硕士论文-机场扫雪车通信控制系统的设计与实现.pdf

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1、大连海事大学硕士学位论文机场扫雪车通信控制系统的设计与实现姓名：迟逢时申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：宋利民20090601摘要摘要随着科学技术的高速发展，通信技术、计算机技术和嵌入式技术相结合已经成为当今的主流技术趋势，并且在工业控制、医疗、电子通信、航海、航天航空等领域中不断的发展和扩大。本文采用通信技术和嵌入式技术相结合，创新的提出了扫雪车通信控制系统产品的设计方案并加以实施，填补了国内机场扫雪车通信链路的空白，对提高机场飞行保障服务的水平，具有相当的价值。本文以短距离无线通信理论为基础，以A T 9 1 S A M 7 S 6 4 作为核心控制单元，实现了系统的软硬件设

2、计。通过嵌入式软件编制相应的程序来实现扫雪车通信协议的数据流的解码、差错编码和其工作方式的控制。本课题来源于大连海事大学与大连周水子国际机场合作的项目。主要介绍了国内外的现状、课题研究的意义以及内容，同时对嵌入式操作系统和无线数据传输技术进行了研究，包括无线组网技术、操作系统移植、差错控制、串口通信技术等内容，另外对无线组网通信协议也做了一定的讨论。论文主要完成了如下内容的工作：(1)根据国内外机场除雪的现状，结合当代比较先进的无线数据传输技术，以嵌入式技术为核心搭建系统调度端和扫雪车车载端通信网络的硬件平台。(2)研究无线通信协议，采用嵌入式软件编程技术，把无线通信协议应用到实际中，从而完成

3、了扫雪车通信网的各项功能。(3)I-L C O S I I 操作系统的移植，对内核移植进行了重新配置，使它符合本系统的需求。同时研究外设驱动程序(即操作系统与访问设备的接口)。它通过编写具体的硬件读写控制函数来实现向操作系统提供硬件访问的功能。本系统技术先进，运行稳定，具有很好的实用性。经模拟和实地测试，达到了机场的需求，并且处于专利申请中。目前已经成功应用于大连周水子国际机场，取得了很好的效果。在国内处于领先地位，具有广阔的发展前景及开发价值。关键词：短距离无线通信；p C O S I I；通信协议；嵌入式软件A b s t r a o tA st h es c i e n c ea n d

4、t e c h n o l o g yd e v e l o p i n gf a s t,t h ec o m b i n a t i o no ft h ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y,t h ec o m p u t e rt e c h n o l o g ya n dt h ee m b e d d e dt e c h n o l o g ya r en o to n l yt h em a i nt r e n di nn o w a d a y s，b u ta l s oa r ed e v e l o p i n

5、ga n de x p a n d i n gg r e a t l yi nm a n yf i e l d ss u c h 雏t h ei n d u s t r i a lc o n t r o l，m e d i c a l，e l e c t r o n i ce o m m t m i c a t i o n,n a v i g a t i o n,a e r o s p a c ea n dS Oo n T h ed e s i g ns c h e m eo ft h eS U O W刚e e p e rc o m m u n i c a t i o nc o n t r o

6、 ls y s t e mi sw i d e l yp r o p o s e da n di m p l e m e n t e di nt h i sa r t i c l e I tn o to n l yf i l l st h es n o ws w e e p e rc o m m u n i c a t i o nl i n k sg a pi nd o m e s t i c,b u ta l s oc o n s i d e r a b l e sv a l u ea ti m p r o v i n gt h el e v e lo ft h ef l i g h tg

7、u a r a n t e es e r v i c eo ft h ea i r p o r t B a s e do nt h es h o r td i s t a n c ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt h e o r y,w i t hA T 9 1S A M 7 S“b e i n gt h ec e n t r a lc o n t r o lu n i t,t h ed e s i g no ft h es o f t w a r ea n dh a r d w a r ea r ei m p l e m e n t e d

8、i nt h i sa r t i c l e 1 1 l ed a t af l o wd e c o d e d，t h ee r r o rc o n t r o lc o d i n ga n dt h ew o r k i n gm o d ec o n t r o lo ft h es n o ws w e e p e r sc o m m u n i c a t i o np r o t o c o lc a nb ei m p l e m e n t e dt h r o u g ht h ee m b e d d e ds o f t w a r ep r o g r a m

9、 T h i ss u b j e c tc o m e sf r o mt h ep r o j e c td e v e l o p e db yD a l i a nM a r i t i m eU n i v e r s i t ya n dD a l i a nI n t e r n a t i o n a lA i r p o r t I tm a i n l yi n t r o d u c e st h ed o m e s t i ca n da b r o a ds t a t u sa tp r e s e n t,t h es i g n i f i c a n c e

10、a n dc o n t e n t so ft h i ss u b j e c t M e a n w h i l e,i ts t u d i e st h ee m b e d d e dO Sa n dt h ew i r e l e s st r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g yi n c l u d i n gt h ew i r e l e s sn e t w o r k i n gt e c h n o l o g y,t h et r a n s p l a n t a t i o no fO S，t h ee r r o rc

11、 o n t r o l，t h es e r i a lc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya n dS Oo n I ta l s om a k e ss o m ed i s c u s s i o na b o u tt h ew i r e l e s sn e t w o r k i n gc o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 T h ep a p e rm a i n l yf i n i s h e st h ew o r ka sf o l l o w s：(1)A c c o r

12、 d i n gt ot h es t a t u so ft h ed o m e s t i ca n da b r o a ds n o wr e m o v i n ga tp r e s e n t,b a s e do nt h ea d v a n c e dw i r e l e s sd a t at r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y,w i t ht h e 锾n b e d d e dt e c h n o l o g ya st h ec o r e，t h eh a r d w a r ep l a t f o r mo

13、 ft h es n o ws w e e p e r sc o m m u n i c a t i o nn e t w o r ki sb u i l t(2)S t u d y i n go nt h ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l，u s i n gt h ee m b M d e ds o f t w a r ep r o g r a m m i n gt e c h n o l o g y,t h ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o np r o t o c

14、 o li sa p p l i e di n t oo p e r a t i o na n da l lf u n c t i o n so ft h es n o ws w e e p e r s c o m m u n i c a t i o nn e t w o r kA b s t r a c ta r ci m p l e m e n t e d(3)T h et r a n s p l a n t a t i o no fI t C O S I IO S，t h et r a n s p l a n t a t i o no ft h ek e r n e li sr e c

15、o n f i g u r e d，S Oi tC a l lm e e tt h er e q u i r e m e n to ft h i ss y s t e m T h ed e s i g no ft h ep e r i p h e r a l sd r i v e r(t h ep o r t sb e t w e e nO Sa n da c c e s sd e v i c e s)I tC a np r o v i d eO Sw i t hh a r d w a r ea c c e s s i n gf u n c t i o n sb yp r o g r a m

16、m i n gh a r d w a r er e a d-w r i t ec o n t r o lf u n c t i O n s T h i ss y s t e mt e c h n o l o g yi sa d v a n c e d，s t a b l em r m i n ga n dp r a c t i c a l W i t hp l e n t yo fs i m u l a t i o na n df i e l dt e s t s，i tm e e t st h er e q u i r e m e n t so ft h ef u n c t i o n s

17、a n da p p l i e sp a t e n t,i ti su s e db yD a l i a nI n t e r n a t i o n a lA i r p o r t I tn o to n l yg a i n e sg o o dr e s u l t s，t a k e st h el e a d i n gp o s i t i o ni nd o m e s t i c，b u ta l s oh a sw i d e l yd e v e l o p m e n tp r o s p e c t s K e yW o r d s：S h o r td i s

18、 t a n c ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n；U C O S-H；C o m m u n i c a t i o np r o t o c o l；E m b e d d e ds o f t w a r e大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成硕士学位论文!扭扬塑雪奎垣堡控剑丕统笪遮迁墨塞理：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未

19、公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到 中国优秀博硕士学位论文全文数据库(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、卫蛆，一蛆地同L眨roiLOK，lHrpU渤枞目H妙第4 章A T 9 1 S A M T S 6 4 微处理器及

20、其开发环境的介绍O SC P UA S 文件的移植需要对处理器的寄存器进行操作，所以必须用汇编语言来编写。这个文件的实现集中体现了所要移植到处理器的体系结构和t t C O S I I的移植原理。它包括4 个函数：O S S t a r t H i g h R d y()、O S C t x S w()、O S I n t C t x S w()和O S T i c k I S R()。O S S t a r t H i g h R d y()函数是在O S S t a r t()多任务启动后，负责从最高优先级任务的T C B 控制块中获得该任务的堆栈指针S P，通过S P 依次将C P U

21、现场恢复，这时系统就将控制权交给用户创建的该任务进程，直到该任务被阻塞或者被其他更高优先级的任务抢占C P U。该函数仅在多任务启动时被执行一次，即执行最高优先级任务，之后，多任务的调度和切换由以下函数实现。O S C 坟S w()函数是完成任务级的上下文切换，当任务因为被阻塞而主动请求C P U 调度时被执行，由于此时的任务切换在非异常模式下进行，因此区别于中断级别的任务切换。它的工作是先将当前任务的C P U 现场保存到该任务堆栈中，然后获得最高优先级任务的堆栈指针，从该堆栈中恢复此任务的C P U 现场，使之继续执行。这样就完成了一次任务切换。O S I n t C t x S w(1

22、函数是完成中断级的任务切换，在时钟中断I S R 中发现有高优先级任务等待的时钟信号到来，则在中断退出后并不返回被中断任务，而是直接调度就绪的高优先级任务执行，从而能够尽快地让高优先级的任务得到响应，保证系统的实时性能。O S T i c k I S R()函数是时钟中断处理函数，主要负责处理时钟中断，调用系统实现的O S T i m e T i c k()函数，如果有等待时钟信号的高优先级任务，则需要在中断级别上调度其执行。4 3A T 9 1 S A M 7 S 6 4 开发工具(K e iIu V i S i o n 3)4 3 1K e Iu V iS io n 3 描述K c i l

23、S o R w a r e 公司推出的u V i s i o n 3 是一款可用于多种M C U 的集成开发环境(I D E)，该I D E 同时也是P K 5 1 及其它开发套件的一个重要组件。除增加了源代码、功能导航器、模板编辑以及改进的搜索功能外，u V i s i o n 3 还提供了一个配置向导功能，加速了启动代码和配置文件的生成。此外其内置的仿真器可模拟目标M C U，机场扫雪车通信控制系统的设计与实现包括指令集、片上外围设备及外部信号等。u V i s i o n 3 提供逻辑分析仪，可监控基于M C UI O 引脚和外设状态变化下的程序变量。u V i s i o n 3 是一

24、个集成的软件开发平台，包括全功能编辑器、项目管理器、程序生成工具和环境控制，当用户使用u V i s i o n 3 时就不再需要学习任何一个工具的命令语句，u V i s i o n 3 提供以下特性可加速用户的嵌入式应用开发【3 7】：(1)标准W i n d o w s 用户界面；(2)所有环境的对话框和开发工具设置；(3)多文件编辑能力；“)用户可自定义密码序列的全功能编辑器；(5)将外部程序加入下拉式菜单的应用管理器；(6)创建和保存项目的项目管理器；(7)从项目中建立目标程序的集成程序生成工具；(8)支持A R M 的编写与编译、仿真；4 3 2 软件开发流程使用K e i lS

25、o f t w a r e 工具时，项目开发流程和其它软件开发项目的流程极其相似，其开发流程如下所示：(1)创建一个项目从器件库中选择目标器件配置工具设置；(2)用C 语言创建源程序；(3)用项目管理器生成你的应用；(4)修改源程序中的错误；(5)测试连接应用；4 3 3 操作步骤第一步：完成K e i lu V i s i o n 3 的安装。K e i lu V i s i o n 3 软件可以从U L I N K 仿真器产品光盘或者K e i l 网站矾删k e i l t o m获取安装文件(目前最新安装版本为M D K 3 0 3 B e t a 2 E X E)，双击执行，根据界面

26、安装向导的提示，完成安装。假设安装在D：K e i l 目录下。第4 章A T 9 1S A M 7 S 6 4 微处理器及其开发环境的介绍第二步：设置编译器打开K e i lu V i s i o n 3(关闭所有工程文件)，从P r o j e c t-)C o m p o n e n t s，E n v i r o n m e n t，B o o k s，进入编译器设置界面。K e i lu V i s i o n 3 目前支持K e i lCA R M、R e a l V i e w 和G N UG C C3 种编译器。我们使用R e a l V i e w 编译器。注意：编译器设置完

27、毕后，不可随意更改。第三步：创建工程K e i l 不能直接对每个单个的C 语言源程序进行处理，还必须选择单片机型号，确定编译、汇编、连接的参数；指定调试的方式；而且一些项目中往往有多个文件，为管理和使用方便，K e i l 使用工程(P r o j e c t)这一概念，将这些参数设置和所需要的所以文件都加在一个工程中，只能对工程而不能对单一的源程序进行编译和连接等操作。点击“P r o j e c t-)N e wP r o j e c t 菜单，出现对话框，要求给将要建立的工程起一个名字，不需要输入扩展名。点击“保存 按钮。这个对话框要求选择目标C P U(即所用的芯片型号)，K e i

28、 l 支持的C P U 很多，例如选择A t m e l 公司的A T 9 1 S A M 7 S 6 4芯片。点击A T M E L 前面的“+”，展开该层，点击其中的型号，然后点击“确定按钮，回到主窗口。第四步：新创建的文件点击F i l e&N e w 选项或快捷键，将弹出一个空白的页面。在这个窗口里输入源程序，注意大小写及每行后的分号，不要错输入及漏输入。输入完毕后，选择“F i l e s-)S a v e 弦，给这个文件取名保存，取名字的时候必须加上扩展名，一般C语言程序均以“c 为扩展名，保存文件。这时将弹出如图4 8 所示的对话框。在图4 8 的对话框中输入需要创建的工程文件名

29、称和扩展名如：e f s c，然后点击“保存(s)，这时新的文件已成功创建。创建文件后还需要将文件添加到当前工程。机场扫雪车通信控制系统的设计与实现图48 保存文件图F i g4 8 T h e f i l es a v i n g 口砷h第五步：添加文件在工程窗口的文件页中，出现了“T a f g e t l”，前面有。+”，点击“+”展开，可以看到下一层的“S o u r c eG r o u p l”，这时的工程还是一个空工程，里面什么文件也没有，需要手动把刚才编写好的源程序加入，点击 S o u r c oC r r o u p l”使其反白显示，然后，点击鼠标右键，出现一个下拉菜单，

30、选中其中的“A d d f i l e t o G r o u pS o u r c eG r o u p l”出现一个对话框，要求寻找源文件。双击c 文件，将文件加入项目注意在文件加入项目后，该对话框并不消失，等待继续加入其它文件，如在双击一次相同文件，会出现文件已经存在，点击“C l o s e”，即可返回主接口，返回后，点击“S o t t r c eC”o u p l”前的加号，文件已在其中。双击文件名，即打开该源程序。如图49 所示。第4 章A T g l S A M T S 6 4 微处理器及其开发环境的介绍图49 锈加文件圉F i g4 9 T h e f i l ea d d

31、i t i o ng r a p h第六步：编译链接工程程序代码编写完成后需要编译链接生成目标代码，然后进行硬件调试或模拟仿真。编译目标代码可以点击P r o j e c t-)B u i l d t a r g e t 或键盘的快捷键F 7。机场扫雪车通信控制系统的设计与实现第5 章机场扫雪车通信控制系统的总体设计方案5 1 系统的总体设计与功能的划分该系统的总体方案主要包括两个部分：调度端和扫雪车端。然后通过无线数传模块J Z 8 7 5 组成无线通信网络。调度端是以A T 9 1 S A M 7 S 6 4 即A R M 7 为核心，通过嵌入式软件编制通信协议，将6 辆扫雪车以及它们的工

32、作方式分配不同的编号，这样控制中心人员就可以通过控制调度端的功能选择键盘上面的按键控制6 辆扫雪车以及它们的工作方式。接收部分采用A T 9 1 S A M 7 S 6 4 单片机为核心进行嵌入式软件编程，将接收到的信息利用高清晰的汉字点阵显示出来，这样驾驶员就可以灵活地控制扫雪车的工作方式，实现控制中心与扫雪车之间的无线数据通信。本系统按功能可分为六个模块：发射模块、接收模块、电源控制模块、功能选择键盘模块、L C D 和点阵显示模块。其框图如图5 1 和5 2 所示。图5 1 调度端总体框图F i g 5 1T h ed i s p a t c h i n gt e r m s _ a d

33、 i a g r a m第5 章机场扫雪车通信控制系统的总体设计方案图5 2 扫雪车车载端总体框图F i g 5 2T h ev e h i c l et e r m i n a lo f t h es r l o ws w e e p e rd i a g r a m整个扫雪车通信系统的运行与控制主要由高性能A R M 7 单片机A T 9 1S A M 7 S 6 4 完成，其它的模块协同单片机共同工作。整个系统主要包括以下几个方面：(1)单片机A T 9 1 S A M 7 S 6 4：即M C U，它是整个系统的中央处理单元，是最为核心的部分，(包括发送模块和接收模块)。第4 章已经对

34、其结构及功能进行了详细的介绍，其它部分也都是与A T 9 1 S A M 7 S 6 4 单片机相连接并由其进行控制。(2)电源转换部分：本系统(包括调度端和扫雪车车载端)采用蓄电池供电0 2 v)，通过L M 2 5 7 6 稳压集成电路给整个系统提供稳定的电压，其中主控M C U、M A X 3 2 3 2 需要3 3 V；J Z 8 7 5、W G M 1 2 8 6 3 K 3、点阵显示模块需要5 V，所以本设计利用L M l l l 7系列芯片实现不同电压的转换。(3)键盘部分：利用按键组成4*5 的键盘，类似于电话的键盘，分别给6 辆扫雪车车辆以及7 种工作状态进行编号。(4)显示

35、部分：调度端是利用1 2 8 6 4 的W G M 1 2 8 6 3 K 3 显示扫雪车的车辆编号、工作状态以及司机是否确认命令等信息。扫雪车车载端是利用一种3 2 1 6 的高清晰度的汉字点阵显示扫雪车的工作状态，类似于大连火车站收盘显示的大屏幕。这样驾驶员就可以灵活地控制扫雪车的工作方式，以免出现错误操作，提高除雪的效率。(5)无线通信：调度端和6 辆扫雪车的车载端利用无线数传模块J Z 8 7 5 组成的简单的无线通信网络。但是J Z 8 7 5 是R S 2 3 2 电平，而M C U 是T T L 电平，需要进行电平转换。采用M A X 3 2 3 2 芯片，它作为R S 2 3

36、2 收发器，3 3 V 供电，仅需外接几个0 1 u F电容即可实现电平转换。从而实现调度端与扫雪车之间的无线数据通信。机场扫雪车通信控制系统的设计与实现5 1 1 电源转换本项目中调度端和扫雪车车载端的电源转换可以分两个部分：(1)1 2 V 5 V 转换：采用L M 2 5 7 6 系列开关稳压集成电路，它是线性三端稳压器件(如7 8 x x 系列端稳压集成电路)的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为M C U 的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。不仅可以提高稳压电源的工作效率，减少能源损耗，减少对M C U 的热损害，而且可减少外部交流电压大幅波动

37、对M C U 的干扰，同时可降低经电源串入的高频干扰，这对保障M C U 的安全和可靠运行能起到事半功倍的作用。L M 2 5 7 6 系列包括L M 2 5 7 6(最高输入电压4 0 V)及L M 2 5 7 6 H V(最高输入电压6 0 二个系列。各系列产品均提供有3 3 V(-3 3 v)、5 v(5 O v)、1 2 V(-1 2 v)、1 5 V(一1 5 V)及可调(A t)J)等多种数值。此外，该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚。它的主要特性如下1 3 8 1-最大输出电流：3 A；最高输入电压：L M 2 5 7 6 为4 0 V，L M 2 5 7 6 H V 为6 0

38、 V；输出电压：3 3 V、5 V、1 2 V、15 V 和可调O J)等可选；振动频率：5 2 k H z；转换效率：7 5,-,8 8(不同电压输出时的效率不同)；控制方式：P W M；工作温度范围：_ 4 0+1 2 5 C I 作模式；低功耗正常两种模式可外部控制；此电路设计如图5 3 所示。电源的输入电压范围为7 4 0 V，经过L M 2 5 7 6 后输出电压为5 V，误差范围为士2。其中引脚5 控制L M 2 5 7 6 的开关，本系统接低电平，使L M 2 5 7 6 一直处于开启状态。L l、C 1 组成L C 滤波器来减少电源部分的电压纹波和噪声的干扰。C 2、C 3、C

39、 5、C 6 也是滤波作用。L 2、C 2 与L M 2 5 7 6 内部的B U C K 转换器有关，起到储能加滤波的作用。二极管D 1 是肖特基型二极管，起到续流的作用，它具有开关速度快、正向压降低、反向恢复时间短的特点。第5 章机场扫雪车通信控制系统的总体设计方案j 7图5 31 2 V-5 V 转换图F i g 5 3T h e1 2 V-5 Vc o n v m i o ng r a p h、圆(2)5 V 3 3 V 转换：电路如图5 4 所示。L M l l l 7 3 3 是L M l l l 7 系列的电压调整器中的一种，它具有稳定性好、功耗低的特点，能提供8 0 0 m A

40、 电流，可以将5 V 的电压稳压为3 3 V，给系统M C U 和M A X 3 2 3 2 供电。在常温下，L M l11 7 系列芯片输出电压的误差仅为4-1，精确度非常高【3 9 1，满足设计的要求。c 7t U F，1图5 45 V-3 3 V 转换图F i g 5 AT h e5 V 3 3 Vc o n v e r s i o ng r a p h5 1 2 键盘部分键盘部分电路如图5 5 所示。机场扫雪车通信控制系统的设计与实现鬻篓。啊蝌2 3一獬懈s AD 蟹6S e 窖B2 4】P H 1 4,8S BD s e 庐1】H 4 1 4 8S CD 科r e a d2町】1 噜

41、1,1 4 8s DD 珏3S e g E7。、D 毽2,s e g F8oD 瓣 船鐾G岱oO，、D i 0 0 划“5S c Ie0S O AV C C8一甜f t 7 2 9 01 4S C l o S C 2B旦嚣IIzP1严，N To S C l1 7陋一G N DI R e s e t1 5口猢车，一L _砀l I 砑P=五G 瑚一l lWT 只辨 德激t i 4 7 铲氆1：y lI X)1r l v l 尹电列Llkk耋；咭翌声一舻一p一p45L=口照府-l J 了一一炉一舻一舻7一8口艇E蛆商口口口一舻一舻一舻I 匹YK E y_ c 1 一工1 _ 一旦声p 扩一矿p 舻菩

42、蕊)a协钧辑图5 5 键盘部分图F i g 5 5T h ek e y b o a r dg r a p h本系统设计一个4 行5 列的键盘，S A S D 为行信号，D O D 3 列信号；下面的表5 1说明本系统按键的功能利用Z L G 7 2 9 0 来读取键值。其与微控制器的接口形式是1 2 C 串行总线，只需要两根信号线组成，一根是串行数据线S D A，另一根是串行时钟线S C L，这样可以节省微控制器的I O 口。当某个键被按下，Z L G 7 2 9 0 的I N T 引脚会产生一个低电平的中断请求信号，微控制器A T 9 1 S A M 7 S 6 4 从键值寄存器K e y

43、中读取相应的键值后，中断信号就会自动撤销。第5 章机场扫雪车通信控制系统的总体设计方案表5 I 键值及其功能表T a b 5 IT h ek e yv a l u ea n df u n c t i o nt a b l e行列D OD 1D 2D 3D 4N CN CN CS A键值(1 6 进制)0 10 20 30 40 50 60 70 8功能左转K E YN 0 7N 0 4N 0 1N U L LN U L LN U L LS B键值(1 6 进制)0 90 A0 B0 C0 D0 EO F1 0功能前进N o ON 0 8N 0 5N 0 2N U L LN U L LN U L

44、 LS C键值(1 6 进制)1 11 21 31 41 51 61 71 8功能减速K E YN 0 9N 0 6N 0 3N U 乙LN U L LN U L LS D键值(1 6 进制)1 9I A1 Bl CI DI EI F2 0功能右转O K加速收工停止N U L LN U L LN U L L5 1 3 显示部分本设计的显示模块有两个部分：第一部分：调度端采用深圳市精锐通实业有限公司生产的W G M 1 2 8 6 3 K 3，具有体积小、耗能低的优点，同时也方便调度端的指挥人员随时了解和指挥扫雪车的工作方式和工作状态。W G M 1 2 8 6 4 K 3 是一种图形点阵液晶显

45、示模块，主要由行驱动器、列驱动器及1 2 8 X 6 4 点阵液晶显示器组成。可完成图形和汉字显示，符合本设计的要求。W G M 1 2 8 6 3 K 3 接1 3 采用串行控制方式，仅需两根线串行数据端(S I D)、串行时钟端(S C L K)就可完成显示功能。它的主要技术参数和性甜删：(1)电源(V D D)：+5 V；(2)显示内容：1 2 8(列)X 6 4(行)点，全屏幕点阵；(3)七种指令，I C 内带8 1 3 9 个1 6 x 1 6 点阵中文字库，1 2 6 个1 6 x 8 字母符号，并提供4 个1 6 x 1 6 点阵的自定义字功能；(4)占空比(D U T Y)：1

46、 3 2：(5)工作温度：-2 0+7 0，存储温度：一3 0+8 5；(6)模块工作电流约为3 m A(5 V)，背光工作电流约为4 0 m A(5 V)；机场扫雪车通信控制系统的设计与实现L C D 需六个接口就工作，其中三极管起开关作用，增加驱动能力。如图5 6 所示。1 F图5 6L C D 接口图F i g 5 6L C Di n t e r f a c eg r a p h第二部分：扫雪车车载端利用3 2 x 1 6 的汉字点阵的串行方式显示，这种方式可同日显示2 个1 6 x 1 6 点阵汉字或4 个1 6 x 8 点阵的汉字、字符或数字。点阵显示屏每个单元由8 x 8 点阵L

47、E D 显示模块、行信号选择译码器7 4 H C l 3 8、驱动器7 4 H C 2 4 5、数据移位寄存器7 4 H C 5 9 5 和行驱动器组成，如图5 7 所示，而图5 8 为点阵模块与M C U 的接口。单元显示屏可以接收控制器(主控制电路板)或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传送到下一级显示模块单元中，因此显示屏可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的内容。它具有亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定的优点。并且能在低温环境下正常工作(4 0+8 0)，非常适合本设计的要求

48、。*7。!z7 一：；“w”*t w；?“：n；。w：，zi，。：V t；移位寄存器：”7 4 H C 5 9 5A T 9 1S A M 7 S 6 4氏驱动器微处理器乙7 4 H C 2 4 57：爿7 髑4 H C 器1 3l 酬?器、剧撮图5 7 串行方式显示逻辑结构框图F i g 5 7T h el o g i c a ls t r u c t u r ed i a g r a mo fs e r i a lm o d ed i s p l a y第5 章机场扫雪车通信控制系统的总体设计方案基于以上的点阵显示屏的驱动研究，我们采用液晶屏点阵生成器Z i m ov 2 1 来提取2 个

49、1 6 x 1 6 汉字字模(包括：前进、停止、左转、右转、加速、减速、收工等扫雪车的工作方式)，即文字输入完毕后，用C t r l+E n t e r 结束就可以得到字模。取模原则：以字节为单位，若不符合8 的倍数时，补足位数。然后通过嵌入式软件编程调用这些字模即可在点阵显示屏上高清晰度的显示汉字。l23S67曩9 O I谨韬社惦 6图5 8 点阵接口图F i g 5 8L a t t i c ei n t e r f a c eg r a p h5 1 4 串口通信串口连接部分的电路设计图如图5 9 所示。鼍F图5，9 串口连接图F i g 5 9T h e$o r i a lc o n

50、n e c t i o ng r a p h机场扫雪车通信控制系统的设计与实现本设计采用的是M A X 3 2 3 2 实现T T L-2 3 2 电平转换(处理器A T 9 1 S A M 7 S 6 4 提供的是T T L 电平，而J Z 8 7 5 是2 3 2 电平，因此需要通过M A X 3 2 3 2 进行T T L-2 3 2 电平转换)。它是M A X 2 3 2 的改进型，供电的电压是3 3 V，具有高性能、低功耗、+1 5 k V 静电保护(E S D)的性能。只需外接4 个o 1 u F 电容即可完成从1 T L 电平到2 3 2 电平的转换，简单易实现。这个芯片的数据信