基于單片機(jī)的空氣質(zhì)量流量顯示裝置設(shè)計(jì)

摘要：空氣質(zhì)量流量顯示裝置可以直觀的反映進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量，有助于為發(fā)動(dòng)機(jī)提供最佳的空燃比。本文以羅蒙斯特質(zhì)量流量計(jì)為例，基于STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)一種空氣質(zhì)量流量顯示裝置，通過(guò)在PROteL中對(duì)硬件電路進(jìn)行手工布線，在Proteus中對(duì)搭建的電路進(jìn)行硬件仿真，Keil環(huán)境下對(duì)程序進(jìn)行編寫，找出數(shù)字量與傳感器輸出的電壓信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，送入微處理器，為發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算最佳空燃比做好后續(xù)工作。

最佳空燃比是發(fā)動(dòng)機(jī)工作動(dòng)力性的一個(gè)重要參數(shù)，它不僅影響車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，更對(duì)日益嚴(yán)重的尾氣排放環(huán)保性有著苛刻的要求。準(zhǔn)確的顯示流入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣質(zhì)量流量為發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最佳空燃比提供數(shù)據(jù)借鑒。以簡(jiǎn)單易控制的STC89C52單片機(jī)為控制核心，經(jīng)過(guò)AD模塊的轉(zhuǎn)換，完成對(duì)空氣質(zhì)量流量計(jì)的顯示裝置，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)顯示結(jié)果的分析找出模擬量與數(shù)字量之間的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)提供最佳空燃比設(shè)立參照途徑。

1 羅蒙斯特質(zhì)量流量計(jì)的工作原理

羅蒙斯特質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)量系統(tǒng)包括一臺(tái)傳感器和一臺(tái)用于信號(hào)處理的變送器。傳感器由外殼、微振動(dòng)測(cè)量管、振動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和信號(hào)檢測(cè)器及溫度補(bǔ)償元件等主要部件組成。當(dāng)氣體通過(guò)振動(dòng)測(cè)量管時(shí)，在氣體推動(dòng)及外加于測(cè)量管的振動(dòng)力作用下，測(cè)量管將獲得附加的科里奧力，其大小與氣體的質(zhì)量流量成正比，科里奧力引起測(cè)量管的微小扭曲導(dǎo)致振動(dòng)時(shí)的相位差轉(zhuǎn)換為線性的電信號(hào)輸出，變送器就將此電信號(hào)轉(zhuǎn)換為1~5V的電壓信號(hào)，通過(guò)AD模塊顯示在顯示裝置上。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

電信號(hào)的轉(zhuǎn)換是單通道，在此選擇容易掌握的ADC0804芯片，其模數(shù)轉(zhuǎn)換功能已足夠滿足需求。顯示裝置采用4段8位數(shù)碼管，精確度到個(gè)位。其模塊圖如圖1所示。

輸入模塊是經(jīng)過(guò)變送器轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)，其幅值在1~5V之間變化；AD模塊就是AD芯片，ADC0804是COMS依次逼近型的AD轉(zhuǎn)換器，三態(tài)鎖定輸出，分辨率為8位，存取時(shí)間135us,轉(zhuǎn)換時(shí)間100us,從功能與成本角度考慮，ADC0804是比較合適的；控制模塊選用STC89C52單片機(jī)，其性能高，成本低的優(yōu)點(diǎn)在小型控制器的使用上得到普遍的應(yīng)用。顯示模塊在此選取的是4段8位數(shù)碼管，由經(jīng)驗(yàn)常識(shí)可知5V電壓值對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為255,所以在精度要求不是太高的情況下4段8位數(shù)碼管可以滿足其顯示準(zhǔn)確性的要求。

2.1 PROTEL電路原理圖

PROTEL是PROTEL公司推出的一款用于電子設(shè)計(jì)的EDA軟件，因其模塊功能的多樣化和人性化得到眾多電子設(shè)計(jì)者的青睞。在設(shè)計(jì)空氣質(zhì)量流量顯示裝置電路板時(shí)，首先需要在PROTEL環(huán)境下對(duì)原理圖進(jìn)行構(gòu)思繪制。經(jīng)過(guò)對(duì)電路中所需各模塊的分析繪制出如下的電路原理圖，如圖2所示。