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基于单片机监控系统的研究2500字
基于单片机监控系统的研究2500字 【摘要】文章所设计的基于单片机监控系统汽车行驶记录仪所实现的主要功 能：记录汽车停车前2秒内的行驶速度，并能实时地显示汽车行驶的状态信息， 同时还对汽车的超速行驶进行报警并记录一天之内的超速次数。本文所设计的汽车行驶记录仪是基于两片8051单片机作为控制系统的核心 来进行设计的，整个系统分为六大模块分别是：电源模块、速度信号采集模块、 时钟模块、单片机模块、存储器模块、显示模块。
一、电源模块的设计 记录仪作为车载设备，使用汽车电源。汽车上的电源有两个：汽车发电机和 蓄电池。记录仪的电源直接取自蓄电池，在发电机转速和用电负载发生较大变化 时，可保持汽车电网电压的相对稳定，同时，还可吸收电路中随时出现的瞬时过 电压，以保护电子元件不受损害。车辆使用的车载蓄电池标称值有两种 12V的和 24V的，因此为了得到需要的 5V的电压，我选用了 DC-DC 电源转换芯片。
二、速度信号采集模块的设计 速度信号检测模块的原理是：汽车行驶过程中，车轮经过传感器，单位时间 内输出一定的脉冲，传感器输出的脉冲通过差动放大电路的放大与整形，然后送 到单片机 8051 的 T0端口进行脉冲计数，与此同时 8051 的 T1 进行计时开始 待到定时器产生中断请求后，由计数器得到的脉冲数经过速度计算的公式和里程 的计算后得到汽车行驶的速度和里程。从而得到汽车的行驶速度和里程，存储与 8051 的 RAM数据存储区。
本系统采用霍尔传感器将速度信号转换为脉冲信号，考虑到传感器的体积要 小，便于安装，误差要尽量减小等要求，设计采用车轮旋转一周速度传感器要输 出若干个脉冲的方法。本系统采用的是在变速器上安装 3个小磁钢，霍尔传感器 可相应的输出 3 个脉冲用于速度信号的采集。速度信号采集模块采用 THS118 型 霍尔元件作为速度信号采集部分的速度传感器。
三、时钟模块的设计时钟模块主要是用于对时、分、秒、年、月、日和星期的计时。该模块采用 的芯片为DS12C887 时钟芯片。此芯片集成度高，其外围的电路设计非常的简单， 且其性能非常好，计时的准确性高。
DS12C887为双列直插式封装。其具体与单片机的连接如下所述：AD0~AD7双 向地址/数据复用线与单片机的P0口相联，用于向单片机交换数据;AS 地址选通 输入脚与单片机的 ALE 相联用于对地址锁存，实现地址数据的复用;CS 片选线 与单片机的 P2.6 相联，用于选通时钟芯片;DS 数据选通读输入引脚与单片机的 读选通引脚相联，用于实现对芯片数据的读控制;R/W 读/写输入与单片机的写选 通引脚相联，用于实现对时钟芯片的写控制;MOT 直接接地，选用 INTEL 时序。
IRQ引脚与 8051 的 INT1 相连，用于为时间的采集提供时间基准。
四、单片机模块的设计 本系统采用两片单片机，两个单片机之间采用串行通讯，用于两者之间的数 据交换。其工作时序是由外部晶振电路提供的，本系统采用的晶振频率是 12 兆 HZ。其复位电路为自动上电复位。设计中所采用的单片机为 8051。
单片机在系统中主要是用来对其他模块进行控制，是整个系统的核心部件。
主单片机主要是用于对速度信号采集模块、时钟模块和存储模块进行控制，同时 还要与从单片机进行数据的交换。其外围的 I/O口主要与这些模块的中心芯片的 数据总线或地址总线相连，其控制总线与这些模块的控制线相连。从单片机主要 是用于对显示和校时的控制，因此其 I/O口主要与 LCD显示器的 I/O口相连，其 控制线与 LCD显示器的控制线相连。由于从单片机的外部中断源只有两个，而我 所设计的对时钟的校时主要是通过外部中断完成的，所以要对从单片机的外部中 断源进行扩展。本系统采用了 8259A 进行中断源的扩展，从而实现对时钟的校 时。
五、储模块的设计 汽车行驶记录仪对系统存储数据的实时性及长久性要求很高，因此本系统我 采用了ATMEL 生产的 AT29C010A Flash 性存储器。其存储空间为 16K，能够满 足设计的要求。AT29C010A是一种 5V在线闪速可电擦除的存储器，具有掉电保护功能;方便 的在线编程能力不需要高的输入电压，指令系统在 5V 电压下即可控制对 AT29C010A 的读取数据，这与对 EEPROM 的操作相似。再编程能力是以每一分区 为单位的，128 字节的数据装入AT29C010A 的同时完成编程。在一个再编程周期 里，存储单元的寻址和 128 字节的数据通过内部锁存器可释放地址和数据总线， 这样可为其它操作提供地址和数据总线。编程周期开始后，AT29C010A会自动擦 除分区的内容，然后对锁存的数据在定时器作用下进行编程。
六、示模块的设计 显示器主要是为人机交互提供即时的信息，能让人们与机器进行很好的交流。
在众多种类的显示器中，越来越多的仪器仪表及人机交互界面采用液晶显示器。
LCD 可分为段位式LCD、字符式 LCD和点阵式 LCD。其中段位式和字符式只能用 于数字和字符的简单的显示，不能满足图形曲线和汉字显示的要求;而点阵式不 仅能够显示字符和数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，可以实现屏幕的上 下左右滚动等功能。
七、键的设计 本系统的按键主要是用于对时钟的校对，现对按键的功能简述如下：按键 1 ～7是用于对秒分时日月年星期校时的中断申请;按键 8 是用于对校时进行加一 的操作，键 9 是用于对校时进行减一的操作;按键 10 是用于实现对超速报警监 控功能的复位。
八、系统软件流程图的设计 由于本设计主要是完成系统的硬件电路设计，因此我对系统的软件设计只进 行了系统部分软件流程图的绘制。设计的流程图有：记录仪总体软件设计流程图、 速度信号采集模块软件设计流程图、时钟模块软件设计流程图、外部中断软件设 计流程图和 LCD 显示实现的软件设计流程图。
