【正文】 器 計數器寄存器占用 01H～ 0FH單元空間，是可編程的，在不同的工作方式下其內容不同。百分之一秒單元 (0lH)，該單元為百分之一秒計數寄存器，兩位 BCD碼。 時單元 (04H)，該單元為時 (鐘點 )計數寄存器，復位后為 00H。 D5 D4：鐘 點 十位 (二進制 0～ 2)。日期個位數位為 BCD碼，十位數為二位二進制碼，年份為二位二進制碼，格式如下 . D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 河北 聯(lián)合大學電氣工程學院 34 D7 D6：年份 (二進制 O～ 3)，當控制狀態(tài)寄存器屏蔽位置位時，讀出為 0。星期和月份單元 (06 H)，該單元為星期、月份寄存器，復位后為 01H。 起鬧定時器 (0FH) 當時鐘起鬧，寄存器的內容與時鐘計數寄存器的內容一致時，開始起鬧，在日期起鬧時略去了年和星期，在每天起鬧時忽略去了月和日的相應位。 D4：置位時，星期四允許起鬧。 DO：置位時，星期日允許起鬧。當汽車熄火時，通過電池給 PCF8583供電。 河北 聯(lián)合大學電氣工程學院 36 圖 PCF8583初始化程序框圖 PCF8583數據讀出程序框圖 串行 E2PROM AT24C16 AT24cxx系列 E2PROM采用低功耗 CMOS工藝制造，內 部設有高壓泵電路，可以在低電壓下工作，具有擦除／寫入 10萬次和數據保留 100年的高可靠性，提供兩線串行接口，便于同各類微機接口，使用方便。 SCL和 SDA兩總線平時通過上拉電阻拉為高電平， SDA總線上的數據僅在 SCL為低電平期間可能改變。 AT24C16的寫入數據、讀出數據程序框圖如圖 、 。 當 ZI為高電平時 (汽車已啟動 )，光耦 02導通使得 ZX為高電平，則 U7D輸出低電平，使得 U7C、 U7E、 U7F輸出高電平 (即 A為高電平 )，此時單片機工作。 數據存儲系統(tǒng) 圖如圖 。連接器 J的 00～ 07與顯示器的段碼相連，I0～ I7與顯示器的位碼相連。串行外圍設備接 SPI(serial peripheral interface)總線技術是 Motoro1a公司推出的一種同步串行接口。當主存儲器在編程或擦除時，緩存器可以接受數據，這樣大大提高了工作效率。 Bit6： COMPARE(比較 )位，等于 0表明寫入主存儲器的數據與緩沖器中的數據
。其中各位的定義如表 。 圖 AT45D04l的引腳圖 表 引腳 名稱 引腳功能 1 GND 電源地 4 CS 片選端 5 SCK 時鐘 6 SI 串行數據輸入 7 SDA 串行數據輸出 河北 聯(lián)合大學電氣工程學院 42 23 RDY/BUSY 忙指示 24 RESET 復位 25 WP 寫保護 28 Vcc 電源 其余管腳 NC 空腳 器件的工作原理 (1) AT45D04l的結構分為主存儲器、兩個緩存器 及一個狀態(tài)寄存器主存儲器：容量為 4， 325， 376位，分成 2048頁，每一頁有 264字節(jié)，與緩存器的容量相等。經計算得到的速度值超過預先設定的速度上限值時， 蜂鳴 器 S1開始蜂鳴，同時超速指示燈發(fā)光，進行聲光報警，用以提醒司機要減速行駛。 1． LED的選擇 選擇 LED顯示器時考慮到功耗要低、發(fā)光效率要高、同時體積要小，兼顧以上特點我們選用高亮度的 LED顯示器，這樣可以避免汽車在白天行駛時，因光線太足而使得顯示器上的字跡模糊不清。 并聯(lián)增大電流，提高驅動能力。點火信號的獲取電路如圖 電路中 ZI是點火信號輸入端， A給單片機、 AT24LCl6和光耦 04的輸出端提供電源，P16為控制 CD402l的時鐘端。 3．實現(xiàn)電路 河北 聯(lián)合大學電氣工程學院 38 圖 PIC單片機與 AT24C16的 接口電路 PIC單片機與 AT24C16接口電路如圖 。 1．引腳配置和引腳說明 AT24C16 的引腳配置如圖 所示，引腳功能說明如表 所示。 PCF8583初始化順序為秒、分、時、年／日、星期／月，控制字為 01H、 58H、 92H、 0lH、 41H，共 5組。 3． 實現(xiàn)電路 PIC單片機與 PCF8583的接口電路如圖 。 D2：置位時，星期二允許起鬧。 D6：置位時，星期六允許起鬧。 當控制狀態(tài)寄存器的起鬧允許位置位，則根據起鬧控存器 (08H)的定時器功能位編程為百分之一秒、秒、分、時或日計數單元；不起鬧時該單元為計數天數。 D4：月份十位。 D3 D2 Dl D0：日期個位 (BCD)。 O： 24小時制， AM、 PM標志不變； 1： 12小時制， AM、 PM標志更新。該單元為分計數寄存器，兩位 BCD碼，最大計數值為 59，溢出后向時單元進位，復位后為 00H。 表 計數器進位方式 計數器 計數周期 進位 月計數器內容 百分之一秒 00～ 99 99～ 00 秒 00～ 59 59～ 00 分 00～ 59 59～ 00 時： 24小時制 1 2小時制 00～ 23 12AM， 01～ 11AM 23～ 00 11PM～ 12AM 第 3 章 數據采集系統(tǒng)硬件設計 33 1 2PM， 01～ 11PM 日期 01～ 31 01～ 30 01～ 29 01～ 28 31～ 0 30～ 0 29～ 01 28～ 01 1 2． 11 2(年尾 =O) 2(年尾 = 3) 月 01～ 12 12～ 01 年 0～ 3 星期 O～ 6 6～ O 定時器 00～ 99 無進位 (3)時鐘方式下計數器寄存器的數據狀態(tài) 在時鐘方式下的計數寄存器中，除起鬧控制寄存器外都是存放時鐘計數或起鬧數據的。 D1：起鬧標志 (若起鬧允許位為 0則是占空比為 50％的分標志 )。 D3：屏蔽位。 D6：計數器狀態(tài)位。 (1)PCF8583的控制狀態(tài)寄存器為 RAM空間的 00H地址單元。 引腳配置如圖 ，引腳功能說明如表 。 (1)定單元寫 指定單元寫是指按指定的首地址 (WORDADR)依次寫入 n個字節(jié)數據，其操作格式如下： S SLAW A WORDADR A data1 A data2 A …… Data n A P (2)指定單元讀 指定單元讀是指按指定首地址 (W0RDADR)依次讀出 n個字節(jié)的操作。在尋址字節(jié)后是按指定讀、寫操作的數據字節(jié)與應答位。 4． 應答信號 I2C總線數據傳送時，每傳送一個字節(jié)數據后都必須有應答信號，與應答信號相對應的時鐘由主控器產生，這時，發(fā)送器必須在這一時鐘位上釋放數據線，使其處于高電平狀態(tài)，以便接收器在這一位上送出應答信號，如圖 。總線上帶有 I2C總線接口的器件很容易檢測到這些信號。 2．總線數據傳送的起始與停止 I2C總線數據傳送時有兩種時序狀態(tài)被分別 定義為起始信號和終止信號，如圖。 在 I2C總線上每傳輸一位數據都有一個時鐘脈沖相對應，其邏輯“ 0”和“ l”的信號電平取決于該節(jié)點的正端電源 的電壓 。在標準 I2C模式下數據傳送速率可 達 100kbit／ s，高速模式下可達 400kbit／ s。 I2C 總線的基本原理 I2C Bus(Inter IC BUS)是 Philips公司推出的芯片間串行傳輸總線，它以二第 3 章 數據采集系統(tǒng)硬件設計 27 根連線實現(xiàn)了完善的全雙工同步數據傳送，可以極方便地構成多機系統(tǒng)和外圍器件擴展系統(tǒng) I2C總線采用了器件地址的硬件設置方法，通過軟件尋址完全避免了器件的片選線尋址方法，從而使硬件系統(tǒng)具有最簡單而靈活的擴展方法。 圖 溫控電路 系統(tǒng)實時時鐘和暫存器 數據采集系統(tǒng)在采集數據的過程中，需實時地記錄時間并傳送到數據存儲系統(tǒng)中存儲下來，這就要求系統(tǒng)應有實時時鐘發(fā)生器。在圖 ， +12為車載 12v電源輸入， RT1是負溫度系數的熱敏電阻， RW RW2是大功率電阻。輸入電壓經過 MC34063轉換為脈沖波形后，再經變壓器轉換為需要的電壓值，其中 L為 5V輸出， L’為 8V輸出。當 VT飽和導通時，可看作開關閉合，輸入電壓 VIN經電感 L形成回路，電感中儲存能量，如圖 (a)所示；當VT截止時， VIN與電感產生的反向電勢疊加后， 通過 二極管向輸 出 電容 Cout充電，Cout上 的電壓大于輸入電壓 ,如圖 (b)所示。 1．引腳配置和引腳說明 引腳配置如圖 ，引腳功能如表 。 以上三種方法中，脈沖寬度調制的方法應用最多。當輸入電壓河北 聯(lián)合大學電氣工程學院 22 Ui以及負載電流 Io變化時，可以通過閉合的反饋控制回路自動地調整占空比來使輸出電壓 Uo維持穩(wěn)定不變。 Ui=qUi=f 當 t=Ton時， BG截止狀態(tài) 終止， L中的電流下降到最小值 ILV即 ILV = － LUo Toff +ILP (3)U。線性下降到最小值I。時間以后，加于 BG基極的控制脈沖為與反向偏壓，使 BG截止， L中的電流減小， L兩端產生出一個左負右正的自感電勢，使 D導通，儲能電感 L便把原先儲存的磁能轉換成電能通過續(xù)流二極管 D供給負載 RL， 當負載電壓低于 Co兩端的電 壓時， Co便向負載放電。在 C?？刂?，其有關的電壓和電流的波形如圖 (a)、 (b)、 (c)、 (d)、 (e)所示。和其控制電路組成，如圖 。這兩種電路總的功率損耗包含了變換器和穩(wěn)壓器兩級的損耗，降低了效率。按功率管的激勵方式分，有自激式和他激式直流變換器。 河北 聯(lián)合大學電氣工程學院 18 直流變換器的電路結構及工作原理 1． 直流變換器的電路結構 變換器通常是指一種直 流電壓變換設備，其中可以把直流電壓轉換成各種不同直流電壓的設備稱為直流一直流變換器 (通常簡稱為直流變換器 )，能把直流電壓轉換成交流電壓的設備則稱為直流 交流變換器，又稱為逆變器。 BR— Y為報站信號，經三極管 N Pl后，送入并串轉換芯片 CD4021。由圖可知，所有的開 關信號，經過電阻排 RR RR3和電阻 R10 R10 R10 R10 R10 R106分壓、限流之后送入處理電路。開關信號 僅有兩個狀態(tài)，為 1或 0。 圖 速度傳感器的電路原理圖 河北 聯(lián)合大學電氣工程學院 14 速度信號接口電路 為增強速度信號的抗干擾性，進一步提高測量速度信號的準確性，系統(tǒng)采用了如圖 49所示的為速度信號接口電路，整個電路包括射極跟隨 器、遲滯比較、光電隔離三部分。其原理圖如圖 所示，其內部結構圖如圖 。 圖 環(huán)境溫度對工作點和釋放點的影響 UGS 一 3040T 的輸出特性曲線如圖 所示?；魻杺鞲衅魇潜鞠到y(tǒng)的重要組成部分，在選擇霍爾傳感器時，一定要選擇工作溫度范圍寬，壽命長，穩(wěn)河北 聯(lián)合大學電氣工程學院 12 定性好的霍爾集成式傳感器。我們稱 Bop為工作點， BRP為釋放點， BopBRP=BH稱為回差。 第 3 章 數據采集系統(tǒng)硬件設計 11 圖 在外磁場的作用下，當磁感應強度超過導通 閾 值 Bop時，霍爾電路輸出管導通，輸出低電平?；魻栭_關正常工作時，常態(tài)應處“截止狀態(tài)”，而不宜處于“導通狀態(tài)”，這樣可以延長使用壽命。圖中 H為霍爾元件， V V2及相應電阻構成差分放大器，將霍爾電壓放大幾十倍，并消除溫度 漂移影響，增強抗干擾能力。集成霍爾傳感器分為線性型霍爾傳感器和開關型霍爾傳感器。 光電法測速優(yōu)點是電路實現(xiàn)簡單、易用；但是，其抗外界光線干擾能力差，而且易受外界灰塵污染，使得測量的準確性大幅度降低?；魻栐哂性S多優(yōu)點，它的結構牢固、體積小、重量輕、壽命長、安裝方便、功耗小、頻率高 (可達 1MHz)、耐震動、不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或接口電路 PIC 單片機 速度接口電路 電池 時基電路 電源變換電路 光電隔離 通訊 數據存儲系統(tǒng) 數據存儲系統(tǒng) 供給 車載電源 速度信號 開關信號 第 3 章 數據采集系統(tǒng)硬件設計 9 腐蝕等。 圖 汽車變速器輸出的速度信號是 模擬信號，為了便于處理、存儲，將模擬信號轉換為數字信號。 2．實時采集開門次數。 數據采集系統(tǒng)是安裝在機動車上，通過線束與相應的信號相連接。 方案 2：采用由 DC— DC直流變換器組成的小型開關電源，它 不但具有重量輕、體積小