【正文】 ................................................33程序..................................................................34引言汽車的油耗檢測是衡量汽車燃料經(jīng)濟性及汽車發(fā)動機性能的重要手段，而油耗儀是進行油耗檢測的專用儀器，它通過測量發(fā)動機消耗一定燃料所需時間或者車輛行駛一定里程所需的燃油量來計算燃油消耗率。對于耗油量的參數(shù)檢測，不僅要保證有足夠的精度，而且還要對汽車的正常運轉(zhuǎn)不造成任何的影響。因此，研究與開發(fā)新型智能油耗儀也是實現(xiàn)油耗儀產(chǎn)品升級換代的要求，也是科學技術(shù)日益發(fā)展的需要。所以該系統(tǒng)的開發(fā)將會為汽車油耗精確檢測技術(shù)的發(fā)展提供新方向，為我國汽車油耗檢測技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造新的平臺，為節(jié)能型汽車的研發(fā)提供更精確可靠的油耗數(shù)據(jù)。1 緒論1．1 國內(nèi)外汽車油耗智能檢測技術(shù)的研究背景1．1．1 國內(nèi)背景研究與開發(fā)新型智能油耗儀是實現(xiàn)油耗儀產(chǎn)品升級換代的要求，是科學技術(shù)日益發(fā)展的需要。在國內(nèi)，由于技術(shù)上的落后，對汽車燃油經(jīng)濟性的檢測重視較晚，因此我國交通部規(guī)定采用的測量方法為容積法和重量法。質(zhì)量法是直接測量一定時間間隔發(fā)動機消耗的燃油質(zhì)量。但需專人操作，無法消除誤差，測試精度較低，已逐漸被自動油耗儀所取代。目前的油耗儀多為體積式的，F(xiàn)P－214型活塞式流量傳感器，最低，最小油量分辨率為1ml，～120L/h。中小功率汽油機燃油流量小，一般在10～3000mL/min，超出渦流流量計下限，為此國內(nèi)研制出不同大小的渦輪以滿足汽油機小流量測量的需要。而采用較多的數(shù)字式油耗一轉(zhuǎn)速自動測量儀，能實現(xiàn)油耗和轉(zhuǎn)速的自動測量，通過選擇開關(guān)，可將儀器分成測量轉(zhuǎn)速和油耗兩部分，轉(zhuǎn)速測量采用數(shù)字式轉(zhuǎn)速儀，油耗則采用容積式油耗儀。車輛動力性和經(jīng)濟性的虛擬實驗系統(tǒng)的類型可分為純軟件型和硬件在環(huán)型，他們在體系結(jié)構(gòu)、軟硬件構(gòu)成及開發(fā)環(huán)境、開發(fā)方法方面都有各自特點。其重點在于抽象的數(shù)學模型和軟件技術(shù)，可以利用Matlab或一些專用軟件開發(fā)；硬件在環(huán)型系統(tǒng)是指將實物硬件嵌入仿真系統(tǒng)的實時動態(tài)仿真技術(shù)，其強調(diào)軟硬件技術(shù)以及電子技術(shù)的結(jié)合，獲取的一些關(guān)鍵信號是由真實硬件發(fā)出，比純軟件方式可信度高，開發(fā)工具可以利用一些通用開發(fā)工具或ADI等公司開發(fā)的仿真軟件。目前國內(nèi)汽車油耗檢測主要采用普通式汽車油耗檢測裝置，其測試范圍、測試精度、顯示、使用維護和可靠性等方面都不是很理想。在實際使用過程中，一些宣傳上的功能和性能與實際還有差距，甚至差距較大。1．1．2 國外背景燃油消耗量是評價汽油機經(jīng)濟性的重要指標，是汽油機的重要測量參數(shù)之一。目前，內(nèi)燃機臺架試驗多屬于穩(wěn)態(tài)工況，仍沿用傳統(tǒng)的質(zhì)量法或體積法測量發(fā)動機燃油消耗量。目前的油耗儀多為體積式的，日本小野公司的 FP－214 型活塞式流量傳感器，最低采樣時間為 ，最小油量分辨率為1ml，傳感器量程為 ～120L/h。%，響應時間為2～10ms。以上兩種流量儀均用于汽車道路試驗，只能測量體積流量。采用這種檢測系統(tǒng)進行油耗量檢測僅僅局限于實驗室中，難以在實際中廣泛應用。其車輛油耗檢測技術(shù)較先進，投入的人力和財力也較多，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裝置，其功能、測試項目、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。研究開發(fā)汽車油耗智能型快速檢測儀器，采用流量傳感器和單片機實現(xiàn)油耗智能檢測，并通過顯示器和打印機對外輸出。將先進的智能傳感器技術(shù)和智能儀表技術(shù)應用于液體流量檢測與顯示，集機、電、液于一體，提高檢測與顯示精度和檢測的自動化程度，滿足生產(chǎn)實際的需要。1．1．3 研究水平與發(fā)展趨勢研究開發(fā)汽車油耗智能型快速檢測儀器，采用流量傳感器和單片機實現(xiàn)油耗智能檢測，并通過顯示器和打印機對外輸出。將先進的智能傳感器技術(shù)和智能儀表技術(shù)應用于液體流量檢測與顯示，集機、電、液于一體，提高檢測與顯示精度和檢測的自動化程度，滿足生產(chǎn)實際的需要。1．2 汽車油耗智能檢測技術(shù)研究的意義 汽車的油耗檢測是衡量汽車燃料經(jīng)濟性及汽車發(fā)動機性能的重要手段，而油耗儀是進行油耗檢測的專用儀器，它通過測量發(fā)動機消耗一定燃料所需時間或者車輛行駛一定里程所需的燃油量來計算燃油消耗率。因此，研究與開發(fā)新型智能油耗儀也是實現(xiàn)油耗儀產(chǎn)品升級換代的要求，也是科學技術(shù)日益發(fā)展的需要。所以該系統(tǒng)的開發(fā)將會為汽車油耗精確檢測技術(shù)的發(fā)展提供新方向，為我國汽車油耗檢測技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造新的平臺，為節(jié)能型汽車的研發(fā)提供更精確可靠的油耗數(shù)據(jù)。 根據(jù)汽車油耗檢測系統(tǒng)的功能要求確定總體技術(shù)案。 對單片機、流量傳感器、顯示器、鍵盤、通訊接口等元件。同時給出以單片機為核心的控制系電路原理圖，從而為各元件之間建立必要的聯(lián)系。軟件部分配合硬件控制系統(tǒng)電路，共同完成對油耗的智能化測試，而軟件功能是通過分程序模塊來實現(xiàn)的，主要包括初始化模塊、鍵盤管理模塊、二進制和十進制轉(zhuǎn)換程序模塊、顯示模塊和耗油量測試模塊等。（4）進行油耗檢測系統(tǒng)的可行性驗證。2 總體方案設計2．1 系統(tǒng)的功能要求（1）完成車輛油耗智能檢測。同時，要采用監(jiān)視器對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控，采用通訊接口與計算機實時通訊。（3）系統(tǒng)采用的理論應具有可行性。（4）該項技術(shù)產(chǎn)品化之后，同比之下成本要低、精度要高。根據(jù)汽車發(fā)動機供油系統(tǒng)工作原理和汽車運行條件，確定油耗檢測方法，建立油耗系統(tǒng)檢測數(shù)學模型，配合硬件部分控制電路編寫控制軟件，共同完成對油耗的智能化測試。采取相應辦法，提高油耗檢測系統(tǒng)的抗干擾能力。進行試驗誤差分析。車輛智能油耗檢測系統(tǒng)主要由流量傳感器、單片機、顯示器、打印機和控制面板等組成，其控制關(guān)系如圖 所示。單片機是汽車油耗檢測控制系統(tǒng)的核心，用于接收流量傳感器的信號，并調(diào)用內(nèi)存儲器中的數(shù)據(jù)和相關(guān)程序，進行分析處理，并將處理結(jié)果送給打印機或顯示器對外輸出。打印機用于打印汽車油耗的檢測結(jié)果。圖 智能油耗儀的控制關(guān)系示意圖3 硬件電路設計3．1 單片機的選擇3．1．1 單片機的匹配原則面對市場上琳瑯滿目的單片機產(chǎn)品，如何選擇一種適合設計需要的單片機顯得十分重要。因此，實際應用中可根據(jù)以下原則來選擇單片機：。對此，應注意以下幾方面；①單片機是否含有所需的I/O端口數(shù)目。③單片機的CPU是否含有合適的吞吐量。②單片機是否有足夠的供應量。④單片機是否在改進之中。對于被選擇的單片機，應考慮下列開發(fā)工具：①編譯軟件。③調(diào)試工具。⑤語言體系與熟悉程度。3．1．2單片機的型號匹配 本次設計選用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8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器全靜態(tài)操作：0Hz ～33Hz32個可編程I/O口線八個中斷源低功耗空閑和掉電模式看門狗定時器掉電標識符（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。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。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?？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。（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。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗時，需要外部上拉電阻。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。此外，（ ）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體如下表所示。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。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）。在這種應用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。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。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。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。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?？撮T狗計時完成后，RST 腳輸出96 個晶振周期的高電平。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。在flash編程時，此引腳（Error!）也用作編程輸入脈沖。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。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時有效。這個 ALE 使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。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。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，Error!必須接GND。在flash編程期間，Error!也接收12伏VPP電壓。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。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。在本設計系統(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。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。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。在本次設計中我們選擇容積式流量傳感器。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)。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。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。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。由于汽車油耗測量的高精度要求。為了達到更好的效果，因此這里選用YH2型流量傳感器。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。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。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 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。內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理都相同。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：方波輸出，電源變換，音響報警，玩具，電控測量，定時等。每類工作方式又有很多個不同的電路。這樣一來，電路變得更加復雜。，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。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。 LED數(shù)碼管燈身及燈罩均采用進口PC材料或PMMA材料，采用電腦編程控制數(shù)字電路，以高亮度LED 作為電源，有紅、綠、黃、藍等基色，通過微電腦控制器多條燈管組合制造。而根據(jù)LED的接法不同可分為共陰和共陽兩類，他們的發(fā)光原來是一樣的，只是電源的極性不同。將多個共陰極的LED連在一起即為共陰式，多個共陽的LED連在一起即為共陽式的。 數(shù)碼管（LED ）顯示器 顯示數(shù)據(jù)的電路原理常見的數(shù)碼管由七個條狀和一個點狀發(fā)光二極管管芯制成，叫七段數(shù)碼管如圖38所示，根據(jù)管腳資料，可以判斷使用的是何總接口類型。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。 LED數(shù)碼管發(fā)光原理其封裝引