汽车电控信号采集与传输装置设计(附件)
摘 要本课题设计的汽车信号采集系统,在这个系统中，从MCU的时钟电路和其他控制信号控制ADC 进行数据采集与转换；ADC将转换好后的串行数据先放到CPLD 中暂时保存；CPLD 先将从ADC 得到的串行数据转换成并行数据后，通过多路复用器发送给MCU；MCU再将数据传送到蓝牙模块，通过该蓝牙模块将数据无线发出。虽然当前技术下前端信号放大系统只能输出8 通道单端信号，但是随着技术的改进，以后我相信能输出更多信号。本系统总共分为电源、CPLD、蓝牙，ADC,单片机共五个模块分别进行电路设计。用温度传感器来对温度信号进行采集。在电路设计中，充分考虑了器件各接口的作用特点和使用性能，实现了既满足系统设计要求又能提高系统工作稳定性的目标。
目 录
第一章 绪论1
1.1课题背景意义1
1.2嵌入式数据采集系统的发展现状与趋1
1.3蓝牙技术的发展现状与趋势2
1.4本文研究的内容2
第二章 DXP软件与Keil软件介绍3
2.1DXP介绍3
2.1.1DXP概述3
2.1.2DXP总体工作流程4
2.2Keil介绍5
第三章 测量系统总方案设计6
3.1测量系统方案6
3.2STC90C51芯片介绍6
3.2.190C51芯片性能7
3.2.2引脚定义9
3.3最小系统电路设计10
第四章 硬件器件选择11
4.1ADC选型11
4.2CPLD选型11
4.3蓝牙模块选型11
4.4电压转换芯片的选择11
4.5系统电源电路11
4.6ADC模块电路设计12
4.6.1核心ADC芯片12
4.6.2参考091605103电压ref V的选择和设计13
4.7基于CPLD的逻辑控制电路设计13
4.7.1CPLD芯片选型13
4.7.2CPLD外围电路结构13
4.8无线通信电路设计14
4.8.1蓝牙内嵌模块BTM0704C2P概述1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
4
第五章 温度采集模块的处理和显示16
5.1温度传感器介绍16
5.2温度信号采集电路设计16
5.3LCD1602液晶显示器介绍16
5.3.1LCD1602介绍16
5.3.2LCD1602特性16
5.4数据显示电路设计17
5.5数据显示程序设计18
结束语19
致谢20
参考文献21
附录A22
附录B23
第一章 绪论
1.1课题背景与意义
近年来，我国社会经济发展迅速，汽车保有量迅速增加从而使得交通流量快速增长，道路交通运输日益繁忙。但是因为车辆的增加和车辆和道路的管理况发展的不和谐，在管理工作中的深层矛盾越来越明显，因此道路上的事故频繁发生，使社会和国民的生命财产安全无法受到有效保障。据统计，中国历年交通事故死亡人数官方统计稳居世界第一，每年交通事故50万起，因交通事故死亡人数均超过10万人。近几年又频频发生的重大交通事故将交通安全问题又推向了高潮。造成交通事故的原因很多，有驾驶员主观因素导致的，也有汽车自身存在的一些驾驶问题。比如紧急制动时汽车会发生打滑，发生侧滑等问题，这都是交通事故发生的原因，为了增加人们的交通安全，人们有必要去解决这些问题。现代汽车都大量采用了电子控制系统，通过大量的传感器采集汽车运行的各种信号参数，处理后输入单片机，经过单片机程序的计算和判断后，再通过执行器实现各项功能的控制，车辆不同系统之间需要通过网络进行通讯，车辆在运用过程中也会与车外的系统进行通讯，例如，无线故障诊断，门禁系统和自动收费系统等等，这些装置都要用到信号采集与传输技术。
现如今，单片机已经在社会生活中得到了广泛应用。在汽车上的应用也很普遍。在汽车行驶过程中，我们为了更好了解汽车的行驶车况，我们需要对汽车的各种信号进行采集，例如发动机转速，发动机转速，燃油消耗情况，所以现在设计一个简单而又实用的信号采集与传输系统是很必要的。
1.2嵌入式数据采集系统的发展现状与趋势
数据采集系统是指将对温度、压力、流量、位移等物理量进行采集后、并转换成数字信号以后，计算机进行存储处理以后，再进行显示或打印的过程；像这样的系统，称之为数据采集系统[2]。在20 世纪50 年数据采集系统开始兴起，美国在1956 年首先研究出了用在军事斗争上的测试系统。该系统速度和灵活性都很高，可以完成许多传统方法不能完成的一些复杂数据的采集和测试任务，因此得到了许多人的认可。十年以后，在国外市场上到处可以看见成套的数据采集系统设备。再十年以后，随着微型计算机技术的发展，产生了数据采集器、显示仪表和计算机做成一体的数据采集系统。这使得嵌入式数据采集系统的有了一个好的开始。现如今随着计算机的普及应用，数据采集系统正在飞速的发展，通用数据采集与自动测试系统开始应运而生[2]。由于以前数据采集卡的安装很麻烦、容易被机箱内的环境干扰到，而且还受到计算机插槽数量和位置、中断资源的限制，不可能挂接很多设备[3]。因此，传统的数据采集系统在应用上受到很大限制。从20 世纪90 年代到现在，随着大规模集成电路技术的发展，开始出现了性能和可靠性都很高的单片机数据采集系统。这段时间并行数据传输采集系统向高速化、模块化和即插即用等方向发展，比较典型的系统有VXI ，PCI、PXI 总线系统等，总线宽度已经达到32位，可以以100MSPS的采样频率进行采样。与此同时串行总线数据采集系统向分布式系统结构和智能化两个方向发展，不断提高了可靠性[2]。在不久的将来，嵌入式数据采集系统的数据采集部分将朝着注重实时、多参数、高精度方向发展；数据存储部分朝着大容量、微型化、便携式方向发展；数据传输部分朝着多通讯方式、远距离数据传输方向发展[3]。因为嵌入式系统具有体积小、可靠性高、功能强、灵便等各种优点，而工业控制系统对可靠性、灵活性和实时性又有着很高的要求，因此考虑到工业控制系统的成本和经济效益，嵌入式系统在工业控制领域的应用将更加广泛。
1.3蓝牙技术的发展现状与趋势
Bluetooth代表蓝牙的英文名称，是在1998 年5 月由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝等5 家公司合作制定的短距离无线通讯技术标准，其目的是实现最高数据传输为1 Mb/s(有效数据传输为721kb／s)、最大传输距离为10m 的无线通信[4]。蓝牙是一种开放的低成本、短距离无线连接技术[5]，近年来已经成为研究热点并获得了普遍的应用。它采取高速跳频技术，确保了链路的稳定，同时使干扰可能造成的影响变得很小，适用于存在大量噪声干扰的工业测试环境中。因为无线传输的是数字量，所以在通常的传输情况下没有误差，所以不会对系统的精确度有影响，而且可以用单芯片来实现，体积功耗都能达到很小的水平[6]。它可以用来在较短距离内代替目前多种线缆连接方案，穿透墙壁等障碍，通过统一的短距离无线链路，在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信[7]。基于上述各种优点，蓝牙技术在各种娱乐产品、无线局域网、汽车电子技术等方面受到了极大的欢迎。同时随着科技的发展，越来越多的操作系统支持蓝牙技术。未来的蓝牙芯片将更小、产品兼容性和抗干扰能力更强、传输距离更远，并且将会支持漫游功能[4]。本课题的无线发送模块采用蓝牙技术，并且为了方便设计和制作，选用市场上已经成熟的蓝牙模块，提供有效的无线通信距离。
目 录
第一章 绪论1
1.1课题背景意义1
1.2嵌入式数据采集系统的发展现状与趋1
1.3蓝牙技术的发展现状与趋势2
1.4本文研究的内容2
第二章 DXP软件与Keil软件介绍3
2.1DXP介绍3
2.1.1DXP概述3
2.1.2DXP总体工作流程4
2.2Keil介绍5
第三章 测量系统总方案设计6
3.1测量系统方案6
3.2STC90C51芯片介绍6
3.2.190C51芯片性能7
3.2.2引脚定义9
3.3最小系统电路设计10
第四章 硬件器件选择11
4.1ADC选型11
4.2CPLD选型11
4.3蓝牙模块选型11
4.4电压转换芯片的选择11
4.5系统电源电路11
4.6ADC模块电路设计12
4.6.1核心ADC芯片12
4.6.2参考091605103电压ref V的选择和设计13
4.7基于CPLD的逻辑控制电路设计13
4.7.1CPLD芯片选型13
4.7.2CPLD外围电路结构13
4.8无线通信电路设计14
4.8.1蓝牙内嵌模块BTM0704C2P概述1
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
4
第五章 温度采集模块的处理和显示16
5.1温度传感器介绍16
5.2温度信号采集电路设计16
5.3LCD1602液晶显示器介绍16
5.3.1LCD1602介绍16
5.3.2LCD1602特性16
5.4数据显示电路设计17
5.5数据显示程序设计18
结束语19
致谢20
参考文献21
附录A22
附录B23
第一章 绪论
1.1课题背景与意义
近年来，我国社会经济发展迅速，汽车保有量迅速增加从而使得交通流量快速增长，道路交通运输日益繁忙。但是因为车辆的增加和车辆和道路的管理况发展的不和谐，在管理工作中的深层矛盾越来越明显，因此道路上的事故频繁发生，使社会和国民的生命财产安全无法受到有效保障。据统计，中国历年交通事故死亡人数官方统计稳居世界第一，每年交通事故50万起，因交通事故死亡人数均超过10万人。近几年又频频发生的重大交通事故将交通安全问题又推向了高潮。造成交通事故的原因很多，有驾驶员主观因素导致的，也有汽车自身存在的一些驾驶问题。比如紧急制动时汽车会发生打滑，发生侧滑等问题，这都是交通事故发生的原因，为了增加人们的交通安全，人们有必要去解决这些问题。现代汽车都大量采用了电子控制系统，通过大量的传感器采集汽车运行的各种信号参数，处理后输入单片机，经过单片机程序的计算和判断后，再通过执行器实现各项功能的控制，车辆不同系统之间需要通过网络进行通讯，车辆在运用过程中也会与车外的系统进行通讯，例如，无线故障诊断，门禁系统和自动收费系统等等，这些装置都要用到信号采集与传输技术。
现如今，单片机已经在社会生活中得到了广泛应用。在汽车上的应用也很普遍。在汽车行驶过程中，我们为了更好了解汽车的行驶车况，我们需要对汽车的各种信号进行采集，例如发动机转速，发动机转速，燃油消耗情况，所以现在设计一个简单而又实用的信号采集与传输系统是很必要的。
1.2嵌入式数据采集系统的发展现状与趋势
数据采集系统是指将对温度、压力、流量、位移等物理量进行采集后、并转换成数字信号以后，计算机进行存储处理以后，再进行显示或打印的过程；像这样的系统，称之为数据采集系统[2]。在20 世纪50 年数据采集系统开始兴起，美国在1956 年首先研究出了用在军事斗争上的测试系统。该系统速度和灵活性都很高，可以完成许多传统方法不能完成的一些复杂数据的采集和测试任务，因此得到了许多人的认可。十年以后，在国外市场上到处可以看见成套的数据采集系统设备。再十年以后，随着微型计算机技术的发展，产生了数据采集器、显示仪表和计算机做成一体的数据采集系统。这使得嵌入式数据采集系统的有了一个好的开始。现如今随着计算机的普及应用，数据采集系统正在飞速的发展，通用数据采集与自动测试系统开始应运而生[2]。由于以前数据采集卡的安装很麻烦、容易被机箱内的环境干扰到，而且还受到计算机插槽数量和位置、中断资源的限制，不可能挂接很多设备[3]。因此，传统的数据采集系统在应用上受到很大限制。从20 世纪90 年代到现在，随着大规模集成电路技术的发展，开始出现了性能和可靠性都很高的单片机数据采集系统。这段时间并行数据传输采集系统向高速化、模块化和即插即用等方向发展，比较典型的系统有VXI ，PCI、PXI 总线系统等，总线宽度已经达到32位，可以以100MSPS的采样频率进行采样。与此同时串行总线数据采集系统向分布式系统结构和智能化两个方向发展，不断提高了可靠性[2]。在不久的将来，嵌入式数据采集系统的数据采集部分将朝着注重实时、多参数、高精度方向发展；数据存储部分朝着大容量、微型化、便携式方向发展；数据传输部分朝着多通讯方式、远距离数据传输方向发展[3]。因为嵌入式系统具有体积小、可靠性高、功能强、灵便等各种优点，而工业控制系统对可靠性、灵活性和实时性又有着很高的要求，因此考虑到工业控制系统的成本和经济效益，嵌入式系统在工业控制领域的应用将更加广泛。
1.3蓝牙技术的发展现状与趋势
Bluetooth代表蓝牙的英文名称，是在1998 年5 月由爱立信、IBM、英特尔、诺基亚、东芝等5 家公司合作制定的短距离无线通讯技术标准，其目的是实现最高数据传输为1 Mb/s(有效数据传输为721kb／s)、最大传输距离为10m 的无线通信[4]。蓝牙是一种开放的低成本、短距离无线连接技术[5]，近年来已经成为研究热点并获得了普遍的应用。它采取高速跳频技术，确保了链路的稳定，同时使干扰可能造成的影响变得很小，适用于存在大量噪声干扰的工业测试环境中。因为无线传输的是数字量，所以在通常的传输情况下没有误差，所以不会对系统的精确度有影响，而且可以用单芯片来实现，体积功耗都能达到很小的水平[6]。它可以用来在较短距离内代替目前多种线缆连接方案，穿透墙壁等障碍，通过统一的短距离无线链路，在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信[7]。基于上述各种优点，蓝牙技术在各种娱乐产品、无线局域网、汽车电子技术等方面受到了极大的欢迎。同时随着科技的发展，越来越多的操作系统支持蓝牙技术。未来的蓝牙芯片将更小、产品兼容性和抗干扰能力更强、传输距离更远，并且将会支持漫游功能[4]。本课题的无线发送模块采用蓝牙技术，并且为了方便设计和制作，选用市场上已经成熟的蓝牙模块，提供有效的无线通信距离。
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