單片機實現(xiàn)空氣質量流量顯示裝置

空氣質量流量顯示裝置可以直觀的反映進入發(fā)動機的空氣流量，有助于為發(fā)動機提供最佳的空燃比。本文以羅蒙斯特質量流量計為例，基于STC89C52單片機設計一種空氣質量流量顯示裝置，以簡單易控制的STC89C52單片機為控制核心，經過AD模塊的轉換，完成對空氣質量流量計的顯示裝置，通過對數(shù)據顯示結果的分析找出模擬量與數(shù)字量之間的線性對應關系，從而為發(fā)動機提供最佳空燃比設立參照途徑。

　　1 羅蒙斯特質量流量計的工作原理

　　羅蒙斯特質量流量計的計量系統(tǒng)包括一臺傳感器和一臺用于信號處理的變送器。傳感器由外殼、微振動測量管、振動驅動器和信號檢測器及溫度補償元件等主要部件組成。當氣體通過振動測量管時，在氣體推動及外加于測量管的振動力作用下，測量管將獲得附加的科里奧力，其大小與氣體的質量流量成正比，科里奧力引起測量管的微小扭曲導致振動時的相位差轉換為線性的電信號輸出，變送器就將此電信號轉換為1~5V的電壓信號，通過AD模塊顯示在顯示裝置上。

　　2 硬件電路設計

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

　　輸入模塊是經過變送器轉換的電壓信號，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轉換器，三態(tài)鎖定輸出，分辨率為8位，存取時間135us,轉換時間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，其性能高，成本低的優(yōu)點在小型控制器的使用上得到普遍的應用。顯示模塊在此選取的是4段8位數(shù)碼管，由經驗常識可知5V電壓值對應的數(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計的EDA軟件，因其模塊功能的多樣化和人性化得到眾多電子設計者的青睞。在設計空氣質量流量顯示裝置電路板時，首先需要在PROTEL環(huán)境下對原理圖進行構思繪制。經過對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。

　　2.2 Proteus仿真電路

　　為了保證電路的搭建正確性和各模塊功能自檢的完善，還需要在Proteus仿真軟件中對搭建的電路原理圖進行仿真測試，如圖3所示是在Proteus仿真環(huán)境中對搭建的電路原理圖進行的仿真。

　　從圖中可以看出，電路包括最基本的功能模塊：單片機的復位功能模塊，AD模塊和數(shù)碼管的顯示模塊。外接的電壓是5V電壓值，為了可以實時模擬變送器輸出的電壓信號，在此添加一個電位器器件，通過調節(jié)電位器的阻值變化來模擬輸出電壓信號的變化;從數(shù)碼管的數(shù)字顯示值上看，本次搭建電路和仿真是正確的;調節(jié)電位器的阻值發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的數(shù)字量隨阻值大小的變化實時變化，表明此電路圖可以模擬變送器器輸出的電壓信號。在完成基本功能需求的基礎上，本電路圖在搭建時考慮到了為尋找后續(xù)電壓數(shù)字值和模擬量之間的對應關系，添加了一直流電壓表，用來顯示對應數(shù)字值所代表的電壓值。