基于LPC221的瓦斯检测仪的设计

软件系统引入嵌入式实时操作系统μC/OS—II，整个系统都在μC/OS—II的管理下运行。程序设计有别于传统的顺序结构的设计思想，程序虽然有主程序，但主程序并不完成某种特定的功能，而只是对一些软硬件、实时变量、全局变量以及操作系统进行初始化，并且建立一个任务，然后启动操作系统而已;最后系统就把CPμ控制权交给操作系统，永远不会返回主程序。通过操作系统调度，实时采集的外部CH4浓度转变成的电压电流信号，并对其进行计算、判断，输出控制信号或者报警，实现仪器的检测功能;而且操作系统实时跟踪键盘输入时间的中断，实现输入功能;实时跟踪外部USB(或UART0)通信事件中断，可保持和外部Pc机的通信。

3.2 实时操作系统核心的具体实现

本程序采用实时系统设计方法中的功能内聚和时间内聚方法，根据各个任务的重要性和实时性把应用程序分成9个不同优先级的任务。包括传感器启动、AD采样、数据计算、声光报警、数据存储、机器白检、键盘处理、LCD显示、数据通信、空闲任务等，优先级依次由高到低。任务越重要，实时性越强，其任务优先级就越高，相反就越低。

3.3 USB通信

USB总线主要用于USB设备与USB主机之间的数据通信，特别为USB设备与USB主机之间大量数据的传输提供了高速、可靠的传输协议。采用飞利普的PDIUSBD12，它是一款性价比很高的USB器件，完全符合USB1.1版规范。PDIUSBD12具有8bit的数据总线接口DATA0～DATA7，片选引脚CS—N以及读选通引脚RD.N和写选通引脚WR，N。由此可见，PIDUSBD12的硬件接口和外部存储器接口很相似，因此，可以当作一片外部RAM芯片来进行访问。对于工JPc2210微控制器，它的外部数据总线与地址总线是分开的。这时，PDIUSBD12的DATA0一DATA7可以直接与LPC2210的数据总线D0一D7直接相连就可以构成访问PDIUSBD12的数据总线了。

如图4所示。

3.4 上位机软件设计及说明

所设计的上位机软件是瓦斯报警仪数据管理系统，通过该系统可以方便地将各种实时检测的数据存储在上位机的数据库中(主要数据包括“瓦斯浓度”、“检测地点”、“检测日期”及“检测时间”)，上位机的程序设计是通过Visual C++6.0完成的。

该软件主要由数据通信模块、数据存储模块、数据查询模块、数据回显模块、数据打印模块等组成，各自主要完成的功能如下：

①数据采集模块是利用USB通讯完成，将下位机中的数据(BCD码的形式)读出，并保存到数据库中作为历史记录。

②数据存储模块是针对数据库的操作，当采集出下位机中的数据后通过对数据库一定的编程。将传上来的数据按即定的格式存储到数据库中。

③数据查询模块是当存储了一定的数据后。按所操作的需要进行查询，将符合条件的记录重新组合，并显示出来。

④ 数据回显将指定数据库中的信息以2种形式呈现出来。

一种是数据表格的形式;另一种是图表的形式，该图表要给人以直观的感觉，绘出的曲线应符合历史曲线的要求。

⑤ 数据打印模块是数据回显的后续工作，可以将希望分析的表格或图表打印出来，具体操作由操作人员定。

4 结语

随着微电子技术的发展，检测技术的提高，研发小型化、智能化、高性能的瓦斯检测设备成为当务之急。本设计对便携式瓦斯检测仪进行了研究和探讨，并已做出成型产品准备用于煤矿瓦斯检测。