智能儀器中一種菜單式人機(jī)界面的軟硬件設(shè)計(jì)

這種結(jié)構(gòu)還很適合儀器在改進(jìn)和升級(jí)時(shí)功能程序模塊的增加和變換。比如系統(tǒng)要增加子任務(wù)B2d,只要在如圖4 所示的win3 屏顯中插入這個(gè)選項(xiàng)為opt = 3 ,使該屏為5 選項(xiàng)，則當(dāng)標(biāo)志■選中該項(xiàng)時(shí)程序即調(diào)用執(zhí)行子任務(wù)B2d的子程序。要增加主任務(wù)D的方法是類(lèi)似的，只要在win1 屏顯中加入這個(gè)選項(xiàng)，然后程序根據(jù)菜單的選擇來(lái)分支就行了。

圖4 顯示界面的部分屏顯匯總

3 基于界面狀態(tài)的程序結(jié)構(gòu)

儀器儀表的系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)，由按鍵和作業(yè)的對(duì)應(yīng)關(guān)系可分為一鍵一義型和一鍵多義型兩種結(jié)構(gòu)。

對(duì)于一鍵多義型系統(tǒng)程序，作業(yè)的調(diào)度條件是多因數(shù)的，不僅與外因(鍵盤(pán)操作) 有關(guān)，也與內(nèi)因(系統(tǒng)當(dāng)前所處的狀態(tài)) 有關(guān)。為此，引入系統(tǒng)狀態(tài)的概念，即將系統(tǒng)運(yùn)行情況分成若干狀態(tài)(如圖4 所示的界面狀態(tài)和選項(xiàng)狀態(tài)，選項(xiàng)狀態(tài)屬于界面狀態(tài)的子狀態(tài)) ,使得在任何一個(gè)狀態(tài)下每一個(gè)按鍵只有唯一的定義。這樣一來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行去向就可以由當(dāng)前狀態(tài)和當(dāng)前鍵碼來(lái)共同決定了。智能化儀器儀表正由一鍵一義型向一鍵多義型進(jìn)化。如用圖4 所示的顯示界面來(lái)表征系統(tǒng)當(dāng)前所處的狀態(tài)，其程序結(jié)構(gòu)稱(chēng)之為基于界面狀態(tài)的程序結(jié)構(gòu)。

為提高系統(tǒng)效率，對(duì)鍵盤(pán)(或旋轉(zhuǎn)式光電編碼開(kāi)關(guān)) 的操作響應(yīng)可采用中斷的方式進(jìn)行。進(jìn)入鍵中斷服務(wù)程序后，先判別是增建、減鍵、確認(rèn)鍵(或旋轉(zhuǎn)式光電編碼開(kāi)關(guān)的左旋右旋按下選定) 的哪一個(gè)鍵碼觸發(fā)中斷;接著判別當(dāng)前系統(tǒng)所處的狀態(tài)(當(dāng)前的顯示屏號(hào)win 及選項(xiàng)號(hào)opt ) ; 再由鍵碼key ,系統(tǒng)狀態(tài)win 和opt 決定執(zhí)行什么作業(yè)。程序框圖如圖5 所示。值得一提的是，對(duì)那些不適合在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行或執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的作業(yè)(如打印等) ,可在中斷服務(wù)程序中置位該作業(yè)的啟動(dòng)標(biāo)志，待中斷返回后在主程序中再執(zhí)行選中的作業(yè)，完成后清除該作業(yè)的啟動(dòng)標(biāo)志。

圖5 基于界面的交互過(guò)程

4 操作界面的上位機(jī)介入

電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使嵌入式系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器體積越來(lái)越小、容量越來(lái)越大。但是，如果要在一臺(tái)試驗(yàn)用的儀器上進(jìn)行日積月累的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的查詢(xún)和管理，如果要使儀器的實(shí)時(shí)試驗(yàn)曲線具有較高的分辨率和對(duì)局部曲線進(jìn)行分析，如果要使儀器的操作能遠(yuǎn)程控制，那么，儀器單機(jī)的資源就略顯不足。

滿足上述要求的通常做法是用PC 機(jī)(或筆記本電腦) 作為儀器的上位機(jī)，通過(guò)RS232 串口(或USB口) 與儀器通信構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，使儀器共享上位計(jì)算機(jī)的資源，進(jìn)一步增強(qiáng)智能儀器的性能。

基于界面狀態(tài)的程序結(jié)構(gòu)為上位計(jì)算機(jī)介入后對(duì)儀器的控制提供了很好的軟件平臺(tái)。微處理器在響應(yīng)串口中斷的中斷服務(wù)程序中，首先從接收到的上位機(jī)傳來(lái)的信息判斷是何種作業(yè)，然后用調(diào)用子程序的方法，調(diào)用圖4 所示的基于界面狀態(tài)的opt 作業(yè)程序。這樣，原來(lái)基于界面狀態(tài)的程序結(jié)構(gòu)幾乎不用改動(dòng)，只要在串口中斷服務(wù)程序中根據(jù)上位機(jī)的命令來(lái)分支調(diào)用子程序就行了。當(dāng)然，在上位機(jī)控制下執(zhí)行相應(yīng)作業(yè)時(shí)，儀器上的液晶顯示界面仍然將同步顯示當(dāng)前作業(yè)，為遠(yuǎn)程操作儀器和實(shí)地監(jiān)視儀器提供了方便。

5 結(jié) 語(yǔ)

大屏幕點(diǎn)陣式液晶顯示器和內(nèi)置大容量程序存儲(chǔ)器的微處理器的出現(xiàn)，給儀器儀表的智能化進(jìn)程推波助瀾。上述人機(jī)交互界面的軟硬件設(shè)計(jì)，僅是筆者在工程項(xiàng)目中的初步嘗試，基本達(dá)到了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、編程高效和界面友好的效果。用后臺(tái)大量的工作換取前臺(tái)操作的極其簡(jiǎn)單和方便，應(yīng)是儀器儀表業(yè)內(nèi)同行始終追求的境界。