【導讀】和RS232接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出。汽車行駛記錄儀的使用不僅可以遏止交通違章、約。揮著十分重要的作用。針對目前汽車行駛記錄儀的研究現(xiàn)狀，本文設計和實現(xiàn)了。商、價格低廉等特點。完成了數(shù)據(jù)采集模塊的軟、硬件制作及調(diào)試。文中對該系統(tǒng)中各個軟。件模塊的功能及實現(xiàn)進行了詳細的描述，并給出了相應的結構圖。

　　

【正文】 D3：屏蔽位。 O：讀 05H、 06H單元時不屏蔽； 1： 05H， 06H單元只讀出月、日計數(shù)值。 D2：起鬧允許位。 0：禁止起鬧，禁止觸發(fā)起鬧標志 (08H～ 0FH單元可作一般 RAM單元使用 )； 1：允許起鬧， 08H單元為起鬧控制寄存器。 D1：起鬧標志 (若起鬧允許位為 0則是占空比為 50％的分標志 )。 D0：定時器標志 (若起鬧允許位為 O則是占空比為 50％的秒標志 )。 (2)計數(shù)器寄存器 計數(shù)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(nèi)容不同。在時鐘方式下，計數(shù)寄存器的各個單元存 放相應的計時 BCD碼，其計數(shù)周期、進位方式如表 。 表 計數(shù)器進位方式 計數(shù)器 計數(shù)周期 進位 月計數(shù)器內(nèi)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(shù)據(jù)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(shù)器寄存器的數(shù)據(jù)狀態(tài) 在時鐘方式下的計數(shù)寄存器中，除起鬧控制寄存器外都是存放時鐘計數(shù)或起鬧數(shù)據(jù)的。每個單元中的數(shù)據(jù)狀態(tài)分述如下： 百分之一秒單元 (0lH)，該單元為百分之一秒計數(shù)寄存器，兩位 BCD碼。低位為百分之秒，高位為十分之秒，最大計數(shù)值為 99，溢出后向秒單元進位，復位后為00H。 秒單元 (02H)，該單元為秒計數(shù)寄存器，兩位 BCD碼，最大計數(shù)值為 59，溢出后向分單元進位 00H。 分單元 (03H)。該單元為分計數(shù)寄存器，兩位 BCD碼，最大計數(shù)值為 59，溢出后向時單元進位，復位后為 00H。 時單元 (04H)，該單元為時 (鐘點 )計數(shù)寄存器，復位后為 00H。鐘點數(shù)據(jù)占用 2位二進制碼一位 BCD碼，其余部分用于 12／ 24小時標志及狀態(tài)設置，其格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7：計時格式。 O： 24小時制， AM、 PM標志不變； 1： 12小時制， AM、 PM標志更新。 D6：上午 (AM)／下午 (PM)標志。 D5 D4：鐘 點 十位 (二進制 0～ 2)。 D3 D2 Dl D0：鐘點個位 (BCD碼 )。 年／日期單元 (05H)，該單元為年、日期計數(shù)寄存器，復位后為 01H。日期個位數(shù)位為 BCD碼，十位數(shù)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。 D5 D4：日期十位 (二進制 O～ 3)。 D3 D2 Dl D0：日期個位 (BCD)。 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。月份個位數(shù)為 BCD碼，十位數(shù)為一位二進制碼，星 期為三位二進制碼，其格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7 D6 D5：星期 (O～ 6)，當控制狀態(tài)寄存器屏蔽位置位時，讀出為 0。 D4：月份十位。 D3 D2 D1 D0：月份個位 (BCD)。 定時器 (07H)，該單元為二位 BCD碼計數(shù)寄有器。當控制狀態(tài)寄存器的起鬧允許位置位，則根據(jù)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(shù)單元；不起鬧時該單元為計數(shù)天數(shù)。 起鬧定時器 (0FH) 起鬧定時器 (0FH)，該單元與定時器 (07H)相對應，為起鬧定 時置數(shù)單元，當定時器中的計數(shù)值與其相同時產(chǎn)生定時起鬧。 時鐘起鬧寄存器 (09H— 0EH)，時鐘起鬧寄存器用來設定起鬧時刻，其百分之一秒、秒、分、時、日與相對應的時鐘計數(shù)寄存器 (01H一 06H)格式相同。當時鐘起鬧，寄存器的內(nèi)容與時鐘計數(shù)寄存器的內(nèi)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。在選擇星期起鬧時，起鬧星期／月份寄存器 (0EH)格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D7：不用。 D6：置位時，星期六允許起鬧。 D5：置位時，星期五允許 起鬧。 D4：置位時，星期四允許起鬧。 D3：置位時，星期三允許起鬧。 D2：置位時，星期二允許起鬧。 Dl：置位時，星期一允許起鬧。 DO：置位時，星期日允許起鬧。 (4)數(shù)據(jù)操作格式 由于 PCF8583所有的計數(shù)器、控制寄存器都占用了 RAM存儲單元，故對 PCF8583的各種操作，如控制狀態(tài)寄存器控制字的設置、時鐘的設置及讀出、起鬧控制設第 3 章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設計 35 置等都體現(xiàn)在對 PCF8583 RAM單元的讀寫操作，而這些操作都是 I2C總線中典型的主方式下的讀、寫操作。 3． 實現(xiàn)電路 PIC單片機與 PCF8583的接口電路如圖 。在系統(tǒng)設計中，我們采用單片機的兩個 I0口 RC0和 RC1與 PCF8583的 SCL和 SDA相連接，通過軟件模擬 I2C總線，在本系統(tǒng)中運用 11CF8583的日歷／時鐘功能為系統(tǒng)提供永久的持續(xù)時間。當汽車熄火時，通過電池給 PCF8583供電。 圖 PIC單片機與 PCF8583的接口電路 系統(tǒng)首先通過專用的接口對 PCF8583進行初始化，然后在不斷開電源的條件下將電池與 PCF8583相連接，這樣 PCF8583就以初始化的時間為起始時間持續(xù)記錄實時時間。 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。 PCF8583 初始化和 PCF8583 讀出程序框圖如圖 。 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(shù)據(jù)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(nèi) 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(shù)據(jù)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。另外，對對存儲在芯片中的數(shù)據(jù)，可以通過軟件利用各種加密算法進行加密處理，從而提高安全性，擴大了器件的應用范圍。 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。 第 3 章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設計 37 圖 AT24C16的引腳圖 表 引腳功能說明 引腳 名稱 引腳功能 1 A0 器件的輸入地址 2 A1 器件的輸入地址 3 A2 器件的輸入地址 4 GND 電源地 5 SDA I2C總線數(shù)據(jù)線 6 SCL I2C總線時鐘線 7 WP 測試端 8 Vcc 電源 2． 器件的工作原理 24cxx的工作時序 與 I2C總線的標準時序完全一致。 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(shù)據(jù)僅在 SCL為低電平期間可能改變。當 SCL處于高電平時， SDA總線上的數(shù)據(jù)不能改變。 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 。在系統(tǒng)設計中，我們采用單片機的兩個 I0口 RB6和 RB7與 AT24C16的 SCL和 SDA相連接，通過軟件的方式模擬 I2C總線。 AT24C16的寫入數(shù)據(jù)、讀出數(shù)據(jù)程序框圖如圖 、 。 汽車點火信號的有無，用以判斷汽車是否啟動。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。 當 ZI為低電平時 (汽車沒有啟動 )，光 耦 02沒有導通使得 ZX為低電平，則 U7D輸出高電平，使得 U7C、 U7E、 U7F輸出低電平 (即 A為低電平 )，此時單片機沒有工作。 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。 U7C、 U7E、 U7F。 并聯(lián)增大電流，提高驅(qū)動能力。 第 3 章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設計 39 圖 寫入數(shù)據(jù)程序框圖 AT24C16 讀出數(shù)據(jù)程序框圖 圖 點火信號電路 河北 聯(lián)合大學電氣工程學院 40 第 4 章 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)硬件設計 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)主要包括鍵盤顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲器電路兩大部分。 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng) 圖如圖 。 圖 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng) 圖 鍵盤顯示電路 鍵盤采用單鍵輪回控制顯示器顯示的內(nèi)容，缺省的條件下顯示實時速度。 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。 2．實現(xiàn)方法 LED顯示器采用兩片 74LS273動態(tài)掃描方式驅(qū)動，其中 U2作為段碼接口， U3作為位碼接口，單片機通過 RB口與 74LS273的輸入端相連， RA2和 RA3分別作為 U2和U3的片選信號，缺省時顯示實時速度。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。 RA0作為鍵盤掃描口，鍵盤采用單鍵循環(huán)控制，按鍵一次、二次、三次、四次時，依次顯示“里程、日期、時間、實時速度”數(shù)據(jù)，并且相應的指示燈點亮，當再次按鍵時，重復顯示以上數(shù)據(jù)。經(jīng)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。 第 4 章 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)硬件設計 41 數(shù)據(jù)存儲器設計 記錄汽車行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)需要大容量的存儲器，為此我們選用 Atmel公司具有SPI總線 接口的 AT45D041 F1ash芯片，容量為 4Mbi L。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。 AT45D041 的引腳配置和引腳說明 引腳配置如圖 ，引腳功能說明如表 。 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(shù)據(jù)輸入 7 SDA 串行數(shù)據(jù)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。 緩存器 1(2)：有兩個并列的緩存器，每個緩存器的容量為 264字節(jié)，可以獨立地進行讀寫操作。當主存儲器在編程或擦除時，緩存器可以接受數(shù)據(jù)，這樣大大提高了工作效率。狀態(tài)寄存器：是一個 8位的寄存器 Bit0～ Bit7，可以通過串行命令讀出其值，但不可以寫。其中各位的定義如表 。 表 狀態(tài)寄存器的位定義 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 RDY/BUSY COMP 0 1 1 X X X Bit7： RDY／ BUSY(就緒／忙 )位，等于 0表明器件準備就緒，可以接受命令及數(shù)據(jù)；等于 1，表明器件忙，不可以接收數(shù)據(jù)。 Bit6： COMPARE(比較 )位，等于 0表明寫入主存儲器的數(shù)據(jù)與緩沖器中的