车载日历时钟及温度测量系统.pdf

第卷 第期沈 阳 化 工 大 学 学 报.收稿日期:作者简介:曹钧铭()男山东烟台人硕士研究生在读主要从事模型预测控制的研究.通信联系人:陈斌()男辽宁沈阳人副教授硕士主要从事复杂系统综合自动化、信号与信息处理的研究.文章编号:()车载日历时钟及温度测量系统曹钧铭 陈 斌 徐弘铭(沈阳化工大学 信息工程学院 辽宁 沈阳)摘 要:以 单片机为核心设计一种智能车载日历时钟及温度测量系统.系统主要包括日历时钟、温度检测、按键、显示等部分.系统采用时钟电路芯片实现时钟的实时显示功能并采用温度传感器实现环境温度的采集和/信号的转换再通过单片机将其送入数码管进行显示.利用 和 软件对系统进行仿真结果表明该系统可实现预期功能.与传统的温度测量系统相比该系统能够快速检测并反映在数码管上测量精度高(测量精度为 )且读数方便具有很强的实用性和通用性.关键词:车载智能化控制 单片机 温度传感器 时钟电路芯片 数码管 仿真:./.中图分类号:文献标识码:在智能化发展的大背景下汽车产业经过 多年的发展车载产品也有了日新月异的进步.车厢内日历时钟的显示和车内环境温度的检测是当今车厢环境智能化控制的基础是实现智能日程安排及管理的基础.车载、车载电视和车载 等车载产品已经深入人们的日常生活明显提高了汽车使用的舒适度也方便了大家的生活.而在日常生活中人们虽然对温度测量精度没有特别的要求但对实时反映环境温度也提出了新的需要.普通的测温设备已无法满足人们对实时反映温度的要求亟需设计一款较为理想的温度测量系统.笔者以单片机为核心设计了一种车载日历时钟及温度测量系统该系统是车载系统智能化发展的底层系统设计对整个车载系统的正常运行起着重要作用.该系统的核心功能是实现日历时钟的准确显示和车内环境温度的测量其主要参数取决于时钟芯片和温度传感器.车载日历时钟及温度测量系统具体包含日历时钟模块、温度检测模块、按键模块和显示模块.日历时钟模块采用 芯片实现实时日历时钟功能该芯片提供包括秒、分、日、月、年等信息闰年可以自行调整只通过 根线连接到单片机引脚上进行数据的传递.温度检测模块采用 传感器实现温度数值的采集和/信号的转换并采用外部车载电源供电的方式 通过 温度传感器获取温度数据.显示模块使用两片 管理的 个共阴极 数码管分别显示时钟日历和温度参数.按键模块使用 个按键分别实现进入/保存设置功能、选择要设置的 位和修改需设置位的参数.通过 芯片控制按键和 数码管进行人机交互.通过 软件仿真平台进行仿真以达到较好的设计效果.笔者设计的车载日历时钟及温度测量系统对温度测量的研究及车载设备的应用具有一定的实际意义.沈 阳 化 工 大 学 学 报 年 软件介绍 系统相关参数车载日历时钟及温度测量系统的相关参数设置如下:系统工作电源:系统工作温度:日历显示范围:年 年时钟显示制式:小时制系统工作范围内的测温误差:.系统面板设计系统外观面板总体设计如图 所示使用由两片 管理的 个共阴极 数码管分别显示时钟电路参数和温度数值.使用 个按键分别实现进入/保存设置功能、选择要设置的 位、修改需设置位的参数.图 车载日历时钟及测温系统面板.系统总体设计图 所示为日历时钟及测温系统的总体结构框图.图 车载日历时钟及测温系统总体结构框图.该系统的设计以 单片机为核心包括日历时钟模块、温度检测模块、按键模块和显示模块等.系统采用 传感器采集温度数值进行处理和转换采用 芯片实现实时日历时钟功能.通过 芯片控制按键和 数码管进行人机交互.使用 芯片实现看门狗复位功能.硬件设计 温度测量电路设计在检测温度传感器方面经过查阅相关文献资料和比较实际测温的工作环境以及电路设计简单低功耗、可靠性高、传感器体积尽可能小等多方面要求综合考虑后采用 测温传感器.该传感器可直接与单片机交换数据不再需要/等信号处理电路大大简化了系统硬件设计的复杂程度 并且稳定性、可靠性更高.温度测量元件与单片机连接构成的温度测量电路如图 所示.图 温度测量电路.第 期曹钧铭等:车载日历时钟及温度测量系统 时钟电路设计日历时钟功能主要通过 芯片来实现其与主机同样也是串行通信.它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时且具有闰年补偿等多种功能完全能够满足系统的设计功能要求.芯片还可以存储一些关键数据及相应的时间.这些数据对系统故障等原因的分析及查找十分有用.芯片由 或 两者中的较大者供电这种方法可以使芯片在系统掉电情况下内部数据不丢失.当 大于 时给 供电当 小于 时 由 供电.时钟电 路 如 图 所示.图 时钟电路.人机接口电路设计 按键电路车载日历时钟及测温系统通过 芯片实现按键电路的设计.芯片的 引脚需要外接震荡元件相应电阻值 为 电容值 为 .按键电路如图 所示.图 按键电路.显示电路设计通过两片 来同时控制 个共阴极 数码管同时显示日历时钟和实时温度.与 连接电路如图 所示.第 片 的片选端连接单片机 引脚.第 片 与 数码管的连接如图 所示.第 片 的片选端连接单片机 引脚.第 片 与 数码管的连接如图 所示.沈 阳 化 工 大 学 学 报 年图 芯片与单片机的连接.图 第一片 与 数码管的连接.图 第二片 与 数码管的连接.其他电路设计车载日历时钟及测温系统使用 芯片实现看门狗复位功能连接电路如图 所示.图 看门狗复位电路的连接.软件设计车载日历时钟及测温系统软件设计使用了时间片轮询调度的方式实现对不同元器件的调度使用.特别是在 测温需要延时等待的情况下使用该方法就不再需要单独设置延时程序大大提高了主机芯片的运行效率时间片 第 期曹钧铭等:车载日历时钟及温度测量系统 轮询调度的优势非常大.该系统所使用的键盘显示器管理芯片、时钟芯片和测温传感器等器件与单片机之间都是串行通讯串行通讯大大简化了单片机的硬件接口电路使单片机可以扩展连接更多的外围设备极大地提高了单片机的扩展性.主程序在完成系统的初始化后单片机进入休眠状态通过中断程序唤醒单片机进行任务调度.在完成一次全部的任务调度后系统再次进入休眠状态.主程序流程如图 所示.图 主程序流程.在单片机 定时器计时到 时进入一次中断程序进入中断程序后先进行定时器常数重装时间片计数变量自加 同时执行任务调度程序中对应时间片的任务.中断服务程序流程如图 所示.通过任务调度程序实现对各个功能的有序调度实现系统的正常功能.系统不同功能在任务调度这一“总指挥”下有条不紊地执行.系统中每个时间片通过 定时器定时 共 个时间片系统执行完一次任务调度模块用时.时间片为 时向 发送温度转换指令启动温度转换时间片为、时读取 的日历时钟数据并刷新显示缓冲区时间片为 时 已经完成温度测量.任务调度模块的程序流程如图 所示.图 中断服务程序流程.图 任务调度模块流程.基于 的仿真调试 是目前常用的电路分析与仿真软件也是单片机应用系统的设计与仿真平台.能够实现硬件连接使系统整体结构显得清晰、简洁且合理并可通过 软件实现程序编写.笔者设计的车载日历时钟及测温系统使用 软件开发工具进行程序编写用 语言编译代码.使用 软件编辑程序、查看有无语法错误、编译产生.代码文件.在 中新建工程进行原理图设计.在“原理图设计”环境下从“设备选 沈 阳 化 工 大 学 学 报 年择器”中添加 单片机、按键、电容、晶振、时钟芯片、黄色发光二极管、电阻.利用 绘制如图 所示的硬件系统设计的电路原理图.电路图设计完毕后通过 进行电气规则检查无误后双击原理图中 单片机并打开窗口点击 选择在 软件中生成的.文件将程序文件载入后即可运行电路.利用 软件和 软件进行联合仿真即打开 的调试和 中的远程遥控功能查看模拟运行效果.若有问题根据现象修改对应子程序再重复调试直至实现功能.图 原理图设计.结 论笔者针对时钟电路和温度测量电路结合单片机的有关理论提出了车载日历时钟及温度测量系统并通过软硬件结合的方式将系统设计出来.本系统所使用的键盘显示器管理芯片、时钟芯片和测温传感器等器件与单片机之间均是串行通讯串行通讯大大简化了单片机的硬件接口电路使单片机可以扩展连接更多的外围设备极大地提高了单片机的扩展性.通过 和 软件联调仿真验证了该方案的可行性.软件仿真为硬件设计提供了理论支持软硬件的结合缩短了系统开发时间有利于产品更快地应用于市场.本系统的设计对温度测量的研究及车载设备的应用具有一定的实际意义.车载日历时钟方便了人们的生活而与传统的温度测量系统相比其优点在于体积小、测量精度高、可实时反映时间和温度具有很强的实用性和通用性.参考文献:支锦亦杜洋冯纾.车载信息系统界面图文设计及其视认知特性研究综述.包装工程():.第 期曹钧铭等:车载日历时钟及温度测量系统 赵渊.基于单片机的智能车载安全系统设计.科技创新与应用():.任成伟师剑军刘俊杰等.基于 的室内智能化控制系统设计.火力与指挥控制():.张康.基于 单片机车载电子警报器设计.企业技术开发():.蔡志军.基于数字温度传感器的检测实验室环境温度监测系统设计及应用(下).家电科技():.殷斌.基于单片机的温度控制系统的研究.机电工程():.岳喜展.基于汽车智能化的车载网络技术研究.汽车工业研究():.杨永庄薛福林郝鹏元等.智能温度传感器在温度控制中的应用.青年科学():.李晓磊.智能温度测量系统设计.电脑与电信():.吴坤何英昊.基于 的简易温度报警器的设计.电子制作():.唐静申毅赵丽芬.基于单片机的温控系统设计.无线互联科技():.吴景逖.单片机的键盘及 数码管显示接口.电子世界():.薛克瑞顾汉玉.用单片机实现数码管多种颜色显示.电子测试():.张春宇.万年历芯片 功能测试方法研究.微处理机():.胡帅可李康王晓辉等.基于 单片机的四位密码锁的设计.电子世界():.高志伟.基于单片机的电子时钟设计、仿真与制作.电子测试():.翟一兵何琦杨利民等.基于 仿真的温度报警器在仪器仓的应用.装备维修技术():.刘文光张铭铭.基于 的电子时钟仿真设计调试.济南职业学院学报():.林立张俊亮.单片机原理及应用:基于 和.版.北京:电子工业出版社:.余丹.单片机系统软件仿真的设计与实现.湖北农机化():.():./.: