【文章內(nèi)容簡介】 在改進之中。3．了解單片機的可開發(fā)性。對于被選擇的單片機，應考慮下列開發(fā)工具：①編譯軟件。②程序?qū)懭牍ぞ摺＂壅{(diào)試工具。④技術(shù)支持。⑤語言體系與熟悉程度。根據(jù)上述原則對單片機進行選擇，即可選擇出最適用于控制系統(tǒng)的單片機，從而保證控制系統(tǒng)高可靠性、最優(yōu)的價格性能比、最長的使用壽命和最好的升級換代性。3．1．2單片機的型號匹配 本次設(shè)計選用AT89S52型號單片機，下面是其結(jié)構(gòu)及功能的介紹：（1）主要性能與MCS51單片機產(chǎn)品兼容8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz ～33Hz三級加密程序存儲器32個可編程I/O口線三個16位定時器/計數(shù)器八個中斷源全雙工UART串行通道低功耗空閑和掉電模式掉電后中斷可喚醒看門狗定時器雙數(shù)據(jù)指針掉電標識符（2）功能特性AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e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。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。（3）AT89S52的引腳功能介紹 AT89S52引腳分布圖AT89S52引腳的功能介紹 VCC : 電源GND: 地P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P1 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。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，（ ）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體如下表所示。在 flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號 第二功能 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制 MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用）P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P2 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。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。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。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0 (外部中斷0) INT1 (外部中斷1) T0（定時器0外部輸入） T1（定時器1外部輸入） WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RST: 復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。ALE/Error!：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。在flash編程時，此引腳（Error!）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。Error!:外部程序存儲器選通信號（Error!）是外部程序存儲器選通信號。當 AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，Error!在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，Error!將不被激活。Error!/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，Error!必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， Error!應該接VCC。在flash編程期間，Error!也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。3．1．3AT89S52 晶振連接電路與復位電路 AT89S52 單片機有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的反相放大器，XTAL1 和 XTAL2 分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構(gòu)成自激振蕩器。從外部時鐘源驅(qū)動器件的話，XTAL2 可以不接，而從 XTAL1 接入。在本設(shè)計系統(tǒng)中采用的是外部振蕩電路連接法，其電路接法如下圖所示：圖 晶振電路連接圖與復位電路3．2 傳感器的選擇3．2．1 流量傳感器的主要功能和類型流量傳感器接在汽車發(fā)動機進、回油管道上，采集燃油流量信號，以脈沖方式送給單片機。流量傳感器應適合測量燃油，反應速度要快，動作時間要短；既能實現(xiàn)靜態(tài)測量，又能實現(xiàn)動態(tài)測量，測量精度不受汽車運動狀態(tài)影響。與單片機等電子元件相匹配，使系統(tǒng)達到理想的測量精度，又有一定的抗干擾能力。流量傳感器按測量方法可以分為容積式、質(zhì)量式、流量式、流速式傳感器。大多數(shù)傳感器都能連續(xù)、累計測量，但測試的流量范圍和流量誤差各不相同?，F(xiàn)在主要應用是質(zhì)量式流量傳感器和容積式流量傳感器。在本次設(shè)計中我們選擇容積式流量傳感器。，主要由活塞、曲軸、連桿和信號轉(zhuǎn)換機構(gòu)組成。燃油在泵油壓力作用下推動活塞運動，再由活塞運動推動曲軸旋轉(zhuǎn)，曲軸旋轉(zhuǎn)一周即四個活塞各往復運動一次，完成一個迸、排油循環(huán)?；钊谟透字刑幱谶M油行程還是排油行程，取決于活塞相對于進、排油口的位置。在燃油泵泵油壓力的作用下，即可完成定容量、連續(xù)泵油的作用。信號轉(zhuǎn)換機構(gòu)裝在曲軸的另一端，由主動磁鐵、從動磁鐵、轉(zhuǎn)軸、光柵板、發(fā)光二極管、光敏管、電纜插座及殼體等組成。主動磁鐵裝在曲軸上，從動磁鐵裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸通過軸承支承在殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)軸的上端固定有轉(zhuǎn)動光櫥板，在固定光柵上、下方有發(fā)光二極管和光敏管。當曲軸轉(zhuǎn)動時，由于一對永久磁鐵的吸引作用，轉(zhuǎn)軸及其上的轉(zhuǎn)動光柵也隨之轉(zhuǎn)動，通過發(fā)光二極管和光敏管的光電作用，把曲軸的轉(zhuǎn)動變成光電脈沖信號送入計量顯示儀，經(jīng)過內(nèi)部運算處理后，即可顯示出流經(jīng)的燃油量。3．2．2 油耗檢測對流量傳感器的要求及選型為提高研發(fā)儀器的精度，所采用的流量傳感器應該適合燃油（汽油和柴油）的介質(zhì)要求，精度要高，抗干擾能力要強，動態(tài)響應要好，便于與汽車發(fā)動機燃油系統(tǒng)連接。 8活塞；2連桿；4油道；5排油口；7曲軸；9光敏二極管；10固定光柵；11磁性聯(lián)軸節(jié)；12信號端子；13轉(zhuǎn)動光柵；14轉(zhuǎn)速/脈沖交換部件；15 流量/轉(zhuǎn)速交換部件；16活塞 圖 容積式流量傳感器為了便于使用流量傳感器實現(xiàn)單片機自動控制，需要選用輸出信號為數(shù)字信號的傳感器；在流量測試中，存在回油壓力波沖擊流量傳感器，造成數(shù)據(jù)采集誤差問題，因此選取的傳感器應輸出兩路脈沖信號，以便根據(jù)正反轉(zhuǎn)判斷程序?qū)⑦@一誤差消除。由于汽車油耗測量的高精度要求。各種流量傳感器有各自的優(yōu)缺點，經(jīng)過調(diào)查與分析，針對汽車油耗測量對傳感器的要求，并綜合性價比等情況，認為容積式流量傳感器在測量精度、性價比、抗干擾能力等方面要比質(zhì)量式流量傳感器優(yōu)越，同時容積式流量傳感器在與發(fā)動機油路連接上更加方便。為了達到更好的效果，因此這里選用YH2型流量傳感器。1電源（+5V） ； 2加計數(shù)脈沖輸出； 3搭鐵； 4減計數(shù)脈沖輸出圖 3．4 HY2 型流量傳感器端插座接線圖3．2．3 模擬傳感脈沖輸出信號部分本設(shè)計采用了常用的NE555脈沖產(chǎn)生芯片進行設(shè)計，NE555是一種應用特別廣泛、作用強大的集成電路，屬于小規(guī)模集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應用。NE555定時器是一種集模擬、數(shù)字于一體的集成電路，應用十分廣泛。它不僅可以用于信號的產(chǎn)生和變換，還常用于控制與檢測電路中，例如常見的有555觸摸定時開關(guān)、相片曝光定時器、單電源變雙電源電路、電熱毯溫控器、信號發(fā)生器、定時器、壓頻轉(zhuǎn)換電路等。定時器有雙極型和CMOS兩種類型的產(chǎn)品，它們的結(jié)構(gòu)及工作原理基本相同，沒有本質(zhì)的區(qū)別。一般來說，雙極型定時器的驅(qū)動能力較強，電源電壓范圍為5~16V，最大負載電流可達200mA。而CMOS定時器的電源電源電壓范圍為3~18V，最大負載電流在4mA以下，它具有功耗低、輸入阻抗高等優(yōu)點，NE555定時器屬于雙極型產(chǎn)品。NE555定時器的作用是用內(nèi)部的定時器來構(gòu)成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。NE555 時基電路有兩種封裝形式有，一是DIP雙列直插8腳封裝如圖37所示，另一種是SOP8 小型（SMD）封裝形式。NE555引腳圖介紹如下1地 GND 2觸發(fā) 3輸出 4復位 5控制電壓 6門限(閾值） 7放電 8電源電壓Vcc NE555管腳圖其他HA1755LM55CA555分屬不同的公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都相同。NE555的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較C1和C簡單SR鎖存器、放電三極管T以及緩沖器G組等多組單元電路，特別是由三只精度較高 5k電阻構(gòu)成了一個電阻分壓器，為比較器C1 、C2 提供基準電壓。當控制電壓端（5）懸空時（濾波電容），比較器C1和C2的基準電壓分別為2/3V和1/3V，所以稱之為555。NE555屬于COMS工藝制造。 NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖NE555芯片的應用十分廣泛， NE555可裝如下幾種電路： 作用：定延時，消抖動，分（倍）頻，脈沖輸出，速率檢測等。 作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。 作用：方波輸出，電源變換，音響報警，玩具，電控測量，定時等。我們知道，555電路在應用和工作方式上一般可歸納為3類。每類工作方式又有很多個不同的電路。在實際應用中，除了單一品種的電路外，還可組合出很多不同電路，如：多個單穩(wěn)、多個雙穩(wěn)、單穩(wěn)和無穩(wěn)，雙穩(wěn)和無穩(wěn)的組合等。這樣一來，電路變得更加復雜。在本設(shè)計中，我們就是利用NE555芯片來設(shè)計一個脈沖啟動型單穩(wěn)態(tài)電路，以產(chǎn)生我們所需要的脈沖輸入的。，該電路可以當作一個脈沖頻率發(fā)生器，我們就是利用這個電路的脈沖頻率產(chǎn)生功能來替代汽車行駛過程中產(chǎn)生油耗的傳感器信號，并且可以通過對可調(diào)電阻阻值大小的調(diào)節(jié)，來調(diào)節(jié)脈沖產(chǎn)生的頻率進行對油耗量的模擬。圖 傳感器與單片機的連接電路圖（用 555 芯片的輸出替代流量傳感器的輸出）3．2．4 流量檢測數(shù)學模型的建立根據(jù)檢測系統(tǒng)確定的容積式Y(jié)H2型流量傳感器。在測量范圍內(nèi)，傳感器輸出的脈沖頻率與體積流量成正比，這個比值即體積儀表系數(shù)K，其計算公式為： K=3600*f/Q 或 K=N/V式中： f流量信號頻率，Hz Q體積流量，L/h N脈沖數(shù) V體積總量，L把儀表系數(shù)置預先置入單片機存儲器中，單片機即可根據(jù)獲得的流量脈沖頻率廠與儀表系數(shù)置之比求得管道燃油流量Q。為此，燃油流量檢測數(shù)學模型可采用以下數(shù)學式： K=3600*f/Q3．3 數(shù)據(jù)顯示部分設(shè)計 數(shù)碼管（LED ）顯示器和液晶（ LCD）顯示器對比