【正文】 律研究。其車輛油耗檢測(cè)技術(shù)較先進(jìn)，投入的人力和財(cái)力也較多，并大量采用了傳感技術(shù)和微電腦技術(shù)，正在大力開發(fā)研制智能型油耗檢測(cè)裝置，其功能、測(cè)試項(xiàng)目、精度、顯示方式都在不斷發(fā)展與完善之中，成本逐漸趨向合理。目前，內(nèi)燃機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)多屬于穩(wěn)態(tài)工況，仍沿用傳統(tǒng)的質(zhì)量法或體積法測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量。 %，響應(yīng)時(shí)間 2～ 10ms。 %。歐洲法規(guī)或指令只規(guī)定了 M1類車的測(cè)試方法，且近十多年來(lái)不斷變化。以歐洲為例， 1995年歐洲轎車平均 C02排放量 (采用模擬實(shí)際的冷啟動(dòng)后工況法測(cè)試循環(huán) )為 185 g/km， 20xx年降低至 169 g/km， 20xx年將進(jìn)一步降低至 140 g/km(相當(dāng)于汽油車百公里油耗為 ，也是在 1995年的基礎(chǔ)上減低了約 25%)。日本則規(guī)定了不同質(zhì)量的汽車油耗標(biāo)準(zhǔn)表，歐洲則規(guī)定 Ml類車型式認(rèn)證時(shí)必須測(cè)試油耗，確認(rèn)汽車廠的申報(bào)值并向社會(huì)公布。少數(shù)幾個(gè)大的科研 單位雖然從國(guó)外引進(jìn)了一些相關(guān)的設(shè)備，但主要使用在測(cè)量汽車的尾氣排放，用碳平衡法原理測(cè)油耗，但是由于碳平衡法精確計(jì)量排氣流量比較困難，快速可靠的密封連接也十分困難很難，而且將測(cè)量誤差控制在 5%以內(nèi)。另外，針對(duì)我國(guó)實(shí)際狀況，應(yīng)盡快發(fā)布一個(gè)汽車油耗 (C02排放 )限值標(biāo)準(zhǔn)，一方面可以鼓勵(lì)經(jīng)濟(jì)型汽車的發(fā)展，另一方面這也是我國(guó)汽車進(jìn)入家庭和汽車工業(yè)快速健康發(fā)展的必然要求。 國(guó)內(nèi)研制的 FC20xx發(fā)動(dòng)機(jī)自 動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，它主要用于各種類型的柴油機(jī)、汽油機(jī)、天然氣、液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)和出廠試驗(yàn)，同時(shí)它可以與國(guó)內(nèi)外各種不同的水力、電渦流、電力測(cè)功機(jī)配套，用于控制和測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、燃油 /燃?xì)庀牧?、溫度、壓力、流量等各種不同類型的參數(shù)。FC系列智能油耗儀采用先進(jìn)的 CAN現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，具有網(wǎng)絡(luò)特性，使多臺(tái)測(cè)試儀器可 以聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)保留了標(biāo)準(zhǔn)的 RS232串行接口。每次測(cè)完油耗后，數(shù)據(jù)輸出到 CAN總線上。該儀器可測(cè)定各類發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的消耗量、瞬時(shí)流量；可進(jìn)行定容積、定重量、定時(shí)間等參數(shù)的測(cè)量及控制；可用于汽車道路實(shí)驗(yàn)，如等速油耗、加速油耗、百公里油耗等多種道路 5 試驗(yàn)。 JDSZEP13型汽車油耗計(jì)量?jī)x 是動(dòng)態(tài)測(cè)試并顯示汽車行駛 中的瞬時(shí)油耗、累計(jì)油耗測(cè)量?jī)x器，由油耗儀主機(jī)和 CPU 顯示器兩部分組成，為公交車輛、客運(yùn)車輛、貨運(yùn)車輛及工程車輛等進(jìn)行精確的油耗統(tǒng)計(jì)與油料定額管理、為駕駛員提高節(jié)油操作技能、為國(guó)家推動(dòng)節(jié)能減排戰(zhàn)略，提供了一個(gè)有效的油耗測(cè)試手段，使節(jié)能減排有據(jù)可依。 基于容積法的汽車智能油耗檢測(cè)儀器能對(duì)汽車進(jìn)行不同工況的油耗數(shù)據(jù)測(cè)量，以及汽車行駛的等速油耗、加速油耗、便工況油耗及百公里油耗測(cè)量，尤其是瞬時(shí)油耗的測(cè)量，而且精度較高。國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的燃油經(jīng)濟(jì)性的評(píng)定使用的是油耗計(jì)測(cè)定方法。所以，相關(guān)的測(cè)量方法和儀器的研究受到了更多的關(guān)注。測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)各工況下的耗油率不僅可 以判斷其經(jīng)濟(jì)性 , 同時(shí)也有助于診斷燃油系統(tǒng)的缺陷和故障。研究與開發(fā)新型智能油耗檢測(cè)軟件 也是實(shí)現(xiàn)油耗儀產(chǎn)品升級(jí)換代的要求，也是科學(xué)技術(shù)日益發(fā)展的需要。對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)汽車的油耗性能，節(jié)約燃油和能源，減少車輛對(duì)環(huán)境的污 染等有重要的意義。 (1)總體方案的確定； 介紹基于容積法的汽車油耗檢測(cè)技術(shù)理論；分析汽車油耗不同檢測(cè)方法的特點(diǎn)，廣泛查閱各種文獻(xiàn)，了解目前國(guó)內(nèi)外油耗測(cè)量方法的現(xiàn)狀，分析其長(zhǎng)處和不足；根據(jù)汽車油耗儀的功能要求，確定總體技術(shù)方案； （ 2）確定基于容積法的汽車油耗檢測(cè)的控制原理；建立汽車油耗檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型； （ 3）硬件部分設(shè)計(jì)、選擇和匹配。根據(jù)儀器功 能要求和油耗檢測(cè)數(shù)學(xué)模型等進(jìn)行軟件系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)，選擇語(yǔ)言編寫控制程序。同時(shí)進(jìn)行程序的調(diào)試工作，以對(duì)編寫的程序進(jìn) 行運(yùn)行檢查，驗(yàn)證運(yùn)行邏輯、運(yùn)行流程等； （ 5）儀器機(jī)械部分的設(shè)計(jì)。同時(shí)，要采用監(jiān)視器對(duì)成個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，采用通訊接口與計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)通訊； （ 2）應(yīng) 能在道路或臺(tái)架試驗(yàn)臺(tái)上完成汽油車和柴油車的百公里油耗、等速油耗、加速油耗的測(cè)試、平均油耗和瞬時(shí)油耗。 根據(jù)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)的工作原理和汽車的運(yùn)行條件，確定油耗檢測(cè)方法，建立油耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，配合硬件部分控制電路 選擇或 編寫控制軟件，共同完成對(duì)基于容積法的 油耗 儀器 的智能化測(cè)試。 儀器的組成和原理 基于容積法的車輛油耗檢測(cè)系統(tǒng)主要由流量傳感器、單片機(jī)、顯示器、打印機(jī)和控制面板等組成，其控制關(guān)系如圖 所示。 圖 檢測(cè)系統(tǒng)組成關(guān)系 流量傳感器用于檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量，將信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行處 理。 控制面板用于系統(tǒng)功能設(shè)定，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。 流量傳感器 PIC 單片機(jī) 液晶顯示模塊 EPROM RS232 打印機(jī) RAM 信號(hào)調(diào)節(jié)電路 鍵盤 驅(qū)動(dòng)器 執(zhí)行裝置 11 油耗測(cè)量系統(tǒng)采用流量傳感器檢測(cè)燃油流量信號(hào)，并將信號(hào)送給單片機(jī)處理，單片機(jī)根據(jù)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的控制程序得到不同要求和條件下的油耗量，通過(guò)顯示器或打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出，通過(guò)控制面板實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，還可通 過(guò)通訊接口 RS 一232 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，擴(kuò)展系統(tǒng)功能。 流量傳感器的連接方式如圖 所示。 流量傳感器的連接方式如圖 所示。在此基礎(chǔ)上確定了基于容積法的汽車油耗檢測(cè)儀的總體設(shè)計(jì)方案。 流量傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)油和回油管路中，用來(lái)檢測(cè)燃油流量，檢測(cè)到的脈沖信號(hào)被送到單片機(jī)進(jìn)行處理。 類型及檢測(cè)方法 容積式油耗傳感器有容量式和定容式兩種，容量式油耗傳感器通過(guò)累計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作中所消耗的燃料總?cè)萘?，用時(shí)間和里程來(lái)計(jì)算油耗量。它主要由活塞、曲軸、連桿和信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組成。如此反復(fù)，在燃油泵泵油壓力的作用下，就可完成實(shí)現(xiàn)定容量、連續(xù)泵油的作用。既要考慮能檢測(cè)出微弱信號(hào)量值，又要噪聲小。實(shí)際工作環(huán)境中，長(zhǎng)期使用后，其輸出特性不發(fā)生變化的 特性。盡可能考慮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，維修方便，易于更換。將電脈沖經(jīng)接口送到測(cè)量?jī)x器，經(jīng)整形倍頻、可逆計(jì)數(shù)、量綱換算等處理，達(dá)到直接讀取顯示油耗。因此，燃油流量檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型可采用數(shù)學(xué)公式： K fQ 3600? （ ） 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)的匹配原則 單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則： 單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)系統(tǒng)的 擴(kuò)展部分設(shè)計(jì) (包括存儲(chǔ)器擴(kuò)展和接口擴(kuò)展 )和各功能模塊設(shè)計(jì) (測(cè)量功能模塊、信號(hào)控制功能模塊和人機(jī)對(duì)話模塊 )。另外，抗干擾設(shè)施必須一并考慮。采用 RISC 結(jié)構(gòu)的單片機(jī)數(shù)據(jù)線和指令線分離，這種結(jié)構(gòu)的單片機(jī)取指令包含更多的處理信息，執(zhí)行效率更高，速度也更快。 選擇單片機(jī)還應(yīng)注意以下幾方面： （ 1）了解單片機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的的適用性。 根據(jù)以 上原則對(duì)單 片機(jī)進(jìn)行選擇， 可選擇出較合適的單片機(jī)，從而保證系統(tǒng)的可靠性、最優(yōu)的性價(jià)比、最好的升級(jí)換代性。 MCS196 系列單片機(jī)都有 1 個(gè)基于寄存器到寄存 器結(jié)構(gòu)的內(nèi)核。與其他系列（如 MCS51 系列、 PIC 系列等）相比， HSI/O、 PTS、 EPA、 WG 是 MCS196 最具特色的 功能部件。 HSO 則用于按程序規(guī)定的時(shí)間去觸發(fā)某一事件（如置位 /清零口線、啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換等），要求 CPU 的開銷極小，速度極高?？梢?， EPA 和 HSI/O 的功能類似，但 EPA 在 CPU 開銷上要求更少，性能更好一些。當(dāng)中斷發(fā)生后，由微代碼執(zhí)行 PTS 周期。 另外， MCS196 單片機(jī)總線控制器還具有可編程的等待狀態(tài)發(fā)生器，可方 便地與慢速外設(shè)接口。 HSI/O 系列本系列主要芯片有 8XC196KB、 8XC196KC、 8XC196KD 8XC196KB 是 MCS196系列的第 1個(gè)成員，片內(nèi)具有 8KB 程序空間， 232個(gè)字節(jié)的寄存器 RAM。其余的片內(nèi)資源有： 1路 PWM，1個(gè)全雙工串行通信口， 1個(gè)看門狗定時(shí)器， 1個(gè) 8通道 10位 A/D 轉(zhuǎn)換器。除了具有 8XC196KB 的全部特點(diǎn)外， 還具有如下特點(diǎn)：有 3路 PWM 發(fā)生器； A/D 轉(zhuǎn)換器具有 8位和 10位 2種方式；可對(duì)采樣率和轉(zhuǎn)換時(shí)間編程。這種芯片的最高頻率也可達(dá) 20MHz。A/D 轉(zhuǎn)換器具有 8 位和 10 位 2種方式 。 HSI/0 最多有 4個(gè)高速輸入口，6個(gè)高速輸出口。 如下圖所示： 地址總線為地址信號(hào)，用來(lái)指明選中的存儲(chǔ)單元地址。 在微機(jī)系統(tǒng)中，常用的靜態(tài) RAM 有 611 626 62256 等。其工作方式見下表： 控制信號(hào) CS1 CS2 OE WR 數(shù)據(jù)線 讀 L H L H 輸出 寫 L H ╳ L 輸入 非選 H ╳ ╳ ╳ 高阻態(tài) 非選 ╳ L ╳ ╳ 高阻態(tài) 輸出禁止 L H H H 高阻態(tài) 6264 是一種采用 CMOS 工藝制成的 8K 8 位 28引腳的靜態(tài)讀寫存儲(chǔ)器，其讀寫訪問時(shí)間根據(jù)不同型號(hào)從 20ns～ 200ns?；谝陨显?，并考慮到其性價(jià)比，選擇 6264 作為靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 8255A 的通用性強(qiáng)，使用靈活，通過(guò)它 CPU 可直接與外設(shè)相連接。它含一個(gè)可預(yù)置的計(jì)數(shù)器 ，計(jì)數(shù)范圍從 2～ 16383，可用于延時(shí)、計(jì)數(shù)或分頻。基于以上的特點(diǎn)和性價(jià)比，初選芯片 8255A。 27512 為 28 腳雙列直插式封裝，其管腳排列如圖 所示 [19]。同時(shí)它也存在兩個(gè)主要的技術(shù)問題。液晶顯示屏有兩種類型：智能型和普通型。 25 MGLS12032A液晶模塊以兩片 SED1520液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器為核心 ,集行列驅(qū)動(dòng)器和控制器于一體 ,被廣泛的應(yīng)用于小規(guī)模的液晶顯示模塊。 ②具有 16 個(gè)行驅(qū)動(dòng)輸出和 61 個(gè)列驅(qū)動(dòng)輸出 。 ⑤可以與 SED1520 級(jí)聯(lián)使用 ,以便擴(kuò)展行、列的驅(qū)動(dòng)能力。 ●具有 16 個(gè)行驅(qū)動(dòng)口和 61個(gè)列驅(qū)動(dòng)口。 對(duì)于液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō) ,由于 SED1520 已經(jīng)集成化 ,其內(nèi)部的顯示時(shí)序發(fā)生器、顯示存儲(chǔ)器以及管理電路只 要了解就足夠 ,但是對(duì)于驅(qū)動(dòng)部分和接口部分來(lái)說(shuō)就必須掌握他們的詳細(xì)運(yùn)做方式和相關(guān)電路。驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)如圖一所示。為了使計(jì)算機(jī)操作與 SED1520 內(nèi)部的操作在時(shí)序上匹配 ,所有計(jì)算機(jī)寫入的數(shù)據(jù) (包括指令代碼和顯示數(shù)據(jù) )都在 I/O 緩沖器內(nèi)被鎖存 ,轉(zhuǎn)換成內(nèi)部控制時(shí)序處理?？紤]到 196豐富的接口資源和系統(tǒng)調(diào)試的方便 ,本設(shè)計(jì)以間接訪問方式為基礎(chǔ)。選擇原則： （ 1）換紙方便，最 好能前端換紙； （ 2）體積要小、操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊； （ 3）能滿足大部分非標(biāo)準(zhǔn)儀器、儀表面板的使用要求； （ 4）兼容性能要好。 E系列打印機(jī)體積小、操作簡(jiǎn)單、連接方便、結(jié)構(gòu)緊湊、面板尺寸符合儀器儀表的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ 80mm? 160mm）， 27 并滿足大部分非標(biāo)準(zhǔn)儀器、儀表面板的使用要求，是設(shè)計(jì)各種需要微型打印輸出的首選。它的外形尺寸為 125mm?85mm?60mm，該機(jī)專為在機(jī)身面板上安裝打印機(jī)而設(shè)計(jì)，采用了獨(dú)特的面板嵌入結(jié)構(gòu)，用戶需按要求尺寸在機(jī)箱面板上開一個(gè) 安裝孔，便可將整個(gè)打印機(jī)固定在面板上。 28 微型打印機(jī)與 196KC 有幾種不同的連接方式。其看門狗定時(shí)器和電源電壓監(jiān)控功能可對(duì)系 統(tǒng)起到保護(hù)作用 512 8 位的E2PROM 可用來(lái)存儲(chǔ)單片機(jī)系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)。在運(yùn)行過(guò)程中， X5045 會(huì)時(shí)時(shí)監(jiān)控供電電源 VCC。 （ 2）看門狗定時(shí)器功能：看門狗定時(shí)器對(duì)微控制器提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。在正常的微機(jī)控制系統(tǒng)中，在每次控制任務(wù)完成后，必須對(duì)看門狗定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位，重新開始計(jì)數(shù)。因?yàn)?EEPROM 內(nèi)部有擦除和改寫的專用電路，因此可在線方便地寫入和讀取。 X5045 利用了 Xicor 公司專有的Direct Write 晶片，提供最小為 100,000 周期 /字節(jié)的使用期限 (endurance)和最小為100 年的數(shù)據(jù)保存期。因此，在串行 通道的各個(gè)環(huán)節(jié)上都要保證有高可靠性的傳輸。 通常選擇的標(biāo)準(zhǔn)接口，在保證不超過(guò)其使用范圍時(shí)，都有一定的抗干擾能力，以保證可靠的信號(hào)傳輸。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（ DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（ DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè) 25個(gè)腳的 DB25 連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。即邏輯 1： 5～ 15V；邏輯 0： +5～ +15V。所以 32 采用 DB9 的 9 針插頭（座）。接收數(shù)據(jù)針腳（或線）與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳（或線）相連，彼此交叉，信號(hào)地對(duì) 應(yīng)相接即可。 10V 電壓。加之其價(jià)格適中，硬件接口簡(jiǎn)單，所以被廣泛采用。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘供定時(shí)、測(cè)控之用。實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片的出現(xiàn)，不僅克服了上述缺點(diǎn)，而且使單片機(jī)系統(tǒng)中的時(shí)鐘、日歷功能更加完善。目前廣泛采用各種半導(dǎo)體直流電源。 在本系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)中，為了防止交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載變化對(duì)直流電源的 35 影響，采用具有體積小、可靠性高、使用靈活、價(jià)格低廉的集成穩(wěn)壓器。芯片內(nèi)部設(shè)有防止過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)及調(diào)整安全保護(hù)電路，其所需的外接元件少，使用方便可靠，作為穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于各種電子