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

摘要：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(yùn)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，上住機(jī)通過VB6．O將采集到的數(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。
關(guān)鍵詞：STC89C52RC；TLC2543；MAX6675；溫度采集；VB6．O

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(yùn)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)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(yùn)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．O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(yùn)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(yùn)行。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，10～32 V供電，輸出信號為l～5 V，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，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-lOO型壓力傳感器采用三線制，10～32 V供電，輸出信號為l～5 V，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1 mm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MAX6675，512 kbit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)。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。單片機(jī)可將MAX-6675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64 kbyte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。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。