物品，柜体箱位已满或已空，哪些箱位已空等状态，通过工作状态指示灯提醒顾客。

    为了便于操作管理，程序中设置了监控管理程序，遇有特殊情况，需要随时打开任一箱位时，系统操作人员有权完成该操作。设置不同的管理权限密码，只有系统管理人员，才能进入该操作；其操作过程与取出物品时相同。

    参考文献
［1］ 徐爱钧，彭秀华.单片机高级语言C51应用程序设计［M］.北京：电子工业出版社，1999.