【正文】 體影響，然后通過比較數(shù)據(jù)分析得出最佳溫度范圍。 如何將單片機(jī)應(yīng)用到柴油發(fā)動機(jī)的自動控制領(lǐng)域，是當(dāng)前柴油機(jī)自動化的焦點(diǎn)所在，本課題順應(yīng)了這種發(fā)展趨勢，為柴油發(fā)動機(jī)冷卻水溫控制系統(tǒng)進(jìn)一步深入研究創(chuàng)造條件。全世界 6 億多輛汽車，每年需要 10 多億噸燃油，超過了世界石油年產(chǎn)量的 1/3，這些燃料燃燒后約生產(chǎn) 億噸有害氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境。汽車發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)就是其中之一。最佳溫度范圍到底是多少現(xiàn)在尚無定論 [3]。該專利首先提出了用電動冷卻風(fēng)扇取代皮帶驅(qū)動的冷卻風(fēng)扇，根據(jù)發(fā)動機(jī)溫度和負(fù)荷情況的不同，實現(xiàn)風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了發(fā)動機(jī)驅(qū)動冷卻風(fēng)扇的功率損失，縮短了發(fā)動機(jī)的預(yù)熱時間，減少傳熱損失。但輔助通風(fēng)口從下向上吸入冷卻空氣，很容易將道路上的塵土、雜物吸入，造成散熱器臟污和堵塞，使散熱器的散熱效率降低。以反饋控制水泵冷卻液流量，其主要是根據(jù)水溫、節(jié)氣門位置、車速等的傳感器所傳給 ECU(微處理器 )的信號，以反饋控制的方式，調(diào)整電動水泵的轉(zhuǎn)速，使得引擎水套中流動的冷卻液流量能隨著不同的駕駛狀況而作調(diào)整，保持發(fā)動機(jī)的正常溫度，以減少 HC 污染的排放。 改善了電動水泵的轉(zhuǎn)速，以反饋控制水泵冷卻液流量。 因此對發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)采用理想的控制方法進(jìn)行控制，以提高發(fā)動機(jī)效率、減少燃油浪費(fèi)、降低排放污染、勢在必行。測得的溫度值與預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行比較，若高于設(shè)定的溫度值則輸出一個控制信號，發(fā)生警報并且使繼電器閉合進(jìn)而使風(fēng)扇轉(zhuǎn)動；若低于設(shè)定的溫度值則不產(chǎn)生動作。只要增加不同的控制裝置，就可以有不同的用途。 溫度設(shè)定 范圍為 40至 900C，最小區(qū)分度為 10C，標(biāo)準(zhǔn)溫差≤ 10C。 溫度控制的靜態(tài)誤差≤ 系統(tǒng)設(shè)計思路 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，需要能夠設(shè)定溫度值和測量水溫以及控制繼電器閉合使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)來冷卻水溫，有以下 2個方案： 方案一：采用運(yùn)放等模擬電路搭建一個控制器，用模擬方式實現(xiàn) PID控制溫 度，對于純粹的水溫控制，這是足夠的。電路設(shè)計和制作比較簡單，成本也低，是一種非常好的方案。 DS18B20 溫度傳感器實現(xiàn)對溫度的采集，然后把溫度 數(shù)字 信號送入單片機(jī)進(jìn)行處理。 其中 AT89S52 為核心控制器件， DS18B20 為水溫 測量 采集器件， 共陽 數(shù)碼管為顯示器件， 蜂鳴器為輸出報警器件， 繼電器為控制器件。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時鐘頻率就為 6MHz。 AT89 單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。 3. 復(fù)位 RST9 在振蕩器運(yùn)行時，有兩個機(jī)器周期（ 24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機(jī)器周 期的 S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。程序校時，需要外部上拉電阻。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如表 1所示。對 P3 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。晶振工作時， RST 腳持續(xù) 2 個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。 PSEN:外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 溫度采集電路設(shè)計 1．一般說明 DS18B20 是采用 “1wire”一線總線傳輸數(shù)據(jù)的集成溫度傳感器 ,信息經(jīng)過單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出，因此從中央處理器到 DS18B20 僅需連接一條線。 2．特性 （ 1）獨(dú)特的單線接口，只需一個引腳即可通信 （ 2）多點(diǎn) (multidrop)能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化 （ 3）不需要外部元器件 （ 4）可用數(shù)據(jù)線供電 （ 5）在 1 秒內(nèi)（典型值）把溫度變換為數(shù)字 （ 6）用戶可定義的，非易失性的 溫度告警設(shè)置 （ 7）告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況） 3．引腳排列如圖 6。 與 DS18B20 的通信經(jīng)過一個單線接口。如果在單線上有許多器件，那么可以挑選出一個特定的器件，并給總線上的主機(jī)指示存在多少器件及其類型。每一溫度告警觸發(fā) TH 和 TL構(gòu)成一個字節(jié)的 EEPROM。所有數(shù)據(jù)均以最低有效位在前的方式被讀寫。 EERAM分別用于 TH 和 TL 的數(shù)據(jù)保存。 R1 和 R0 用來設(shè)置分辨率，如表 5 所示：（ DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位） 表 5分辨率設(shè)置表 DS18B20 有兩種供電方式， 第一種方法是寄生電源方式。向 DS18B20 供電的另一種方法是通過使用連接到 VDD 引腳圖 8 寄生電源供電方式 TM 0 R1 R0 1 1 1 1 1 表 fonfrg數(shù)據(jù)格式 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 的外部電源，如圖 9 所示。此外，在單線總線上可以放置任何數(shù)目的 DS18B20,而且如果它們都使用外部電源，那么通過發(fā)出跳過（ Skip） ROM 命令和接著發(fā)出 (Convert)T 命令，可以同時完成溫度變換。共陽數(shù)碼 管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 圖 9 外部電源供電方式 由于它的價格便宜，使用簡單，在電器，特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，其他家電也用液晶屏與熒光屏。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40 根 I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 89S51單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32個呢：），實際應(yīng)用時必須 增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 本設(shè)計采用動態(tài)顯示驅(qū)動方式，其電路如圖 10： 圖 10 數(shù)碼管驅(qū)動電路 數(shù)碼管靜態(tài)顯示原理 數(shù)碼管靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個數(shù) 碼管的段選必須接一個 8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字碼。 數(shù)碼管動態(tài)顯示原理 數(shù)碼管動態(tài)顯示程序包含顯示數(shù)字、部分字母符號、小數(shù)點(diǎn)、數(shù)碼管閃爍、數(shù)碼管消隱等。 圖 12 報警電路 繼電器控制系統(tǒng) 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。具有動作快 、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)輸入量 x 從某一大于 xx 值下降到 xf,繼電器開始釋放，常開觸點(diǎn)斷開。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)釋放。 4 系 統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)主程序設(shè)計 主程序流程圖如圖 14 所示 主程序完成的功能是：啟動傳感器測量溫度，將測量溫度 送給顯示器顯示，當(dāng)溫度超過設(shè)定溫度時，啟動報警 系統(tǒng) ， 繼電器閉合使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)降溫， 等待下一次 采樣 的命令。 圖 15 顯示子程序流程圖 輸出報警驅(qū)動子程序 如圖 16。通過編程實現(xiàn)軟件與硬件的連接，達(dá)到了設(shè)計目的。 由于畢業(yè)設(shè)計時 間較短，很多內(nèi)容都是從頭學(xué)習(xí)，且本設(shè)計主要內(nèi)容是進(jìn)行理論上的分析和設(shè)計，所以在本文的設(shè)計中還存在一些不足，但在整個畢業(yè)設(shè)計的過程中，學(xué)習(xí)到了很多知識，學(xué)會了對一整個系統(tǒng)進(jìn)行分解設(shè)計，再整合，這對以后的學(xué)習(xí)工作都將有莫大的幫助。 我首先對 趙老師 表示誠摯的謝意。 參考文獻(xiàn) [1] 李建 . 冷卻水溫對發(fā)動機(jī)的影響 [J].現(xiàn)代交通管理， 2020（ 11）： 36. 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