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

　　(2)流量信號的采集 采用超聲波多普勒流量計檢測流量信號。測量中超聲波發(fā)射器為一同定聲源，當(dāng)超聲波發(fā)射器所發(fā)射的固定頻率的超聲波入射到這些固體顆粒時，被反射到接收器的超聲波頻率就會與發(fā)射頻率之間有一個差值，該頻率差就是由于流體中固體顆粒運動而產(chǎn)生的多普勒頻移.由于這個頻移量正比于流體流速，所以測量此頻差就可以求得流速，進而求出流體流量。

　　(3)壓力信號的采集 采用壓阻式傳感器來實現(xiàn)對壓力信號的檢測，測壓電路如圖4所示。在系統(tǒng)電路設(shè)計中，VD1采用LM385，其穩(wěn)定電壓為2.5 V，為傳感器提供1.5 mA恒流源的基準電壓。U2與U3構(gòu)成差動輸入與差動輸出的放大電路，通過U5變換為對地的單端信號輸出，該輸出信號接入C8051F012的模擬輸入通道AINO進行A/D轉(zhuǎn)換。

　　3.3 外圍電路的設(shè)計

　　外圍電路主要配合控制器完成車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測試，主要由存儲、RS485通信、USB通信等電路組成。

　　3.3.1 數(shù)據(jù)存儲電路的設(shè)計

　　由圖2可知，需要測量散熱系統(tǒng)的溫度、壓力、流量參數(shù)，共11路。根據(jù)設(shè)計要求，每隔0.5 s對這11路參數(shù)采集一次，連續(xù)采集2 h。如果采用10位的A/D轉(zhuǎn)換器，需存儲器的容量為309.375 K字節(jié)。因此選取容量為8 Mbit的AT45DB081作為大容量存儲器，把車輛在相當(dāng)長時期內(nèi)運行數(shù)據(jù)作為歷史數(shù)據(jù)存儲。圖5為存儲器接口電路，圖中將C8051F020的P0.2、P0.3和P0.4引腳通過交叉開關(guān)配置為SPI的CLK、MISO和MOSI信號線，分別與AT45DB081的時鐘、串行輸出和串行輸入引腳相連。將P3.0、P3.1和P3.2分別與AT45DB081的片選、復(fù)位和忙閑引腳狀態(tài)相連。

　　3.3.2 通信電路的設(shè)計

　　(1)RS-485通信接口電路在測試電路中，主控機發(fā)送命令，從控機接收命令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。因此采用RS-485通信協(xié)議來實現(xiàn)主從機間的多機通信，RS-485標準接口為差分驅(qū)動結(jié)構(gòu)，它通過傳輸線驅(qū)動器把邏輯電平轉(zhuǎn)換為電位差，完成信號的傳遞，提高了信號的抗共模干擾能力。本系統(tǒng)采用MAX485驅(qū)動器進行電平轉(zhuǎn)換。

　　(2)USB通信接口電路 在車輛參數(shù)測試電路中，我們通過PDIUSBD12擴展USB接口來實現(xiàn)主控機和上位機的通信。系統(tǒng)中PDIUSBD12與C8051F020之間采用地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的連接方式，PDIUSBD12的ALE作為地址鎖存信號，A0接高電平，C8051F020的地址和數(shù)據(jù)總線直接與PDIUSBD12的數(shù)據(jù)總線相連。其USB接口電路如圖6所示。

　　車輛工作環(huán)境復(fù)雜，電磁輻射是不可避免的，由于PDIUSBD12本身的ESD保護能力有限，為有效防止靜電放電損害電子元件.系統(tǒng)設(shè)計中在D-，D+和地線之間并聯(lián)一個瞬變電壓抑制器。其SN75240接口電路如圖7所示。當(dāng)A，B或C，D兩端出現(xiàn)瞬間高能量沖擊時，它能以極高的速度把兩端的阻抗值由高阻態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，吸收一個大電流，從而將其兩端間的電壓箝位在一個較小的數(shù)值，保護后面的電路元件不因瞬態(tài)高壓的沖擊而損壞。

　　3.3.3 電源電路的設(shè)計

　　目前車輛的電平電壓多數(shù)是24 V，而參數(shù)測試裝置正常工作時，控制器所需的供電電壓為3 V，內(nèi)部其他器件所需的電壓為5 V。為保證參數(shù)測試裝置的正常工作，需要由車載電瓶將電壓轉(zhuǎn)換為+3 V、+5 V為參數(shù)測試裝置供電。

　　4 結(jié)束語

　　將上述硬件系統(tǒng)和電源系統(tǒng)、通訊單元等外圍電路制作成印制電路板，通過測試，該電路運行良好，而且在掉電和意外情況下能夠快速完整的將車輛散熱系統(tǒng)運行過程中的動態(tài)數(shù)據(jù)存儲起來，并通過顯示器顯示當(dāng)前通道的動態(tài)參數(shù)值，實現(xiàn)了車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測試電路的設(shè)計要求。