作者：王生勝，夏澤中，郝鐵偉

隨著現代生活中蓄電池需求量的日益增加，蓄電池的生產規模也逐漸擴大，同時對蓄電池生產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量的一個非常重要的工藝環節，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量。

本文給出了在蓄電池化成工藝過程控制系統設計中，將嵌入式操作系統μC／OS-II用于系統軟件設計，并將系統各功能模塊劃分成不同優先級的任務由系統內核進行調度，從而通過人機操作界面顯示系統任務的具體方法。

1 系統總體設計

本系統中的控制器主要用于實現實時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，以及測試蓄電池的負載能力。本系統的總體框圖如圖1所示。

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

2 顯示任務的實現

設計時，根據控制器所要實現的功能可將本系統劃分成若干個任務，其中監控任務用于監視系統運行時各任務的運行狀態；鍵盤任務用于對鍵盤進行掃描與處理；顯示任務則用于實時顯示系統運行中的各種狀態信息以及控制信息；通信任務用于實現控制器之間以及控制器與上位機之間的通訊；采樣與反饋任務用于實時采集現場數據并輸出反饋控制信號。

本系統采用字符型液晶顯示器VPG19264作為實時顯示的窗口。VPG19264是一種圖形點陣液晶顯示器，點陣數為192（列）×64 （行），可顯示12×4（行）個16×16點陣漢字，也可完成圖形、字符、動畫的顯示。它主要由行驅動控制器和列驅動器兩部分組成192（列）×64（行）的全點陣液晶顯示器。此顯示器采用COB的軟封裝方式，可通過導電橡膠和壓框連接LCD。當通過顯示器顯示漢字時，應首先使能顯示器，然后通過寫命令設置漢字顯示的地址，最后寫入要顯示的漢字字模。

為了在系統運行過程中能夠實時顯示各種狀態信息和控制信息，可在軟件設計中引入面向對象的概念。本設計對很多與顯示模塊相關的函數都進行了特殊處理，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行的，因此，菜單的合理規劃是本操作顯示器的重點。在對菜單進行設計時，筆者采用了面向對象的思維，并將菜單編號、菜單顯示內容、顯示位置以及對功能鍵的響應作了封裝，其封裝格式如下：

因為對菜單的操作是模仿手機中的確認和取消鍵來處理的，因此，在封裝時，本設計采用兩個函數指針分別指向對應該菜單按下確認鍵和取消鍵功能的函數。在定義菜單時，采用結構體數組的方式給所有菜單賦予不同編號并保存在一個結構體數組中，然后通過對結構體數組的初始化來設s置所有菜單的初始化信息。這樣，在實際操作時，通過一個通用的函數模塊即可調用對應菜單的處理函數。下面的函數即代表了在對應菜單上按下確認鍵時程序的運行狀態：

變量CurrentFocusMenu用于指明當前處于焦點狀態的菜單項。

采用這種方式進行封裝柯使菜單處理變得非常容易。這樣方式在實際使用時。如果需要增加或減少菜單，只需在結構體數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；同時在進行界面切換時，也可以根據結構體中菜單的顯示內容和坐標來調用統一的顯示函數并進行處理，因而其菜單結構更加清晰。另外，采用面向對象的方式處理菜單，其程序也被大大簡化，因而具有很好的擴展性。

2.2 提示消息的處理

系統中經常會遇到需要工作人員確定的消息，比如在系統參數設置時，當工作人員輸入數據之后和保存之前，應在LCD上顯示出工作人員剛剛輸入的數據，并給出一個提示消息以確認所輸入的信息是否正確，這樣可避免保存無效的數據，提高系統的可靠性。

本系統中模仿了面向對象中彈出消息框的編寫方式，即仿照手機中彈出消息框的編程模型，來將面向對象的思維運用在程序設計中，這樣設計出來的消息框非常具有人性化，而且操作也很方便。圖2為系統中的兩種消息框的顯示模型。

圖2中的左部只包含了一個簡單的確認按鈕，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按鈕，當消息框顯示消息時，它需要工作人員按下鍵盤上的確認鍵以確認消息或者按下取消鍵否認消息，該模型常用于鍵盤輸入完成后，在保存時提示工作人員的消息，以確認工作人員輸入的內容正確與否。針對系統中所使用的LCD，圖2所示的消息框上的坐標設置界面中的標注分別還給出了提示消息、按鈕以及框線的坐標位置。圖3所示是模擬消息框運行的程序流程圖。

程序中應首先判斷消息框的類型是顯示確認按鈕還是同時顯示兩個按鈕，然后按照圖2所示的坐標顯示提示消息并繪制消息框的輪廓。因為消息框屬模態對話框，必須按下確認或者取消鍵方能繼續運行，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鍵或者取消鍵，程序則返回鍵值消息給調用函數，以便調用函數能依據不同的按鍵分別處理，直到消息提示框運行結束。

將面向對象的思維方式運用在LCD顯示設計中，可極大地提高程序編寫的簡潔性和系統運行的可靠性，其非常符合人們日常生活中經常接觸到的界面，而且非常美觀和親近。

2.3 顯示任務的設計

系統中的LCD不僅要實時顯示采集到的現場數據，而且在系統發現所采集的數據越限時，也能及時地顯示出具體的故障信息，同時當工作人員通過鍵盤對系統參數進行設置時，LCD還能及時地切換顯示畫面并轉向顯示系統設置界面。因此。應設計一個顯示任務來處理LCD的屏幕切換過程，其流程圖如圖4所示。

顯示任務執行時，首先等待鍵盤或其它任務發送過來的郵箱消息，并將郵箱等待超時時間設置為系統顯示采集數據的時間。當任務沒有收到郵箱消息而超時時，任務將轉去執行顯示數據功能；否則，當收到郵箱消息時，任務將會根據郵箱的內容判斷是否有鍵按下以更改系統設置。如是，則清屏LCD，并轉去執行顯示鍵盤操作功能。如果收到的郵箱不是用來更改系統設置的消息，則將判斷郵箱是否要求顯示器顯示其它信息，如是，則清屏并轉去顯示其它信息（如系統故障信息等）。否則結束一次運行，并繼續等待郵箱消息，重復上述過程。其所對應的程序偽代碼如下：

通過上述方法設置顯示任務，能夠很好地實現LCD在顯示數據、系統信息設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 結束語

本文介紹了在蓄電池化成控制系統設計中將嵌入式實時操作系統μC／OS-II用于系統軟件設計，并在此基礎上采用面向對象的思維方式來處理LCD顯示屏幕的具體方法。該方法可有效的處理LCD顯示任務，提高系統運行的可靠性和穩定性，同時也可美化系統的操作界面。

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