单片机的油耗传感器数据采集系统的设计
1引言 1
2 油耗传感器 1
2.1 油耗传感器的结构原理 1
2.2 流量计算 2
2.3 油耗传感器的信号输出 2
3 设计方案 2
3.1 系统功能要求 2
3.2 方案论证 2
3.3 系统电路图 3
4 硬件系统 4
4.1 单片机的硬件结构 4
4.1.1 中央处理器CPU 4
4.1.2 程序存储器ROM 5
4.1.3 数据存储器RAM 5
4.1.4 各种I/O端口 5
4.1.5 时钟电路 5
4.1.5 中断系统 5
4.2 AT89S51单片机 5
4.2.1 AT89S51单片机管脚说明 5
4.3 液晶显示模块 8
4.3.1 LCM12864ZK液晶屏 8
4.3.2 LCM12864ZK引脚功 8
4.3.３AT89S51单片机与液晶模块接口 8
4.4 时钟芯片模块 9
4.4.1 时钟芯片DS1302的介绍 9
4.4.2 引脚功能及结构 9
4.4.3 DS1302读/写时序 10
4.4.4 AT89S51单片机与DS1302接口及编程 10
4.5 串口通信模块 10
4.5.1 波特率及其选择 11
4.5.2 MAX232介绍 11
4.5.3 MAX232与RS-232C接口 11
4.6 键盘接口模块 12
4.6 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.1 键盘扫描方式 13
4.6.2 按键抖动处理 14
4.7 电源模块 14
4.7.1 单相桥式整流、电容滤波电路 14
4.7.2 集成稳压块稳压电路 15
4.8 PCB板设计 16
5 系统程序的设计 17
5.1 主程序流程图 17
5.2 LCD液晶显示屏初始化流程 18
5.3 DS1302实时时间流程 18
5.4 串口通信子程序 19
6 结论 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 主机程序 23
附录二 时钟芯片DS1302驱动程序 33
附录三 LCD初始化程序 37
1引言
单片机是微型计算机应用技术的重要分支，在工业智能仪器仪表、光电机设备、自动检测等方面有广泛应用。在现今社会单片机的技术越发成熟，几乎在我们生活中到处都能看到它的身影，例如一些家用电器遥控、汽车EUC、空调等，单片机几乎无所不在。本设计运用单片机的软、硬件技术分析汽车油耗传感器采集系统的组成及工作原理，让我们更理性的认识了解、掌握、甚至设计开发单片机产品打下良好的基础，也为进一步学习计算机原理和有关接口技术和以后的工作实践做准备。
2 油耗传感器
2.1 油耗传感器的结构原理
油耗传感器就是对油耗流量进行计量并起到信号转换的作用。活塞运动的形成就有一方面是燃油本身的重力作用当然成因还有一方面就是汽车发动时泵油的过程会产生泵油压力，然后连杆曲轴相关的机构工作并且会带动其他的活塞一起工作，这时才可以完成汽车内进出油的循环工作。在这里通过光电处理电路，将转轴的转动变成光电脉冲，这里的光脉冲正是我们要收集的信号源。
油耗传感器的工作原理如图1所示。
图1 行星活塞式油耗传感器原理图
Fig1 Planetary piston fuel sensor schematic
2.2 流量计算
从输油泵的工作过程来看，每当曲轴旋转一周，四个活塞将轮流完成一次吸油和输油过程，其输油量应该为四个活塞工作行程的总和：
L=4×π× (D／2)2×2R=2πRD2 （2-1）
式中 R—曲轴半径， D—活塞腔内径，cm
显然流量大小与曲轴运转速度n(r／min)成正比关系，即:
Q= πRD2×n (cm3/s) （2-2）
式中 n—油耗传感器转轴的转速，r／min
因此转换为光电信号后流量与信号频率f（Hz）之间的关系为：
Q= πRD2×60×f=2πfRD2 （2-3）
式中 f—油耗传感器收集到的电信号频率，Hz
2.3 油耗传感器的信号输出
油耗传感器信号输出接线引脚定义：
1脚：正电源（DC+5V）或12V
2脚：加计数脉冲输出
3脚：减计数脉冲输出
4脚：地
3 设计方案
3.1 系统功能要求
设计一个能用12864液晶显示油耗传感器的流量及时间,本设计是通过AT89S51单片机控制,要求显示的流量精度能达到0.1075ML,并且还可以通过外部按键进行设定时间。
3.2 方案论证
按系统功能实现要求,决定控制系统采用AT89S51单片机,时间显示采用DS1302芯片进行控制，数据采集是通过油耗传感器YH-1型,在这里我们添加了单片机和相关对应的通信模块,油耗传感器的流量采集设计方案如图2所示：
图2 系统设计方案
Fig 2 Scheme of system design
3.3 系统电路图
油耗传感器的采集电路由传感器、CPU、通信电路及显示电路组成, 根据系统要求和方案论证我们用protel设计出了油耗采集系统的系统电路图，具体的模块说明与程序设计将在后面说明。
图3 系统电路原理图
Fig 3 System of the circuit principle diagram
4 硬件系统
4.1 单片机的硬件结构
单片机是把微型计算机的主要组成部分CPU、存储器、I/O接口等集中组合并以某种连接性存在在集成的电路芯片上。
RST是引岛内部复位程序或者电路，同时等待时钟电路的稳定工作，提供重启。
(4)ALE/
ALE/ （Address Latch Enable）是地址锁存允许输出/编程脉冲输入信号。
当访问片外存储器或I/O端口时，由ALE输出脉冲信号控制片外地址锁存器锁存P0口送出的低8位地址。不访问存储器时，ALE也以1/6振荡器频率输出正脉冲，可作为外部电路的时钟信号或是定时。该引脚的第二功能 用于对片内EPROM或Flash存储器编程时输入编程脉冲，这时低电平有效
2 油耗传感器 1
2.1 油耗传感器的结构原理 1
2.2 流量计算 2
2.3 油耗传感器的信号输出 2
3 设计方案 2
3.1 系统功能要求 2
3.2 方案论证 2
3.3 系统电路图 3
4 硬件系统 4
4.1 单片机的硬件结构 4
4.1.1 中央处理器CPU 4
4.1.2 程序存储器ROM 5
4.1.3 数据存储器RAM 5
4.1.4 各种I/O端口 5
4.1.5 时钟电路 5
4.1.5 中断系统 5
4.2 AT89S51单片机 5
4.2.1 AT89S51单片机管脚说明 5
4.3 液晶显示模块 8
4.3.1 LCM12864ZK液晶屏 8
4.3.2 LCM12864ZK引脚功 8
4.3.３AT89S51单片机与液晶模块接口 8
4.4 时钟芯片模块 9
4.4.1 时钟芯片DS1302的介绍 9
4.4.2 引脚功能及结构 9
4.4.3 DS1302读/写时序 10
4.4.4 AT89S51单片机与DS1302接口及编程 10
4.5 串口通信模块 10
4.5.1 波特率及其选择 11
4.5.2 MAX232介绍 11
4.5.3 MAX232与RS-232C接口 11
4.6 键盘接口模块 12
4.6 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.1 键盘扫描方式 13
4.6.2 按键抖动处理 14
4.7 电源模块 14
4.7.1 单相桥式整流、电容滤波电路 14
4.7.2 集成稳压块稳压电路 15
4.8 PCB板设计 16
5 系统程序的设计 17
5.1 主程序流程图 17
5.2 LCD液晶显示屏初始化流程 18
5.3 DS1302实时时间流程 18
5.4 串口通信子程序 19
6 结论 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 主机程序 23
附录二 时钟芯片DS1302驱动程序 33
附录三 LCD初始化程序 37
1引言
单片机是微型计算机应用技术的重要分支，在工业智能仪器仪表、光电机设备、自动检测等方面有广泛应用。在现今社会单片机的技术越发成熟，几乎在我们生活中到处都能看到它的身影，例如一些家用电器遥控、汽车EUC、空调等，单片机几乎无所不在。本设计运用单片机的软、硬件技术分析汽车油耗传感器采集系统的组成及工作原理，让我们更理性的认识了解、掌握、甚至设计开发单片机产品打下良好的基础，也为进一步学习计算机原理和有关接口技术和以后的工作实践做准备。
2 油耗传感器
2.1 油耗传感器的结构原理
油耗传感器就是对油耗流量进行计量并起到信号转换的作用。活塞运动的形成就有一方面是燃油本身的重力作用当然成因还有一方面就是汽车发动时泵油的过程会产生泵油压力，然后连杆曲轴相关的机构工作并且会带动其他的活塞一起工作，这时才可以完成汽车内进出油的循环工作。在这里通过光电处理电路，将转轴的转动变成光电脉冲，这里的光脉冲正是我们要收集的信号源。
油耗传感器的工作原理如图1所示。
图1 行星活塞式油耗传感器原理图
Fig1 Planetary piston fuel sensor schematic
2.2 流量计算
从输油泵的工作过程来看，每当曲轴旋转一周，四个活塞将轮流完成一次吸油和输油过程，其输油量应该为四个活塞工作行程的总和：
L=4×π× (D／2)2×2R=2πRD2 （2-1）
式中 R—曲轴半径， D—活塞腔内径，cm
显然流量大小与曲轴运转速度n(r／min)成正比关系，即:
Q= πRD2×n (cm3/s) （2-2）
式中 n—油耗传感器转轴的转速，r／min
因此转换为光电信号后流量与信号频率f（Hz）之间的关系为：
Q= πRD2×60×f=2πfRD2 （2-3）
式中 f—油耗传感器收集到的电信号频率，Hz
2.3 油耗传感器的信号输出
油耗传感器信号输出接线引脚定义：
1脚：正电源（DC+5V）或12V
2脚：加计数脉冲输出
3脚：减计数脉冲输出
4脚：地
3 设计方案
3.1 系统功能要求
设计一个能用12864液晶显示油耗传感器的流量及时间,本设计是通过AT89S51单片机控制,要求显示的流量精度能达到0.1075ML,并且还可以通过外部按键进行设定时间。
3.2 方案论证
按系统功能实现要求,决定控制系统采用AT89S51单片机,时间显示采用DS1302芯片进行控制，数据采集是通过油耗传感器YH-1型,在这里我们添加了单片机和相关对应的通信模块,油耗传感器的流量采集设计方案如图2所示：
图2 系统设计方案
Fig 2 Scheme of system design
3.3 系统电路图
油耗传感器的采集电路由传感器、CPU、通信电路及显示电路组成, 根据系统要求和方案论证我们用protel设计出了油耗采集系统的系统电路图，具体的模块说明与程序设计将在后面说明。
图3 系统电路原理图
Fig 3 System of the circuit principle diagram
4 硬件系统
4.1 单片机的硬件结构
单片机是把微型计算机的主要组成部分CPU、存储器、I/O接口等集中组合并以某种连接性存在在集成的电路芯片上。
RST是引岛内部复位程序或者电路，同时等待时钟电路的稳定工作，提供重启。
(4)ALE/
ALE/ （Address Latch Enable）是地址锁存允许输出/编程脉冲输入信号。
当访问片外存储器或I/O端口时，由ALE输出脉冲信号控制片外地址锁存器锁存P0口送出的低8位地址。不访问存储器时，ALE也以1/6振荡器频率输出正脉冲，可作为外部电路的时钟信号或是定时。该引脚的第二功能 用于对片内EPROM或Flash存储器编程时输入编程脉冲，这时低电平有效
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1723.html
