外文翻译--基于嵌入式实时操作系统的工程机械智能显示仪的研究 中文版【优秀】

本科生毕业设计（论文） 外文翻译 姓 名： 学 号： 培 养 单 位： 机械科学与工程学院 专 业： 机械工程及自动化 指 导 教 师： 1 第八次国际电子测量与仪器会议 0 基于嵌入式实时操作系统的工程机械智能显示仪的研究 许川佩 李贽 胡淙 王伟 (中国桂林 ,桂林电子科技大学电子工程系， 541004) 摘要 : 将 智能轮式装载机作为一个 参考 实例，本文 致力于 嵌入式实时操作系统 在 工程机械智能显示工具 上应用 的研究。嵌入式实时操作系统结构的软 硬件技术 在现在 均以 完善和 成熟。 嵌入式实时操作 系统以 把实时运行 的 C/统作为其软件平台 ， 通过 、控制 和管理。 关键词： 嵌入式系统； C/ 线 ;显示仪表。 1. 导言 工程机械显示仪表是驾驶者和工程机械 之间 进行信息交流的重要桥梁，同时严重关乎工程机械的安全 性 和经济性。近年来，随着工程机械电子技术发展，应用在工程机械上的信息显示仪表 种类 不断增加。越来越多的传统的机械组合指示仪器无法满足工程机械 信息显示的 实际需要。特别是，随着 计算机，微型电子和不同类型的现场总线通信的广泛应用，把嵌入式微处理器作为智能数字显示的核心将是工程机械仪器开发一个必然的趋势。本文结合了实时嵌入式技术， 线技术，触摸屏技术和 位技术来适应建筑机械液晶显示器的需要，并以轮式装载机为研究对象，来研究用于建筑机械中的智能显示工具。 2. 体系结构 该智能显示仪表的内部构成有：电源模块， 晶显示模块，机械键盘模块， 位模块，照明补充采样模块， 线通信接口模块和语音警报模块等等。如下面图 1所示： 2 图 1智能显示仪表系统的结构 体系 电源模块采用满足车辆控制噪音，并且满足输出主控制器模块和液晶模块需求的 +24V 电源。电源可以转换为 + 和 +5 伏电压以供 的其它 模块使用。 展程序和数据存储器，复位芯片等，这是嵌入式实时操作系统的硬件 基础 平台。液晶显示模块是人机通过 线对轮式装载机进行状态信息交流的界面。机械键盘和触摸屏模块用来实现及时控制和检测轮式装载机的所有状态。 通过 的显示仪表。显示仪表将这些信 息传输给主控制器以方便 主控制器 及时控制轮式装载机。此外，长途监控中心还可以通过 轮式装载机工作环境的光线不足时，为了方便操作控制，照明补充采样模块将自动打开一个补充光源，使得工作环境的光强度增加，从而满足轮式装载机所要求的光线强度。 显示仪表和装载机主控制器之间连接的重要桥梁。该显示仪表仅通过 线通信来显示整个轮式装载机的各种操作参数和数据，并通过连接显示仪表和主控器的 线来实现对控制轮式装载机进行相应功能的操作。当轮式装载机工作时遇到故障， 显示仪表可以通过语音报警系统，迅速发出警报来通知操作者及时处理这些故障，以避免更大的经济损失。 3 基于硬件功能平台的基础之上的嵌入式系统软件，可以实现轮式装载机智能液晶显示器和轮式装载机的主控制器之间进行的数据 进行 互动。 3. 系统硬件设计 显示仪表用来显示 、 检测 、 处理和控制轮式装载机的主控制器通过 作参数 参数。根据智能显示仪表的职能 要求 ，我们可以把它分为以下几个模块来设计： 1) 括了 ; 2) 按键收集电路 ; 3) 触摸屏模块 ; 4) 电源加工模块 ; 5) 6) 液晶接口控制电路 ; 7) 语音芯片控制电路； 8) 区分改变电路等。 系统硬件示意图如下面的图 2所示： 图 2硬件系统电路 根据该系统的硬件平台系统，可以把 4 1) 使用 块的 1口进行输入（ ; 2) 利用 2个机械按键的取样，； 3) 使用两个输入、输出端口来实现开关投入（左右转向信号灯） ; 4) 利用芯片上的 5) 用片上 制器 ; 6) 利用 7) 数据存储器和程序存储器扩展接口（ 8) 晶振荡器 时钟输入，复位信号，电源针等。 由于 作在 压下，为了避免进行多级转化，系统采用 2 片由赛普拉斯公司生产的 片来扩展系统的外部储存空间。 一种工作在 64 16位的静态 为了适应 满足低功耗消费的特点， 我们选择由德州仪器公司的 为 线的收发器。它是一种 V 混合电压的 线设备。这种收发器有 以下特征：信号传输速率可以达到 1 （信号的距离可以达到 40米），并能够维持相当低的电流。因此，它被用在相当理想的低耗情况下。在设计使用 线收发器来传输智能轮式装载机的显示仪表和主控制器之间的信息。 在设计当中，考虑到还要实现和控制头部和尾部刮雨器 的刮雨动作 ，和前部和尾部灯，前大灯 的开启关闭动作、 喷雨器 的动作、 小灯，工作泵，停车系统，即发信息，报警信息，轮式装载机的主控制菜单等等功能，所以这个系统中的 12个机械按键作成为轮式装载机显示仪和控制器之间进行人 经过全面的评估 ，深圳市亮晶科技有限公司的产品 7是一款适合中文 以 及英文书写和制图点矩阵型 5 液晶显示模块，蓝色背光，包括：建立在 512K 字节基础上的的光盘字形代码，可以显示汉字，数字字符，英文字母，日本字，欧洲的字母等，包括建立在第二基础之上显示内存。 在字体部分，它可以直接接受并显示标准汉字编码，而不需要输入制图模式去转换生成汉字。它可以减少很多 很多 微处理器时间，提高液晶显示器的工作效率。 它不但支持 4/8的 6800/8080 单片机接口，其中建立在 8*8键盘扫描图扫描 ， 更可以支持 支持屏幕横向和纵向的卷曲，内部 512字节的 要求，可以提供中文和英文字符的调整 ， 并且内部 10字节的 于存在这些优势，所以我们使用了 利用其触摸屏功能来实现设计中计划的触摸屏功能。 当 0兆赫的情况下，可能导致 控制器 功能混乱，因为到目前为止， 虑到上述原因， 选为连接到液晶显示器数据端口 数据线，利用 O 口作为液晶定时控制线来控制 液晶屏。虽然它的速度是缓慢的，但是它可以保证系统的稳定运行 和 功能的安全实现。 4. 软件设计系统 任务的安排和优先顺序要基于功能的要求。功能显示所需要的显示仪表，应满足以下给出的特点： 1 它应该获得实时数据，故障信息，提醒消息，与车轮装载机主控制器的短时交流讯息，然后显示在液晶显示器上 ； 2 机械键盘的按键样片 ; 控制的主要控制器根据不同的击键信息进行相应的操作的控制 ； 3 一个 道的样板。样品 1 通道模拟 能的价值，这就是说，它可以进行弥、检测和补集光：当装载机车内光线不够的时候，车内的灯是可 以自动打开 ； 4 触摸屏信息收集。触摸屏功能，而不是机械键盘，能够更好的促进驱动程序来操作控制 系统； 5 据轮式装载机运营者的运行信息，当决定要转向的时候，伴随着装载机的转向 ，系统 应该打 6 亮相应的转向灯 ； 6 根据驾驶者操作，控制命令分别送到了轮式装载机的主要的控制器和执行部分来完成相应的操作 。 例如：开灯，刮雨器的清除雨水，刹车等，然后显示仪表接收到这些信息 的反馈 、显示这些数据 ，因此就把这些信息反馈给 了 执行实施的操作者。 7 系统 通过显示仪和 且根据需要把信息储存 在主控制器当中。 任务 4 ，系统初始化包括系统时钟的启动，系统初始化，按键获取程序的初始化 ，触摸屏 功能的初始化，故障信息表指针的初始，语音报警功能的初始化。 C/时钟被实时时钟所打断，但是 2407 芯片没有这种计时器，所以应使用一般计时器 完成。以下建议应注意： 1 清除 2 计时器应优先从最高工作地段开始，如果它在 ）开始前启动时，系统将会崩溃。键盘模块和触摸屏的的功能直接影响到后续操作，并且故障信息表会影响到接下来的故障显示。如果警报系统被开启， 它将会给出轮式装载机出错的第一次语音障碍警报。所有的这些都属于初始化的一部分，应该在其他任务开始前需要启动，因此我们将他们组合为一个整体任务。 任务 5 ， 果显示仪表与主控制器通畅的连接在一起，显示器将立即获得主控制器的各种参数，并且在液晶显示器上动态的显示处理过程的数据。原因如下面的所揭示：访问和主控制器数据的实时更新对操作者来说很重要。操作者必须及时的得到机器的状况。因此 以我们把它作为开放时钟的唯一任务。 任务 6 ，照明补充模块。当轮式装 载机的工作在光线暗淡不够或在黑暗的情况下， 48个二极管就会自动打开，来帮助操作者改善环境的光线强度。在任务结束时会发出一个警报。轮式装载机通常工作在光线暗淡的恶劣环境下，所以我们把任务 6作为一个独立的模块并优先运行。 7 任务 7 ，键盘区分的任务。这个任务将按键模样品化，并根据不同的按键触发不同的显示功能和任务。我们利用此项一个独立的模块任务来实现人机交流。 任务 8 ，触摸屏的任务。这项任务和任务 7有些类似。我们利用此项一个独立的模块任务来实现人机交流。它甚至可以替代任务 7。 任务 9，区分转向灯那个打开的任务。 这项功能可以用来辨别轮式装载机的转向，并且在触摸屏上显示相应的符号。我们把这项任务作为一个独立的模块。 任务 13 ，其他职能工作的主要预期界面和工作泵监测接口。它包括轮式装载机的控制和显示各种按键。我们把这项任务作为一个独立的模块。 任务 15 ，界面重新规划的任务。根据各种实际行为，这部分的职能用来决定接口是否需要改变。我们把这项任务作为一个独立的模块。 任务 16 ， 收集轮式装载机的经度和纬度的信息并发送给主控制器。如果远程监控是必要的，这些信息通过基于 送到远 程监控器上。车辆的实时位置信息将显示在电子地图上。我们把这项任务作为一项独立的模块。 任务 17 ， 断闪烁的发光二极管显示出该系统运转正常。它不属于必要的职能。因此作为一个独立的模块，它可以添加一些实时控制系统不必要的附属功能来显示一些对我们很重要的信息。 5 . 系统显示仪的测验结果 深圳辉煌公司的产品 7据其使用的工作规模，我们可以将显示接口分成几个部分。左边和右边都是触摸屏的关键领域，中间部分 则被用来 显示液力变矩器中油液温度 和冷却水的温度，以及石油压力表来显示引擎中的油压。其中，拨号使用算法绘制循环，而该指数使用动态线。当电压达到 14显示框图。每个区块图标均表示 2V ，并在正常范围内的电压源是从 24伏到 采用小数制度， 8 以表明油位的高度，其中 表 0 100 。 根据显示仪器接口中的说明自来水的水位，当前的作业时间，装载机连续作业时间和总的工作时间。液晶显示器的底部可以立即显示并传送的信息。当主控制器发送给显示器一个信息的时候，这个信 息会立即显示在该地区。驾驶者通过用手指触摸 “确定 ”来处理接收到的信息。如国不处理接收到的信息，操作者可以触摸 “下一页 ”来取消接收到信息的界面，并且清空显示。例如雨刷有四个工作情况，这就是快 间歇 且雨刷可以自转 360的圆。前大灯和尾灯的工作情况，如打开和关闭之间可以相互循环切换。前照灯的工作情况可分为大灯上梁和大灯低梁 ;当轮式装载机转弯的时候， 到转向过程结束。 下面的 图 3显示了现实的结果显示： 图 3显示仪在该系统的结果显示 6. 结论 与过去的建筑机械检测工具相 比较，这种设计方案已经讨论和制定 了 智能显示仪器系统。该系统首次结合了 并且 应用 了 以下各项技术：嵌入式结构系统，图形和字符 可以 混合显示的液晶显示器，用户自定义显示仪，以及线技术。这是正是传统工程机械显示仪 器 的理想的替代品，它拥有 9 数字显示和智能显示 的 方法和系统。虽然本文的研 究 基于轮式装载机，但是它可以被移植并应用到其他工程机械产品之上。 利用 现代电子设计技术，理论和设计可以使这种技术实现广泛的扩展和移植。 参考 1 刘和平 北京航空航天大学， 2 嵌入式实时操作系统 C/二版）邵贝贝等译 中国电力出版社， 3 嵌入式系统的实时概念 北京航空航天大学， 4 王潞钢 2000 程序员高手进阶 机械工业出版社 ， 5 任伟 王宏利 基于 第四次虚拟现实技术及其应用工业的国际会议， 2004， 者简历 许川佩：许川佩女 士（ 1968-）是桂林电子科技大学电机工程系的教授及博士，她的研究方向是嵌入式系统的研究及应用。