隨著現(xiàn)代微電子技術的發(fā)展，在工程機械上采用性能更先進、質量更可靠、壽命更長久的電子儀表，實現(xiàn)傳統(tǒng)儀表所不能實現(xiàn)的功能，是技術發(fā)展趨勢?；贏Tmega128的裝載機智能監(jiān)控系統(tǒng)，不僅集中實現(xiàn)了分立式儀表的所有功能，而且還具備記錄帶時間標簽的故障信息、獨立散熱控制、自動舉升控制等功能。這種設計完全符合當前工程車輛的市場需求，具有很高的推廣價值。
　　1、系統(tǒng)總體設計
　　1.1 顯示部分
　　集中部分分立式儀表的功能，可顯示發(fā)動機水溫、變矩器油溫、發(fā)動機機油壓力、制動氣壓、燃油油位、電瓶電壓及小時計等。為方便操作人員直觀地觀察儀表數(shù)據(jù)，采用弧形發(fā)光管來模擬傳統(tǒng)儀表的指針顯示形式，并使用報警燈閃爍的方式完成低油壓報警、低制動氣壓報警、制動指示、充電指示、左右轉向等顯示功能。
　　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通道光電隔離開關量輸出、6通道PWM輸出、8通道繼電器開關量輸出、8通道光電隔離開關量輸出。
　　根據(jù)整機控制需求，增加獨立散熱控制、舉升自動控制、超載控制等功能，此外系統(tǒng)尚留有足夠的擴展空間。
　　2、硬件電路設計
　　2.1 電源模塊是數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。工程機械工作環(huán)境惡劣，各種電磁干擾極為強烈，因此電源模塊的設計，關系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性?？紤]到裝載機電源部分浪涌電壓較高，容易損壞電氣系統(tǒng)的問題，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。實際應用證明，該電源模塊符合設計要求。
　　2.2 ATmega128相關電路設計
　　選用ATMEL公司的工業(yè)級8位增強型處理器――ATmega128，該處理器具有128kB的系統(tǒng)內可編程Flash、4kB的EEPROM、4kB的內部SRAM、6路PWM輸出、8路10位ADC，2個具有預分頻器和比較器功能的8/16位定時器/計數(shù)器，具有獨立預分頻器的實時時鐘計數(shù)器，面向字節(jié)的2線接口（與I2C完全兼容），2個可變成的串行USART。系統(tǒng)時鐘使用工業(yè)級有源晶體振蕩器，上電復位電路使用具有漏極開路輸出功能的專用復位芯片HT7027A。具體實現(xiàn)電路如圖1所示。

圖1：ATmega128相關電路圖

　　2.3 開關量輸入模塊設計
　　開關量輸入模塊用于外部輸入操作和狀態(tài)信號，應具有較好的抗干擾能力，考慮到輸入信號幅度差異較大，設計了如圖2所示的開關量輸入模塊。圖中IN1端為開關量輸入端，輸入電壓經過R4和R20構成的分壓電路，與單片機數(shù)字輸入端連接；為確保24V電平輸入時不損壞單片機，采用D2和C6構成的限幅電路，使輸入單片機的高電平信號幅度不超過4.3V，此外，C6還具有抑制外部窄脈沖干擾的作用。

圖2：開關量輸入模塊

　　2.4 PWM輸出模塊設計
　　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信號驅動，以實現(xiàn)較好的調節(jié)性能。設計中采用PWM專用驅動模塊BTS32E2，以提高控制器的集成度，簡化電路設計。
　　2.5 顯示模塊設計
　　顯示模塊負責接收控制板傳輸來的顯示信息，該模塊使用RS232通訊接口，通訊波特率為19200，8個數(shù)據(jù)位，設有校驗位，1個停止位。顯示部分使用了1片MEGA16單片機作為顯示的管理與控制芯片，通過單片機控制專用顯示芯片BC7281，使其按規(guī)定的圖樣顯示控制板傳輸來的信息。顯示器設置6個弧形發(fā)光管模擬表頭，分別顯示發(fā)動機水溫、變矩器油溫、發(fā)動機機油壓力、制動氣壓、燃油油位和電瓶電壓。數(shù)字顯示發(fā)動機摩托小時計。
　　3、系統(tǒng)軟件設計
　　3.1 總體設計
　　使用C語言作為編程語言，程序設計中遵循模塊化設計原則，用戶只要按應用需求調用相應的函數(shù)，就可完成所需要的動作。實際上各個模塊之間可能需要一定的時序配合，所以在監(jiān)控程序設計時按一定的規(guī)則來組織程序，遵循傳統(tǒng)的程序設計方法，其程序結構如圖3所示。

圖3：系統(tǒng)軟件設計流程圖

　　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，無運動部件，信號傳輸使用標準串行接口，便于設計和生產調試。通過設計顯示板與采集控制板之間的通信協(xié)議，可實現(xiàn)顯示板的標準化，適宜于在其它車輛設備上推廣使用。以光帶圖形方式顯示數(shù)據(jù)，符合駕駛員的讀表習慣。
　　顯示板由6個弧形指示儀表、2個線性指示儀表、1個6位數(shù)字顯示器和1個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間，最大計數(shù)值為99999.9h；狀態(tài)位用于車輛的轉向、工作狀態(tài)等的指示，如相應的位為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LP5、LP6、LP7、LP8、LP9和LP10；線性指示器數(shù)據(jù)位為LP1、LP2、LP3和LP4，其中LP1和LP3組成1個顯示器，LP2和LP4組成1個顯示器；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)，便于使用標準終端設備如計算機等對