【正文】 需要的電壓值，其中L為5V輸出，L’為8V輸出。圖 電源電路 溫控電路由于系統(tǒng)是工作在密封環(huán)境下，為避免在氣溫過低時系統(tǒng)不能正常工作，我們在系統(tǒng)中設(shè)計了自動溫控電路，這樣可以使系統(tǒng)工作在恒溫下。+12為車載12v電源輸入，RT1是負溫度系數(shù)的熱敏電阻，RWRW2是大功率電阻。當溫度降低時，RT1的電阻增大，使得R36和RT1之間的電壓升高，當達到高電平的時候，RR1為高電平，使得M1導通，RWRW2處于工作狀態(tài)給整個系統(tǒng)加熱。 溫控電路 系統(tǒng)實時時鐘和暫存器 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)的過程中，需實時地記錄時間并傳送到數(shù)據(jù)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。同時需將實時數(shù)據(jù)暫存起來，滿一頁時，再將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，為此我們選用Atmel公司的AT24C16作為數(shù)據(jù)暫存器。 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，它以二根連線實現(xiàn)了完善的全雙工同步數(shù)據(jù)傳送，可以極方便地構(gòu)成多機系統(tǒng)和外圍器件擴展系統(tǒng)I 2C總線采用了器件地址的硬件設(shè)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。I2C總線的時鐘線SCL扣數(shù)據(jù)線SDA都是雙向傳輸線。在標準I 2C模式下數(shù)據(jù)傳送速率可達100kbit／s，高速模式下可達400kbit／s。由于I 2C總線接口均為開漏或開集電極輸出，故需加上拉電阻。在I 2C總線上每傳輸一位數(shù)據(jù)都有一個時鐘脈沖相對應，其邏輯“0”和“l(fā)”的信號電平取決于該節(jié)點的正端電源的電壓。只有在時鐘線為低電平時，才允許數(shù)據(jù)線上的電平狀態(tài)變化。起始信號：在時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由高電平向低電平變化時啟動I 2C總線，為I 2C總線的起始信號。起始信號與終止信號都是由主控制器產(chǎn)生。但是對于不具備這些硬件接口的一些單片機來說，為了能準確地檢測到這些信號；必須保證在總線的一個時鐘周期內(nèi)對數(shù)據(jù)線至少進行兩次采樣。每傳送一個字節(jié)后都必須跟隨一個應答位，并且首先發(fā)送的數(shù)據(jù)位為最高位，在全部數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后主控制器發(fā)送終止信號，如。應答信號在第9個時鐘位上出現(xiàn)，接收器輸出低電平為應答信號(A)，輸出高電平則為非應答信號(A )。 I 2C 總線上的數(shù)據(jù)傳送 I 2C總線上的應答信號5． 數(shù)據(jù)傳送格式按照總線規(guī)約，起始信號表明一次數(shù)據(jù)傳送的開始，其后為尋址字節(jié)，尋址字節(jié)由高7位地址和最低1位方向位組成，方向位表明主控器與被控器數(shù)據(jù)傳送方向，方向位為“0”時表明主控器對被控器的寫操作，為“1”時表明主控器對被控器的讀操作。在數(shù)據(jù)傳送完成后主控器都必須發(fā)送停止信號。下面以簡化的圖解方式介紹三類數(shù)據(jù)傳送格式。其操作格式如下：S SLAW A WORDADR A S SLAR A data1 A data2 A……Data n AP(3)現(xiàn)行地址讀現(xiàn)行地址讀是指不指定字地址，在尋址字節(jié)(讀)后第一個字節(jié)即開現(xiàn)行地址讀是指不指定字地址，在尋址字節(jié)(讀)后第一個字節(jié)即開始讀入RAM單元內(nèi)容，其操作格式如下:S SLAW A data1 A data2 A …… data n A P PCF8583 PCF8583是一對帶有I 2C總線接口，內(nèi)帶有2568住靜態(tài)RAM的日歷時鐘芯片，用CMOS工藝制作，功耗很低。其I 2C總線接餌與單片機的連接非常簡單，芯片8腳封裝，體積小，功耗低，在實時日歷時鐘集成電路選型時，PCF8583是一只性能價格比較好的優(yōu)選芯片。 引腳 名稱 引腳功能1 OSCI 振蕩器輸入，50Hz或脈沖輸入端2 OSCO 振蕩器輸出3 AO 引腳地址輸入湍4 Vss 電源地5 SDA I2C總線數(shù)據(jù)線6 SCL I2C總線時鐘線7 INT 中斷輸出端，漏極開路，低電平有效8 Voc 電源2. 器件的工作原理及數(shù)據(jù)操作格式PCF8583有三個主要功能， kHz或50Hz時基，可自動計時、編程設(shè)定、編程起鬧；事件計數(shù)器可進行時間事件計數(shù)編程起鬧；2568SRAM，地址自動增量，其工作原理與一般帶I 2C接口的RAM相同。由于日歷時鐘與事件計數(shù)器占用的RAM空間重疊，而且片外電路也不相同，故PCF8583作日歷時鐘就不再作事件計數(shù)器使用，反之亦然。I 2C總線的主器件可以對其讀、寫以實現(xiàn)對它的控制。0：對脈沖計數(shù)；1：停止計數(shù)，分頻器復位。0：計數(shù)；1：保持和存貯最新計數(shù)值至捕捉鎖存器中。00：；01：50 Hz時鐘方式；1 O：事件計數(shù)方式；11：測試方式。O：讀05H、06H單元時不屏蔽；1：05H，06H單元只讀出月、日計數(shù)值。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。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)。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、。每個單元中的數(shù)據(jù)狀態(tài)分述如下：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)。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(shè)置，其格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7：計時格式。D6：上午(AM)／下午(PM)標志。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。D5 D4：日期十位(二進制O～3)。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 D0D7 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。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。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(shè)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。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 D0D7：不用。D5：置位時，星期五允許起鬧。D3：置位時，星期三允許起鬧。Dl：置位時，星期一允許起鬧。(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(shè)置、時鐘的設(shè)置及讀出、起鬧控制設(shè)置等都體現(xiàn)在對PCF8583 RAM單元的讀寫操作，而這些操作都是I 2C總線中典型的主方式下的讀、寫操作。在系統(tǒng)設(shè)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I 2C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。 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 初始化和 PCF8583 讀出程序框圖如圖 所示。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。 AT24C16的引腳圖 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I 2C總線的標準時序完全一致。當SCL處于高電平時，SDA總線上的數(shù)據(jù)不能改變。在系統(tǒng)設(shè)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。汽車點火信號的有無，用以判斷汽車是否啟動。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。U7C、U7E、U7F。 圖 寫入數(shù)據(jù)程序框圖 AT24C16 讀出數(shù)據(jù)程序框圖 點火信號電路 第 4章 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)硬件設(shè)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。 圖 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)圖 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。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。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)。 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。 AT45D041的引腳配置和引腳說明。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。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。Bit6：COMPARE(比較)位，等于0表明寫入主存儲器的數(shù)據(jù)與緩沖器中的數(shù)據(jù)一致(寫入主存儲器的數(shù)據(jù)正確)；等于1表明寫入主存出中的數(shù)據(jù)與緩沖器中的數(shù)據(jù)不一致(寫入主存儲器中的數(shù)據(jù)錯誤)。BitBitBit3：表明此IC卡的容量，對于AT45D041來說，此三位是O、l、1。(2)數(shù)據(jù)操作格式對于AT45D04l的操作是以命令字的形式出現(xiàn)的，在CS 信號為低電平時，在SCK信號的下降沿將讀或?qū)懖僮鞯拿畲a通過SI引腳寫入芯片，同時根據(jù)其操作的命令內(nèi)容再送入相應的地址碼(共24位)。PAl0PA0：頁地址，“位，決定主存儲器中2048頁中的某一頁。執(zhí)行命令時，首先通過SPI串口往F1ash發(fā)送一連串的數(shù)據(jù)，然后以命令字開頭，除了“ 讀狀態(tài)寄存器外 “，后面還要跟上頁地址和頁內(nèi)字節(jié)地址以及一些無關(guān)位?！皩懼鞔妗皶r，首先需要往Flash發(fā)送32bi t的命令，即：命令字(8bit)+4個”r”+頁地址(11 bit)+頁內(nèi)字節(jié)的起始地址(9bit)，發(fā)送完64bit命令后，緊跟著就可以向F1ash中寫數(shù)據(jù)了(即后面的SCK信號上升沿使得數(shù)據(jù)從SI引腳移入)，每寫入一個字節(jié)，字節(jié)地址自動加l，如遇到該頁的末尾，只要有scK信號，系統(tǒng)再回到該頁的開頭寫入數(shù)據(jù)，整個操作過程中CS 腳始終為“0”，當CS 腳回到“1”時，將終止此次操作，SI腳恢復到高阻狀態(tài)。PIC單片機通過軟件模擬SPI總線與AT45D041進行通信。AT45D041的寫入數(shù)據(jù)、所示。為減少數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)之間的相互干擾，同時在數(shù)據(jù)通訊進行光電隔離，實。 第 5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件分為單片杌系統(tǒng)軟件和上位機軟件。匯編語言主要是控制各個硬件部分的執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲。 通訊協(xié)議由于本系統(tǒng)采月雙CPU控制，這就會涉及到雙機通訊的問題；系統(tǒng)機讀取數(shù)據(jù)涉及數(shù)據(jù)存儲半頁問題，為解決這些問題，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性，需要采取一系列的通訊協(xié)議。雙機通訊協(xié)議控制字FF：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)通訊正?；蚪邮諗?shù)據(jù)正確確認控制字。FD：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為日期數(shù)據(jù)。FB：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為里程數(shù)據(jù)。3．半頁存儲數(shù)據(jù)處理汽車行駛過程中可能遇到突然熄火或汽車運營一般中中止，這就會產(chǎn)生記錄半頁的數(shù)據(jù)問題，為避免系統(tǒng)祝讀取不必要的數(shù)據(jù)，我們采取半頁的數(shù)據(jù)讀取協(xié)議，即當系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)連續(xù)遇到3個FFH時，認為此頁的數(shù)據(jù)讀取結(jié)束。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)單片機按照約定的數(shù)據(jù)格式采集汽車行駛過程的實時數(shù)據(jù)并將其存儲在暫存器中，數(shù)據(jù)滿一頁之后再傳輸?shù)酱鎯ο到y(tǒng)中。 圖5．1 發(fā)送數(shù)據(jù)記錄流程圖圖5．2 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)的機軟件系統(tǒng)的機軟件是由VB語言編寫的。 圖5．3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)流程圖 圖5．4 頁數(shù)據(jù)采集流程圖 系統(tǒng)機的讀寫 IC卡子程序系統(tǒng)機中的IC卡讀寫子程序是通過調(diào)用讀卡器提供的動態(tài)鏈接來實現(xiàn)的。 在設(shè)計本系統(tǒng)的用戶界面時，以上的這些基本原則基本上得到了貫徹實行。本文著重闡述了汽車行駛記錄儀系統(tǒng)的整體設(shè)計、單片機與存儲器接口設(shè)計、單片機與實時時鐘接口設(shè)計、速度傳感器設(shè)計、小型開關(guān)電源設(shè)計，軟件流程及數(shù)據(jù)格