隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，在工程機(jī)械上采用性能更先進(jìn)、質(zhì)量更可靠、壽命更長(zhǎng)久的電子儀表，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀表所不能實(shí)現(xiàn)的功能，是技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)?；贏Tmega128的裝載機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)，不僅集中實(shí)現(xiàn)了分立式儀表的所有功能，而且還具備記錄帶時(shí)間標(biāo)簽的故障信息、獨(dú)立散熱控制、自動(dòng)舉升控制等功能。這種設(shè)計(jì)完全符合當(dāng)前工程車輛的市場(chǎng)需求，具有很高的推廣價(jià)值。
　　1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
　　1.1 顯示部分
　　集中部分分立式儀表的功能，可顯示發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、變矩器油溫、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力、制動(dòng)氣壓、燃油油位、電瓶電壓及小時(shí)計(jì)等。為方便操作人員直觀地觀察儀表數(shù)據(jù)，采用弧形發(fā)光管來(lái)模擬傳統(tǒng)儀表的指針顯示形式，并使用報(bào)警燈閃爍的方式完成低油壓報(bào)警、低制動(dòng)氣壓報(bào)警、制動(dòng)指示、充電指示、左右轉(zhuǎn)向等顯示功能。
　　1.2 I/O控制部分
　　包含8通道模擬量輸入、3路光電隔離脈沖量輸入、16通道光電隔離開(kāi)關(guān)量輸出、6通道PWM輸出、8通道繼電器開(kāi)關(guān)量輸出、8通道光電隔離開(kāi)關(guān)量輸出。
　　根據(jù)整機(jī)控制需求，增加獨(dú)立散熱控制、舉升自動(dòng)控制、超載控制等功能，此外系統(tǒng)尚留有足夠的擴(kuò)展空間。
　　2、硬件電路設(shè)計(jì)
　　2.1 電源模塊是數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。工程機(jī)械工作環(huán)境惡劣，各種電磁干擾極為強(qiáng)烈，因此電源模塊的設(shè)計(jì)，關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性?？紤]到裝載機(jī)電源部分浪涌電壓較高，容易損壞電氣系統(tǒng)的問(wèn)題，選用LM2576作為主電源穩(wěn)壓芯片。該芯片工作頻率53kHz、最高輸入電壓65V、最大輸出電流3A，具有良好的溫度特性和較高的工作效率。實(shí)際應(yīng)用證明，該電源模塊符合設(shè)計(jì)要求。
　　2.2 ATmega128相關(guān)電路設(shè)計(jì)
　　選用ATMEL公司的工業(yè)級(jí)8位增強(qiáng)型處理器――ATmega128，該處理器具有128kB的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash、4kB的EEPROM、4kB的內(nèi)部SRAM、6路PWM輸出、8路10位ADC，2個(gè)具有預(yù)分頻器和比較器功能的8/16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有獨(dú)立預(yù)分頻器的實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，面向字節(jié)的2線接口（與I2C完全兼容），2個(gè)可變成的串行USART。系統(tǒng)時(shí)鐘使用工業(yè)級(jí)有源晶體振蕩器，上電復(fù)位電路使用具有漏極開(kāi)路輸出功能的專用復(fù)位芯片HT7027A。具體實(shí)現(xiàn)電路如圖1所示。

圖1：ATmega128相關(guān)電路圖

　　2.3 開(kāi)關(guān)量輸入模塊設(shè)計(jì)
　　開(kāi)關(guān)量輸入模塊用于外部輸入操作和狀態(tài)信號(hào)，應(yīng)具有較好的抗干擾能力，考慮到輸入信號(hào)幅度差異較大，設(shè)計(jì)了如圖2所示的開(kāi)關(guān)量輸入模塊。圖中IN1端為開(kāi)關(guān)量輸入端，輸入電壓經(jīng)過(guò)R4和R20構(gòu)成的分壓電路，與單片機(jī)數(shù)字輸入端連接；為確保24V電平輸入時(shí)不損壞單片機(jī)，采用D2和C6構(gòu)成的限幅電路，使輸入單片機(jī)的高電平信號(hào)幅度不超過(guò)4.3V，此外，C6還具有抑制外部窄脈沖干擾的作用。

圖2：開(kāi)關(guān)量輸入模塊

　　2.4 PWM輸出模塊設(shè)計(jì)
　　電液比例控制閥在工程車輛中得到了日益廣泛的使用，該控制閥需要采用PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)較好的調(diào)節(jié)性能。設(shè)計(jì)中采用PWM專用驅(qū)動(dòng)模塊BTS32E2，以提高控制器的集成度，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。
　　2.5 顯示模塊設(shè)計(jì)
　　顯示模塊負(fù)責(zé)接收控制板傳輸來(lái)的顯示信息，該模塊使用RS232通訊接口，通訊波特率為19200，8個(gè)數(shù)據(jù)位，設(shè)有校驗(yàn)位，1個(gè)停止位。顯示部分使用了1片MEGA16單片機(jī)作為顯示的管理與控制芯片，通過(guò)單片機(jī)控制專用顯示芯片BC7281，使其按規(guī)定的圖樣顯示控制板傳輸來(lái)的信息。顯示器設(shè)置6個(gè)弧形發(fā)光管模擬表頭，分別顯示發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、變矩器油溫、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力、制動(dòng)氣壓、燃油油位和電瓶電壓。數(shù)字顯示發(fā)動(dòng)機(jī)摩托小時(shí)計(jì)。
　　3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　3.1 總體設(shè)計(jì)
　　使用C語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言，程序設(shè)計(jì)中遵循模塊化設(shè)計(jì)原則，用戶只要按應(yīng)用需求調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，就可完成所需要的動(dòng)作。實(shí)際上各個(gè)模塊之間可能需要一定的時(shí)序配合，所以在監(jiān)控程序設(shè)計(jì)時(shí)按一定的規(guī)則來(lái)組織程序，遵循傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法，其程序結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3：系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖

　　3.2 控制板與顯示板間的通信協(xié)議
　　系統(tǒng)由LED圖形數(shù)字顯示板和數(shù)據(jù)采集控制板組成，顯示板可取代原車載儀表片，所有器件均為固態(tài)器件，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，信號(hào)傳輸使用標(biāo)準(zhǔn)串行接口，便于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)調(diào)試。通過(guò)設(shè)計(jì)顯示板與采集控制板之間的通信協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)顯示板的標(biāo)準(zhǔn)化，適宜于在其它車輛設(shè)備上推廣使用。以光帶圖形方式顯示數(shù)據(jù)，符合駕駛員的讀表習(xí)慣。
　　顯示板由6個(gè)弧形指示儀表、2個(gè)線性指示儀表、1個(gè)6位數(shù)字顯示器和1個(gè)7位狀態(tài)指示器組成?；⌒沃甘緝x表由5段LED圖形組成，線性只是儀表由10段LED圖形組成，用于燃油等參數(shù)指示；數(shù)字顯示器用于指示工程車輛的工作時(shí)間，最大計(jì)數(shù)值為99999.9h；狀態(tài)位用于車輛的轉(zhuǎn)向、工作狀態(tài)等的指示，如相應(yīng)的位為0，則指示位不亮或不閃爍，如為1則指示位亮或閃爍，閃爍頻率為1Hz。
　　弧形顯示數(shù)據(jù)位為L(zhǎng)P5、LP6、LP7、LP8、LP9和LP10；線性指示器數(shù)據(jù)位為L(zhǎng)P1、LP2、LP3和LP4，其中LP1和LP3組成1個(gè)顯示器，LP2和LP4組成1個(gè)顯示器；數(shù)字顯示器由SEG1-SEG6組成；狀態(tài)位指示器由LT1-LT7組成。信息層采用文本方式傳送數(shù)據(jù)，便于使用標(biāo)準(zhǔn)終端設(shè)備如計(jì)算機(jī)等對(duì)