基于C8051F020的實時檢測和車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測試電路設計

　　1 引言

　　車輛的系統(tǒng)散熱性是衡量其先進性的一個重要標志，因為車輛的各個部件和系統(tǒng)都存在一個最佳的工作溫度區(qū)間，在此溫度范圍內(nèi)零部件的各項性能指標才能得以保證。目前，我國車輛系統(tǒng)的研制已進入自行研制、自主創(chuàng)新的發(fā)展階段，由于缺乏實車試驗測試條件，加上車輛工作環(huán)境的復雜性，導致有效的實車試驗數(shù)據(jù)嚴重缺乏，試驗周期長，數(shù)據(jù)可復現(xiàn)性差，無法向工程設計部門提供準確有效的實車試驗數(shù)據(jù)，嚴重影響車輛總體技術的進一步發(fā)展。因此，本文著重于在不改變車輛現(xiàn)有結構和性能的前提下，采用單片機控制系統(tǒng)、傳感器技術、數(shù)據(jù)存儲技術、實時時鐘技術，研制一套能實時檢測和記錄車輛散熱系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)的電子電路。

　　2 系統(tǒng)總體構架設計

　　該散熱系統(tǒng)參數(shù)測試電路由上位微型計算機和下位單片機控制系統(tǒng)組成。圖1是車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測點示意圖。該車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測試電路的主要功能和技術指標為：(1)能夠同時對溫度、壓力、流量共計11路數(shù)據(jù)進行檢測;(2)利用從機白帶的10位A/D轉換器進行數(shù)模轉換，滿足系統(tǒng)分辨率的要求，基于先轉換后傳輸?shù)睦砟羁朔四M信號在長線傳輸中易受到干擾的缺點;(3)使用RS485和USB串行總線傳輸，實現(xiàn)主從機間的多機通信及和上位機間的通信，且具有傳輸速度快、抗干擾能力強的特點;(4)使用大容量數(shù)據(jù)存儲器以滿足長時間大容量數(shù)據(jù)的存儲需求。

　　3 測試系統(tǒng)電路設計

　　該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、液晶顯示、鍵盤、存儲、RS-485通信、USB通信等電路組成。圖2是系統(tǒng)電路設計框圖。

　　3.1 主控制單元電路設計

　　在系統(tǒng)電路設計中，采用C8051F系列單片機作為系統(tǒng)的控制器件。該單片機具有高速的指令執(zhí)行速度，同時將A/D轉換、交叉開關等復雜的外圍功能部件集成到單片機內(nèi)部，簡化了電路，提高了系統(tǒng)設計的可靠性。

　　鍵盤模塊使系統(tǒng)具有手動獨立控制能力，該模塊的設計采用4×4非編陣列式鍵盤實現(xiàn)確認、停止、清除、復位、通信、存儲、時間設置等功能。按鈕的行、列線分別接到MCU的P6端口，采用“行掃描法”來確定鍵盤上具體哪一個鍵被按下。顯示器選用點陣式液晶顯示模塊FM12864F，用于顯示各通道數(shù)據(jù)、當前時間等，以便增強人機交互效果。采用串行時鐘DS1302進行時鐘設計，在電路中我們用P0口的P0.5、P0.6、P0.7分別作為時鐘器件的串行時鐘線、數(shù)據(jù)線、復位線，將Vcc2連接到備份電源，以便在掉電的情況下能保存時間信息，這種記錄方便對長時間的連續(xù)測試系統(tǒng)結果的分析以及對查找異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因有著重要意義。

　　3.2 數(shù)據(jù)采集單元設計

　　數(shù)據(jù)采集單元采集車輛散熱系統(tǒng)的溫度、壓力、流量。

　　(1)溫度信號的采集 采用鉑電阻PT100來實現(xiàn)溫度信號的采集，測溫電路如圖3所示。采用R13、R14、VR2、PT100構成測量電橋，當PT100的電阻值和VR2的電阻值不等時，電橋輸出一個毫伏級的壓差信號，經(jīng)LM324放大后，接入從控機的模擬輸入通道AIN2進行A/D轉換。