【摘要】文章所設計的基於微控制器監控系統汽車行駛記錄儀所實現的主要功能：記錄汽車停車前2秒內的行駛速度，並能實時地顯示汽車行駛的狀態資訊，同時還對汽車的超速行駛進行報警並記錄一天之內的超速次數。
【關鍵詞】微控制器；模組；監控
本文所設計的汽車行駛記錄儀是基於兩片8051微控制器作為控制系統的核心來進行設計的，整個系統分為六大模組分別是：電源模組、速度訊號採集模組、時鐘模組、微控制器模組、儲存器模組、顯示模組。
一、電源模組的設計
記錄儀作為車載裝置，使用汽車電源。汽車上的電源有兩個：汽車發電機和蓄電池。記錄儀的電源直接取自蓄電池，在發電機轉速和用電負載發生較大變化時，可保持汽車電網電壓的相對穩定，同時，還可吸收電路中隨時出現的瞬時過電壓，以保護電子元件不受損害。車輛使用的車載蓄電池標稱值有兩種12V的和24V的，因此為了得到需要的5V的電壓，我選用了DC—DC電源轉換晶片。
二、速度訊號採集模組的設計
速度訊號檢測模組的原理是：汽車行駛過程中，車輪經過感測器，單位時間內輸出一定的脈衝，感測器輸出的脈衝通過差動放大電路的放大與整形，然後送到微控制器8051的T0埠進行脈衝計數，與此同時8051的T1進行計時開始待到定時器產生中斷請求後，由計數器得到的脈衝數經過速度計算的公式和里程的計算後得到汽車行駛的速度和里程。從而得到汽車的行駛速度和里程，儲存與8051的RAM資料儲存區。
本系統採用霍爾感測器將速度訊號轉換為脈衝訊號，考慮到感測器的體積要小，便於安裝，誤差要儘量減小等要求，設計採用車輪旋轉一週速度感測器要輸出若干個脈衝的方法。本系統採用的是在變速器上安裝3個小磁鋼，霍爾感測器可相應的輸出3個脈衝用於速度訊號的採集。速度訊號採集模組採用THS118型霍爾元件作為速度訊號採集部分的速度感測器。
三、時鐘模組的設計
時鐘模組主要是用於對時、分、秒、年、月、日和星期的計時。該模組採用的晶片為DS12C887時鐘晶片。此晶片整合度高，其外圍的電路設計非常的簡單，且其效能非常好，計時的準確性高。
DS12C887為雙列直插式封裝。其具體與微控制器的連線如下所述：AD0~AD7雙向地址/資料複用線與微控制器的P0口相聯，用於向微控制器交換資料；AS地址選通輸入腳與微控制器的ALE相聯用於對地址鎖存，實現地址資料的複用；CS片選線與微控制器的P2。6相聯，用於選通時鐘晶片；DS資料選通讀輸入引腳與微控制器的讀選通引腳相聯，用於實現對晶片資料的讀控制；R/W讀/寫輸入與微控制器的寫選通引腳相聯，用於實現對時鐘晶片的寫控制；MOT直接接地，選用INTEL時序。IRQ引腳與8051的INT1相連，用於為時間的採集提供時間基準。
四、微控制器模組的設計
本系統採用兩片微控制器，兩個微控制器之間採用序列通訊，用於兩者之間的資料交換。其工作時序是由外部晶振電路提供的，本系統採用的晶振頻率是12兆HZ。其復位電路為自動上電覆位。設計中所採用的微控制器為8051。
微控制器在系統中主要是用來對其他模組進行控制，是整個系統的核心部件。主微控制器主要是用於對速度訊號採集模組、時鐘模組和儲存模組進行控制，同時還要與從微控制器進行資料的交換。其外圍的I/O口主要與這些模組的中心晶片的資料匯流排或地址匯流排相連，其控制匯流排與這些模組的控制線相連。從微控制器主要是用於對顯示和校時的控制，因此其I/O口主要與LCD顯示器的I/O口相連，其控制線與LCD顯示器的控制線相連。由於從微控制器的外部中斷源只有兩個，而我所設計的對時鐘的校時主要是通過外部中斷完成的，所以要對從微控制器的外部中斷源進行擴充套件。本系統採用了8259A進行中斷源的.擴充套件，從而實現對時鐘的校時。
五、儲模組的設計
汽車行駛記錄儀對系統儲存資料的實時性及長久性要求很高，因此本系統我採用了ATMEL生產的AT29C010AFlash性儲存器。其儲存空間為16K，能夠滿足設計的要求。
AT29C010A是一種5V線上閃速可電擦除的儲存器，具有掉電保護功能；方便的線上程式設計能力不需要高的輸入電壓，指令系統在5V電壓下即可控制對AT29C010A的讀取資料，這與對EEPROM的操作相似。再程式設計能力是以每一分割槽為單位的，128位元組的資料裝入AT29C010A的同時完成程式設計。在一個再程式設計週期裡，儲存單元的定址和128位元組的資料通過內部鎖存器可釋放地址和資料匯流排，這樣可為其它操作提供地址和資料匯流排。程式設計週期開始後，AT29C010A會自動擦除分割槽的內容，然後對鎖存的資料在定時器作用下進行程式設計。
六、示模組的設計
顯示器主要是為人機互動提供即時的資訊，能讓人們與機器進行很好的交流。在眾多種類的顯示器中，越來越多的儀器儀表及人機互動介面採用液晶顯示器。LCD可分為段位式LCD、字元式LCD和點陣式LCD。其中段位式和字元式只能用於數字和字元的簡單的顯示，不能滿足圖形曲線和漢字顯示的要求；而點陣式不僅能夠顯示字元和數字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，可以實現螢幕的上下左右滾動等功能。
七、鍵的設計
本系統的按鍵主要是用於對時鐘的校對，現對按鍵的功能簡述如下：按鍵1～7是用於對秒分時日月年星期校時的中斷申請；按鍵8是用於對校時進行加一的操作，鍵9是用於對校時進行減一的操作；按鍵10是用於實現對超速報警監控功能的復位。
八、系統軟體流程圖的設計
由於本設計主要是完成系統的硬體電路設計，因此我對系統的軟體設計只進行了系統部分軟體流程圖的繪製。設計的流程圖有：記錄儀總體軟體設計流程圖、速度訊號採集模組軟體設計流程圖、時鐘模組軟體設計流程圖、外部中斷軟體設計流程圖和LCD顯示實現的軟體設計流程圖。