李亞?wèn)|，管功湖，陳中號(hào)，鄭嘉鵬，毛　俊，黃璟輝

（臺(tái)州學(xué)院　數(shù)學(xué)與信息工程學(xué)院，　浙江　臨?！?17000）

多路多段智能溫度控制器的人機(jī)界面設(shè)計(jì)

李亞?wèn)|，管功湖＊，陳中號(hào)，鄭嘉鵬，毛俊，黃璟輝

（臺(tái)州學(xué)院數(shù)學(xué)與信息工程學(xué)院，浙江臨海317000）

針對(duì)多路多段智能溫度控制器的控制和設(shè)置的參數(shù)較多、人機(jī)交互操作較為繁雜等問(wèn)題，提出以Atmega128單片機(jī)作為控制核心，由鍵盤(pán)和LCD 19264顯示器等組成的人機(jī)界面系統(tǒng)，該界面采用中文菜單方式進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和顯示。實(shí)驗(yàn)表明，設(shè)計(jì)的人機(jī)界面易于用戶操作，交互友好，且運(yùn)行穩(wěn)定。

溫度控制器；人機(jī)界面；LCD 19264顯示器；Atmega128單片機(jī)

數(shù)字化、智能化和多功能化是溫度控制儀表的發(fā)展趨勢(shì)。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入發(fā)展，國(guó)內(nèi)外以微控制器為核心的各類溫度控制儀表正被廣泛應(yīng)用［1-2］；針對(duì)目前溫度控制儀表控制功能的單一性，研發(fā)多功能可編程的智能溫度控制系統(tǒng)顯得必要而有意義。用戶通過(guò)編程，可靈活方便實(shí)現(xiàn)溫度時(shí)間的智能控制，同時(shí)擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，可廣泛應(yīng)用于溫度與時(shí)間變化的場(chǎng)合，如電爐、烘箱、注塑、食品加工、金屬熱處理、染色、酚醛模塑料固化、茶葉自動(dòng)炒制等。

在研制以Atmega128單片機(jī)為核心的多路多段智能溫度控制器的過(guò)程中，主要實(shí)現(xiàn)多路溫度控制、單路多段溫度控制及多路多段溫度控制等功能，因需要控制和設(shè)置的參數(shù)較多，使人機(jī)交互操作變得繁雜。為能獲得一個(gè)友好的人機(jī)交互界面，設(shè)計(jì)由鍵盤(pán)和LCD19264F顯示器等組成的人機(jī)界面，采用中文菜單方式進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和顯示，方便用戶操作，能直觀地進(jìn)行控制參數(shù)設(shè)置，查看工作狀態(tài)等，完成復(fù)雜參數(shù)的輸入和控制信息的顯示。

1　工作原理

1.1人機(jī)界面組成

多路多段智能溫度控制器的人機(jī)界面組成如圖1所示。主要由單片機(jī)、LCD液晶顯示器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、鍵盤(pán)等組成。單片機(jī)采用Atmega128，實(shí)時(shí)時(shí)鐘使用DS1307芯片，顯示器則使用LCD19264F液晶顯示器［3-4］。同時(shí)設(shè)計(jì)串口通信接口，通過(guò)它連接PC機(jī)，可利用PC的強(qiáng)大功能，確保人機(jī)界面良好的交互性。

圖1　人機(jī)界面組成Fig.1 The man-machine interface com position

1.2LCD19264F液晶顯示器

人機(jī)界面中的液晶顯示器使用LCD19264F，它是點(diǎn)陣?yán)L圖型液晶顯示模塊，主要由192×64點(diǎn)陣液晶顯示器LCD與低功耗LED背光組成。LCD19264F由兩個(gè)ST7920芯片控制，每屏可顯示12×4排漢字。內(nèi)置8192個(gè)16×16點(diǎn)的中文字型以及126個(gè)16×8點(diǎn)半寬的字母符號(hào)型，另外提供64×256點(diǎn)的繪圖區(qū)域GDRAM以及240點(diǎn)的ICON RAM，可以使文字和圖形混合顯示。而且ST7920內(nèi)含CGRAM，提供8位并口、4位并口和串口三種與微處理器連接方式。

LCD19264F液晶模塊點(diǎn)陣數(shù)為192×64，分為上下半屏顯示，對(duì)上下半屏讀寫(xiě)操作時(shí)通過(guò)E1/E2引腳區(qū)分。LCD19264F液晶模塊的引腳如表1所示，其漢字顯示坐標(biāo)如表2所示。

表1　液晶模塊引腳Table 1 The pins of LCD

表2　漢字坐標(biāo)Table 2 The coordinates of Chinese characters

2　硬件電路設(shè)計(jì)

控制器人機(jī)界面硬件電路如圖2所示。主要由Atmega128單片機(jī)、4×5鍵盤(pán)和LCD19264F液晶顯示器等組成。

鍵盤(pán)電路采用4×5矩陣鍵盤(pán)，包括0～9、ALM、上、下、左、右等按鍵。鍵盤(pán)的實(shí)現(xiàn)是采用逐行掃描原理，通過(guò)調(diào)用讀取鍵盤(pán)值的按鍵程序，將會(huì)返回當(dāng)前按下的鍵值。具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò)不斷循環(huán)給出低四位PB0～PB3中某一位的低電平，然后讀取高位PB4～PB7、PF7電平的狀態(tài)確定鍵值。為消除抖動(dòng)，采用兩次延時(shí)掃描鍵值，如果相同則返回該鍵值，否則返回N。

液晶顯示電路使用PA口作為數(shù)據(jù)接口，使用PG口控制讀寫(xiě)?？梢允褂靡_PF6對(duì)液晶背光開(kāi)關(guān)控制，同時(shí)使用電位器調(diào)節(jié)背光亮度。利用Atmega128的可編程串口USART0，通過(guò)MAX232芯片構(gòu)成RS-232接口電路［5］，實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)通信。

圖2　人機(jī)界面硬件電路Fig.2 The hardware circuit of the man-machine interface

3　軟件設(shè)計(jì)

AVR單片機(jī)Atmega128擁有128KB的系統(tǒng)可編程Flash、4KB EEPROM可用于保存設(shè)置參數(shù)、53個(gè)可編程引腳等。使用配套開(kāi)發(fā)工具，采用高級(jí)編程語(yǔ)言C語(yǔ)言［6-7］，采取模塊化程序設(shè)計(jì)方法，把程序劃分成主程序模塊和各子程序功能模塊，方便開(kāi)發(fā)和調(diào)試。

采用中文菜單方式設(shè)置和顯示控制參數(shù)，控制器共使用了9個(gè)顯示界面，如表3所示，表中列舉了每一個(gè)界面的名稱和所完成的功能。

表3　顯示界面列表Table 3 The list of the displayer interface

操作界面切換程序流程如圖3所示，其中M=（1、2、3、4）為4路溫度控制。

圖3　操作界面切換程序流程圖Fig.3 The program flow chart of the operate interface

設(shè)計(jì)的主要顯示界面如圖4所示，圖4（a）是首頁(yè)界面，主要顯示系統(tǒng)時(shí)間、4路溫度控制狀態(tài)及控制操作選擇。選中其中一路溫度控制如T1，按下ENT按鍵后，就可以進(jìn)入如圖4（b）所示的T1溫度控制詳細(xì)設(shè)置界面，它顯示當(dāng)前T1路控制的溫度、設(shè)定的目標(biāo)溫度、狀態(tài)和運(yùn)行時(shí)間，其下方有編輯、運(yùn)行、暫停和重置4個(gè)功能操作。選擇編輯功能操作，可對(duì)T1路溫度的12段控制溫度和時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，包括升溫時(shí)間、恒溫時(shí)間和對(duì)應(yīng)的溫度，如圖4（c）所示。圖4（d）是系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置界面。

圖4　顯示界面Fig.4 The interface of displayer

控制器同時(shí)具有和上位機(jī)通信的功能，PC機(jī)可通過(guò)串口發(fā)送控制器的運(yùn)行命令和控制參數(shù)，亦可接收控制器的運(yùn)行狀態(tài)和控制參數(shù)。在上位機(jī)使用Java開(kāi)發(fā)JFrame的窗體應(yīng)用程序［8］，便于用戶進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和控制狀態(tài)查看。

4　結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的多路多段智能溫度控制器人機(jī)界面，硬件電路采用LCD19264F液晶顯示器和按鍵模塊等構(gòu)成。軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用中文菜單顯示方式，很好地解決因需要設(shè)置和顯示的參數(shù)過(guò)多難以實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的人機(jī)界面易于用戶操作，交互友好，且運(yùn)行穩(wěn)定。

［1］高金鳳,王清輝,谷利飛,等.基于AVR單片機(jī)的熱處理電阻爐智能溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.熱處理技術(shù)與裝置,2010（12）:47-50.

［2］王軍.基于ARM的多路智能溫度控制器的設(shè)計(jì)與研究［D］.無(wú)錫：江南大學(xué),2011.

［3］陳華珍,夏國(guó)清.基于DS1307的可調(diào)實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.開(kāi)發(fā)案例,2010（9）:182-186.

［4］韋永辦.圖形LCD模塊的菜單方式人機(jī)交互界面［J］.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2002（11）:32-42.

［5］潘方.RS 232串口通信在PC與單片機(jī)通信中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代電子技術(shù),2012（13）:69-71.

［6］王志超.單片機(jī)C語(yǔ)言編程技巧在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的研究［J］.宜春學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（2）:73-75.

［7］葛輝,周香珍.基于單片機(jī)的人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.信息科技,2011（24）:86.

［8］丁振凡,王小明,鄧建明,等.基于Java的串口通信應(yīng)用編程［J］.微型機(jī)與應(yīng)用，2012（13）:84-86.

The General Transform of Curved Surface and the Intersectional Angle of Two Directions

DING Youxiang，MOU Jinping，LIN Jiongyi
（School of Mathematics and Information Engineering，Taizhou University,Linhai 317000，China）

Based on a formula of intersectional angle of two direction angles in a surface,the varying rule of the angle under the transform is proposed by analyzing the relations among the general transform,isometric transform and conformal transformation.In addition,two necessary and sufficient conditions can be derived from isometric transform and conformal transformation.

curved surface;coordinate curve;angle formula；transform

10.13853/j.cnki.issn.1672-3708.2016.03.002

（責(zé)任編輯：耿繼祥）

2016-04-21；

2016-05-10

簡(jiǎn)介：管功湖（1968-），男，浙江臨海人，副教授，碩士，主要從事微機(jī)控制及智能信息修理研究。