張 政

ZHANG Zheng

（江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院，淮安 223001）

基于單片機(jī)的發(fā)動機(jī)尾氣參數(shù)采集系統(tǒng)的設(shè)計

SCM-based design of exhaust gas parameters collection system

張 政

ZHANG Zheng

（江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院，淮安 223001）

本文通過利用STC89C52RC單片機(jī)與12位串行控制AD轉(zhuǎn)換器TLC2543，單片K型熱電偶放大器與數(shù)字轉(zhuǎn)換器MAX6675、壓力傳感器VESX-100組成柴油車尾氣參數(shù)采集系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要用于對發(fā)動機(jī)運行時的工況檢測，參數(shù)采集時通過串口線與上位機(jī)相連接，上位機(jī)通過VB6.0將采集到得數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示，并進(jìn)行保存。此設(shè)計具有良好的應(yīng)用價值。

STC89C52RC；TLC2543；MAX6675；溫度采集；VB6.0

0 引言

為滿足日趨嚴(yán)厲的排放法規(guī)，在車輛出廠或檢測時需要對其發(fā)動機(jī)進(jìn)行尾氣溫度、壓力等參數(shù)進(jìn)行檢測，尾氣參數(shù)也是反應(yīng)發(fā)動機(jī)是否正常運行的一個重要指標(biāo)，所以對柴油機(jī)車定期進(jìn)行尾氣溫度的檢測是非常必要的。本文開發(fā)了一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動完成對尾氣參數(shù)的采集與存儲，對發(fā)動機(jī)進(jìn)行尾氣溫度、壓力參數(shù)進(jìn)行采集、存儲，由于性能以及所使用柴油品質(zhì)的不同，不同型號的柴油機(jī)排氣溫度也不盡相同，所以我們采用在上位機(jī)存儲不同型號柴油發(fā)動機(jī)正常運行時的尾氣溫度參數(shù)，實時采集到的溫度與存儲溫度進(jìn)行比較，當(dāng)有較大的差別時，就需要對發(fā)動機(jī)進(jìn)行性能的檢修。

1 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成，下位機(jī)進(jìn)行尾氣溫度、壓力的實時采集，并把采集到的數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)，上位機(jī)采用Visual Basic6.0進(jìn)行編程，對下位機(jī)傳送的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，繪制溫度曲線，并和上位機(jī)內(nèi)存儲的柴油機(jī)車正常運行溫度進(jìn)行比較，觀察者可以根據(jù)兩條曲線的不同判斷發(fā)動機(jī)是否正常運行。[1]圖1為本系統(tǒng)的原理圖，具有冷端補(bǔ)償?shù)膯纹琄型熱電偶放大器與數(shù)字轉(zhuǎn)換器MAX6675進(jìn)行溫度采集，VESX-100型壓力傳感器采用三線制，10-32V供電，輸出信號為1-5V，可以直接和AD轉(zhuǎn)換器件連接，單片機(jī)對A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行處理，傳送到上位機(jī)。

2 下位機(jī)設(shè)計

2.1 下位機(jī)硬件設(shè)計

為了準(zhǔn)確測量壓力，[2]公交車尾氣參數(shù)采集實驗中選用了線性度較高的壓力傳感器VESX-100，VESX-100型壓力傳感器采用三線制，10-32V供電，輸出信號為1-5V，可以直接和AD轉(zhuǎn)換器件連接。為了對溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測量，本試驗采用的溫度傳感器是直徑為1mm的高靈敏度K型熱電偶。在選定傳感器以后，利用STC89C52RC單片機(jī)與12位串行控制AD轉(zhuǎn)換器TLC2543，單片K型熱電偶放大器與數(shù)字轉(zhuǎn)換器MAX6675，512Kbit串行EEPROM存儲器AT24C512和MAX232組成柴油車尾氣溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。[3]本系統(tǒng)選用的STC89C52RC單片機(jī)是STC系列單片機(jī)中的一款，STC單片機(jī)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，功耗低，適合在比較惡劣的場合下使用。TLC2543是內(nèi)部帶采樣保持的12位串行控制AD轉(zhuǎn)換器，在設(shè)計中利用TLC2543不僅能夠節(jié)省單片機(jī)的I/O資源，而且價格適中，分辨率較高。MAX6675是一復(fù)雜的單片K型熱電偶數(shù)字轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部具有信號調(diào)節(jié)放大器、12位的模擬/數(shù)字化熱電偶轉(zhuǎn)換器、冷端補(bǔ)償傳感和校正、數(shù)字控制器、1個SPI兼容接口和1個相關(guān)的邏輯控制。[4]單片機(jī)可將MAX6675測得的K型熱電偶的溫度值讀出，本實驗采用MAX6675可以省掉復(fù)雜的線性化電路處理，并且具有較高的溫度轉(zhuǎn)換精度，AT24C512是Atmel公司生產(chǎn)的64Kbyte串行電可擦除的可編程程序存儲器，數(shù)據(jù)掉電不丟失，適用于具有大容量數(shù)據(jù)存儲要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，本實驗就采用AT24C512作為存儲器。[5]PC機(jī)幾乎都具有RS-232-C接口，因此，單片機(jī)通過RS-232-C口與PC機(jī)通信最方便，本實驗采用MAX232實現(xiàn)邏輯電平與RS-232-C電平的相互轉(zhuǎn)換。

圖1 壓力、溫度采集系統(tǒng)原理圖

圖2 下位機(jī)硬件電路

下位機(jī)電路如圖2所示。

2.2 下位機(jī)軟件框圖設(shè)計

圖3 下位機(jī)軟件框圖

3 上位機(jī)

[6]Visual Basic 6.0是一種功能強(qiáng)大、簡單易學(xué)的程序設(shè)計語言。它不但保留了原先Basic語言的全部功能，而且還增加了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計功能。它不僅可以方便快捷地編制適用于數(shù)據(jù)處理、多媒體等方面的程序，而且利用ActiveX控件MSComm還能十分方便地開發(fā)出使用計算機(jī)串口的計算機(jī)通信程序。本文正是利用了VB的MSComm控件實現(xiàn)了與下位機(jī)的串口通信，實現(xiàn)了對下位機(jī)采集到的壓力和溫度數(shù)據(jù)的讀取。具體的操作流程為，聲明一個動態(tài)數(shù)組，MSComm控件的Input屬性直接指定給GetByte數(shù)組中，接下來的LBound和UBound兩個函數(shù)的目的是取得GetByte數(shù)組的最小索引值和最大索引值，有了最大和最小索引值，就可以使用程序的自定方式將內(nèi)容轉(zhuǎn)出來進(jìn)行其他的運算，如此完成接受二進(jìn)制數(shù)據(jù)的程序。接受到的數(shù)據(jù)按一定的順序存入C盤根目錄下文件名為PT.txt的文本中，完成數(shù)據(jù)的保存工作。

4 結(jié)論

基于STC89C52RC單片機(jī)的發(fā)動機(jī)尾氣參數(shù)采集系統(tǒng)可以成功地運用于發(fā)動機(jī)尾氣參數(shù)的檢測試驗中，此系統(tǒng)成本低，運行可靠，具有良好的應(yīng)用價值。

[1] 李映穎,王海軍.串行AD轉(zhuǎn)換器TLC2543與51系列單片機(jī)的接口設(shè)計[J].儀表技術(shù),2007(1):32-33.

[2] 沙占友.智能傳感器系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社. 2008.6.

[3] 何立民.單片機(jī)高級教程—應(yīng)用與設(shè)計[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,2008.8.

[4] 虞致國,徐健健.MAX6675的原理及應(yīng)用[J].國外電子元器件,2002(12):45-47.

[5] 朱立忠,馮丹.PC 機(jī)與MCS51單片機(jī)串行通信接口電路的設(shè)計[J].沈陽工業(yè)學(xué)院學(xué)報,2005,22(2):37-40.

[6] 馮莉,李巨.MScomm控件通訊方式的使用[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用,2008:49-50.

TP274+.5

B

1009-0134(2010)11(下)-0029-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2010.11(下).11

2010-08-27

張政（1974 -），男，江蘇淮安人，講師，碩士，研究方向為電子技術(shù)應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)多媒體教育。