【導(dǎo)讀】供需矛盾日益突出。我國20xx年中國石油表觀消費量為40,萬噸，僅次于美國，預(yù)計20xx年將達到億噸。20xx年中國汽車產(chǎn)銷分別為萬輛和萬。的燃料占我國燃料消耗總量的40%左右。汽車的主要能源是石油產(chǎn)品中的汽油和柴油。目前，快速增長的石油消耗造成的能源等問題己經(jīng)出現(xiàn)。應(yīng)與經(jīng)濟快速發(fā)展帶來石油需求間的矛盾突出，而燃油消耗快速增加成為首要因素。威統(tǒng)計顯示，機動車消耗了全國石油總產(chǎn)量的85%，柴油總產(chǎn)量的42%。為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，節(jié)約能源和保護環(huán)境是一項長期而艱巨的任務(wù)。排放量，起到防止全球變暖的作用。因此，對車輛燃油經(jīng)濟性進行檢測是十分重要和必。國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的燃油經(jīng)濟性的評定使用的是油耗計測。車提供依據(jù)；對營運車輛油耗檢測評價，可為其維護、維修提供依據(jù)；對于維修企業(yè)，目前，內(nèi)燃機臺架試驗。站管理辦法》，規(guī)定采用的測量方法為容積法和重量法。少數(shù)幾個大的科研單位雖然從國

　　

【正文】 單片機系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種看門狗芯片 ,他把上電復(fù)位、看門狗定時器、電壓監(jiān)控和 E2PROM 四種常用功能組合在單個芯片里 ,以降低系統(tǒng)成本、節(jié)約電路板空間。其看門狗定時器和電源電壓監(jiān)控功能可對系 統(tǒng)起到保護作用 512 8 位的E2PROM 可用來存儲單片機系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)。將其運用在溫度控制系統(tǒng) ,取得了令人滿意的結(jié)果。 （ 1）上電復(fù)位和電壓監(jiān)控功能：在單片機系統(tǒng)應(yīng)用中，復(fù)位電路需要在供電電源VCC 和振蕩器穩(wěn)定后能夠提供至少 2個狀態(tài)的有效復(fù)位信號，對 X5045 來說是低電 平信號。 X5045 可在電源和振蕩器穩(wěn)定后提供 200ms 的有效低電平信號，然后恢復(fù)為高電平信號。在運行過程中， X5045 會時時監(jiān)控供電電源 VCC。當(dāng) VCC 下降到小于一個預(yù)先設(shè)定的電壓 VTRIP時， RESET 輸出信號將為低電平，使單片機系統(tǒng)復(fù)位 ， /RESET 信號一直在 VCC 下降到 1V 仍有效。在電源回升時的動作和供電復(fù)位時的動作一致。其中，XLF 打印機 196KC 8 WR OE WR BLBY D0D7 29 VTRIP是可以通過編程進行重新設(shè)定。 （ 2）看門狗定時器功能：看門狗定時器對微控制器提供了獨立的保護系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)出故障時，在可選的超時周期 (timeout interval)之后， X5045 看門狗將以 /RESET信號做出響應(yīng)。用戶可從三個預(yù)置的值中選擇此周期。一旦選定，即使在電源周期變化之后，此周期也不改變。在正常的微機控制系統(tǒng)中，在每次控制任務(wù)完成后，必須對看門狗定時器進行復(fù)位，重新開始計數(shù)。而 X5045 芯片 ，只需把 /CS 端口電平置一個下降沿，即可將看門狗復(fù)位。 X5045 的看門狗定時器有三種初始定時值可以選定，其選定可以通過設(shè)置狀態(tài)寄存器的 3位即可。 （ 3）串行 EEPROM 功能：電可擦除可編程只讀存儲器 EEPROM 可像 EPROM 一樣在線讀出數(shù)據(jù)。因為 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 的存貯器部分是 CMOS 的 4096 位串行 EEPROM，它在內(nèi)部按 512?8 來組織，而且可以進行塊鎖存 (Block Lock)。塊鎖存可以保護 1/4， 1/2 或所有 EEPROM 陣列，鎖存后只可讀不可寫。 X5045 的特點是具有允許簡單的三線總線工作的串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface， SPI)和軟件協(xié)議。 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。圖 是 X5045 與單片機 196KC 的接口電路。 X5045 的管腳排列及功能如表 所示 [231]。 表 X5045 的管腳排列及功能 引腳號 引腳名稱 引腳功能 1 CS 電路選擇端 ,低電平有效 2 SO 串行數(shù)據(jù)輸出端 3 SI 串行數(shù)據(jù)輸人端 4 SCK 串行時鐘輸入端 5 WP 寫保護輸人端 ,低電平有效 6 RESET 復(fù)位輸出端 7 VCC 電源端 8 VSS 接地端 通訊接口的選擇 串行通訊通道主要是傳輸數(shù)據(jù)和指令的通道，不允許有傳輸錯誤。因此，在串行 通道的各個環(huán)節(jié)上都要保證有高可靠性的傳輸。其中包括滿足傳輸環(huán)境要求的接口標(biāo)準(zhǔn)選擇，因為不同的接口標(biāo)準(zhǔn)只有滿足特定的環(huán)境條件，才能可靠地工作；芯片的可靠性保證措施，如通訊狀 態(tài)測試，誤碼校驗等。 30 通常標(biāo)準(zhǔn)串行接口的電氣特性都有滿足可靠傳輸時的最大通訊速度和傳輸距離指標(biāo)。一般這兩個指標(biāo)具有相關(guān)性，適當(dāng)?shù)亟档屯ㄓ嵥俣龋商岣咄ㄓ嵕嚯x，反之亦然。 通常選擇的標(biāo)準(zhǔn)接口，在保證不超過其使用范圍時，都有一定的抗干擾能力，以保證可靠的信號傳輸。但在一些工業(yè)測控系統(tǒng)中，通訊信道的環(huán)境往往十分惡劣，因此在通訊介質(zhì)選擇、接口標(biāo)準(zhǔn)選擇時，要充分考慮其抗干擾能力，以采用合適的抗干擾措施。 由于基于容積法的油耗儀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)流傳輸量不太大，而且通訊距離短，在實驗室通訊信道的環(huán)境比較好，選擇 RS232C 串行標(biāo)準(zhǔn)接口即可。 圖 X5045 芯片與 196KC 的連接 （ 1） RS232C 串行接口標(biāo)準(zhǔn) 計算機與計算機或計算機與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。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，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進行通訊。 RS232C 接口（又稱 EIA RS232C）是目前最常用的一種串行通訊接口。 它是在 1970 年由美國電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）聯(lián)合Vcc 10 千歐 Vcc 8 3 7 4 5 2 6 1 80C196KC RESET X5045 SI Vcc SO WP SCK RST CS VSS 31 貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。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 25個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。 實際上 RS232C 的 25 條引線中有許多是很少使用的，在計算機與終端通訊中一般只使用 39條引線。 RS232C 最常用的 9針串口插頭的信號內(nèi)容如表 所示 。 表 常用的 9 針 插頭的信號內(nèi)容 引腳序號 信號名稱 符號 流向 功能 3 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD DTE→ DCE DTE 發(fā)送串行數(shù)據(jù) 2 接收數(shù)據(jù) RXD DTE← DCE DTE 接收串行數(shù)據(jù) 7 請求發(fā)送 RTS DTE→ DCE DTE 請求 DCE 線路切換到發(fā)送方式 8 清除發(fā)送 CTS DTE← DCE DCE 告訴 DTE 線路接通，發(fā)送數(shù)據(jù) 6 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備好 DSR DTE← DCE DCE 準(zhǔn)備好 5 信號地 — — 信號共地 1 載波檢測 DCD DTE← DCE 表示 DCE 接收到遠(yuǎn)程載波 4 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 DTR DTE→ DCE DTE 準(zhǔn)備好 9 振鈴指示 RI DTE← DCE 表示 DCE 與線路接通，出現(xiàn)振鈴 在 RS232C 中任何一條信號線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即邏輯 1： 5～ 15V；邏輯 0： +5～ +15V。噪聲容限為 2V。即要求接收器能識別低至 +3V 的信號作為邏輯 0，高到 3V 的信號作為邏輯 1。 RS232C 接口連接器一般使用型號為 DB25的 25 芯插頭座，通常插頭在 DCE 端，插座在 DTE 端，本設(shè)計電路中的單片機與 PC 機連接的 RS232C 接口，因為不使用對方的傳送控制信號，只需三條接口線，即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號地”。所以 32 采用 DB9 的 9 針插頭（座）。 如圖 所示。 圖 型 9 針插頭 （ 2） RS232C 串口通信接線方法 串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實現(xiàn)。同一個串口的接收腳和發(fā)送腳可直接用線相連，兩個串口相連或一個串口和多個串口相連。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，信號地對 應(yīng)相接即可。 由于檢測儀器中的單片機通常均包含串行通訊部件，但其使用的電平與標(biāo)準(zhǔn)的 RS— 232C 電氣特性不兼容， MCS96 系列單片機采用的是 TTL 電平的正邏輯，必須通過接口芯片進行電平轉(zhuǎn)換和邏輯變換。 MAX232 芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的，包含兩路接收器和驅(qū)動器的 IC 芯片，適用于各種 EIA232C 和 。 MAX232 芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把 +5V 電源電壓變換成 RS— 232C 輸出電平所需的177。 10V 電壓。所以，采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的 +5V 電源就可以了。對 于沒有177。 12V 電源的場合，其適應(yīng)性更強。加之其價格適中，硬件接口簡單，所以被廣泛采用。 基于以上的特點，選擇 MAX232 芯片作為電壓轉(zhuǎn)換芯片。 其引腳如圖 所示。 載波檢測 接收數(shù)據(jù) 發(fā)送數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)終端就緒 信號地 數(shù)據(jù)裝置就緒 請求發(fā)送 清除發(fā)送 振鈴指示 33 圖 引腳圖 日歷時鐘電路的選擇和匹配 為了能使顯示器可以顯示日歷時鐘，也使數(shù)據(jù)擁有者能查詢數(shù)據(jù)的日期，為該系統(tǒng)設(shè)計了一個日歷時鐘電路。 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要一個實時時鐘供定時、測控之用。單片機都集成有定時器，配合軟件可以作為系統(tǒng)的時間基準(zhǔn)，構(gòu)成一個實時時鐘。一 般情況下，單片機的定時器工作在中斷方式，因此它將頻繁地中斷 CPU 的工作。而且，每次開機都要重新設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)時間，使用上不方便，還占用了單片機的定時器資源。實時日歷時鐘芯片的出現(xiàn)，不僅克服了上述缺點，而且使單片機系統(tǒng)中的時鐘、日歷功能更加完善。 DS1302 包含一個實時時鐘 /日歷和 31 字節(jié)的靜態(tài) RAM，它和單片機通信經(jīng)有一個簡單的串行接口 .實時時鐘 /日歷提供秒、分、時、日、周、月、年信息，月末日期自動調(diào)整，包括閏年的修正時鐘可工作在 24 小時格式或 12 小時 (AM,PM)格式，單片機與DS1302 接口使用同步串行通信 ，僅需三根線連接 (1)/RST(復(fù)位 )， (2)I/O(串行數(shù)據(jù) )(3)I/O(串行時鐘 ).數(shù)據(jù)傳送從單片機到實時時鐘 /RAM 或?qū)崟r時鐘 /RAM 到單片機 ,可以每次 1字節(jié)或每次 31字節(jié) .它可以工作在很低的耗電狀態(tài)以保存時鐘信息和數(shù)據(jù) ,功耗小于 1微瓦 .DS1302 具有一個可編程的涓流充電器，主電源和備份電源的雙電源引腳， 7個附加字節(jié)的暫存寄存器，包括移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘和 引腳圖描述如下： GND——— 電源地； Vcc1——— 在單電源供電系統(tǒng)中的電源引腳，在雙電源系統(tǒng)中接備份電 源； Vcc2——— 在雙電源供電系統(tǒng)中的主電源引腳， DS1302 由 Vcc1 和 Vcc2 兩者中MAX232 Vcc GND T1out R1in R1out T1in T2in R2out C1+ V+ C1 C2+ C2 V T2out R2in 1 16 2 15 3 14 4 13 5 12 6 11 7 10 8 9 34 80C196KC DS1302 Vcc2 Vcc1 I/O CSLK /RST GND X1 X2 Vcc 較大者供電 .當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時， Vcc1 給 DS1302 供電； SCLK——— 串行接口的同步時鐘； I/O ——— 雙向數(shù)據(jù)線引腳； /RST——— 復(fù)位信號，在一個讀寫期間必須保持高電平； X1,X2——— 連接一個標(biāo)準(zhǔn)的 32768HZ 石英晶體 .DS1302 也可用外部振蕩器驅(qū)動，這時 X1 引腳連接外部振蕩器信號， X2 懸浮。 DS1302 與單片機接口的電路如 圖： 圖 芯片與 196KC 的連接 電源的選擇和匹配 為了保證系統(tǒng)正常工作，在電子線路和自動控制裝置中，需要電壓穩(wěn)定的直流電源，所以要求電源具有良好的輸出質(zhì)量，還要在性能上做到效率高、噪聲低、高次諧波低、既節(jié)能又不干擾環(huán)境。這里就需要 IC電源變換芯片，這種芯片是將非穩(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定直流電壓的集成穩(wěn)壓器。目前廣泛采用各種半導(dǎo)體直流電源。市場上有許多可輸出 3～ 12V 電壓的可調(diào)整電源供選用。 在本系統(tǒng)中對電壓高低、輸出質(zhì)量、電流大小以及動態(tài)指標(biāo)有著特殊的要求。流量傳感器和單片機供電 都需要 +5V 電壓，單獨設(shè)計制作每個電源，不僅成本高，而且用起來比較麻煩，隨著穩(wěn)壓電源的集成化發(fā)展，即將多個電源集中制作在一塊絕緣基片上，結(jié)構(gòu)上比較緊湊，減化了電路的結(jié)構(gòu)，同時也減少了電路板的體積、質(zhì)量、引出線和焊接點的數(shù)目，為 PCB 制板提供了方便。 在本系統(tǒng)的電源設(shè)計中，為了防止交流電源電壓的波動和負(fù)載變化對直流電源的 35 影響，采用具有體積小、可靠性高、使用靈活、價格低廉的集成穩(wěn)壓器。目前集成穩(wěn)壓器的種類繁多，功能也各不相同。初選 3端穩(wěn)壓芯片。 3 端穩(wěn)壓芯片 [19]： 3端穩(wěn)壓器僅有輸入端、輸出端和公共端 3 個引腳 。芯片內(nèi)部設(shè)有防止過流、過熱保護及調(diào)整安全保護電路，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