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1、系统总体设计
1.1 显示部分
集中部分分立式仪表的功能，可显示发动机水温、变矩器油温、发动机机油压力、制动气压、燃油油位、电瓶电压及小时计等。为方便操作人员直观地观察仪表数据，采用弧形发光管来模拟传统仪表的指针显示形式，并使用报警灯闪烁的方式完成低油压报警、低制动气压报警、制动指示、充电指示、左右转向等显示功能。
1.2 I/O控制部分
包含8通道模拟量输入、3路光电隔离脉冲量输入、16通道光电隔离开关量输出、6通道PWM输出、8通道继电器开关量输出、8通道光电隔离开关量输出。
根据整机控制需求，增加独立散热控制、举升自动控制、超载控制等功能，此外系统尚留有足够的扩展空间。
2、硬件电路设计
2.1 电源模块是数字化监控系统的重要组成部分。工程机械工作环境恶劣，各种电磁干扰极为强烈，因此电源模块的设计，关系到系统的稳定性和可靠性。考虑到装载机电源部分浪涌电压较高，容易损坏电气系统的问题，选用LM2576作为主电源稳压芯片。该芯片工作频率53kHz、最高输入电压65V、最大输出电流3A，具有良好的温度特性和较高的工作效率。实际应用证明，该电源模块符合设计要求。
2.2 ATmega128相关电路设计
选用ATMEL公司的工业级8位增强型处理器――ATmega128，该处理器具有128kB的系统内可编程Flash、4kB的EEPROM、4kB的内部SRAM、6路PWM输出、8路10位ADC，2个具有预分频器和比较器功能的8/16位定时器/计数器，具有独立预分频器的实时时钟计数器，面向字节的2线接口（与I2C完全兼容），2个可变成的串行USART。系统时钟使用工业级有源晶体振荡器，上电复位电路使用具有漏极开路输出功能的专用复位芯片HT7027A。具体实现电路如图1所示。
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| 图1：ATmega128相关电路图 |
2.3 开关量输入模块设计
开关量输入模块用于外部输入操作和状态信号，应具有较好的抗干扰能力，考虑到输入信号幅度差异较大，设计了如图2所示的开关量输入模块。图中IN1端为开关量输入端，输入电压经过R4和R20构成的分压电路，与单片机数字输入端连接；为确保24V电平输入时不损坏单片机，采用D2和C6构成的限幅电路，使输入单片机的高电平信号幅度不超过4.3V，此外，C6还具有抑制外部窄脉冲干扰的作用。
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| 图2：开关量输入模块 |
2.4 PWM输出模块设计
电液比例控制阀在工程车辆中得到了日益广泛的使用，该控制阀需要采用PWM信号驱动，以实现较好的调节性能。设计中采用PWM专用驱动模块BTS32E2，以提高控制器的集成度，简化电路设计。
2.5 显示模块设计
显示模块负责接收控制板传输来的显示信息，该模块使用RS232通讯接口，通讯波特率为19200，8个数据位，设有校验位，1个停止位。显示部分使用了1片MEGA16单片机作为显示的管理与控制芯片，通过单片机控制专用显示芯片BC7281，使其按规定的图样显示控制板传输来的信息。显示器设置6个弧形发光管模拟表头，分别显示发动机水温、变矩器油温、发动机机油压力、制动气压、燃油油位和电瓶电压。数字显示发动机摩托小时计。
3、系统软件设计
3.1 总体设计
使用C语言作为编程语言，程序设计中遵循模块化设计原则，用户只要按应用需求调用相应的函数，就可完成所需要的动作。实际上各个模块之间可能需要一定的时序配合，所以在监控程序设计时按一定的规则来组织程序，遵循传统的程序设计方法，其程序结构如图3所示。
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| 图3：系统软件设计流程图 |
3.2 控制板与显示板间的通信协议
系统由LED图形数字显示板和数据采集控制板组成，显示板可取代原车载仪表片，所有器件均为固态器件，无运动部件，信号传输使用标准串行接口，便于设计和生产调试。通过设计显示板与采集控制板之间的通信协议，可实现显示板的标准化，适宜于在其它车辆设备上推广使用。以光带图形方式显示数据，符合驾驶员的读表习惯。
显示板由6个弧形指示仪表、2个线性指示仪表、1个6位数字显示器和1个7位状态指示器组成。弧形指示仪表由5段LED图形组成，线性只是仪表由10段LED图形组成，用于燃油等参数指示；数字显示器用于指示工程车辆的工作时间，最大计数值为99999.9h；状态位用于车辆的转向、工作状态等的指示，如相应的位为0，则指示位不亮或不闪烁，如为1则指示位亮或闪烁，闪烁频率为1Hz。
弧形显示数据位为LP5、LP6、LP7、LP8、LP9和LP10；线性指示器数据位为LP1、LP2、LP3和LP4，其中LP1和LP3组成1个显示器，LP2和LP4组成1个显示器；数字显示器由SEG1-SEG6组成；状态位指示器由LT1-LT7组成。信息层采用文本方式传送数据，便于使用标准终端设备如计算机等对
