基于C8051F020的車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測試電路研究

1、基于c8051f020的車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測試電路研究 車輛的系統(tǒng)散熱性是衡量其先進(jìn)性的一個(gè)重要標(biāo)記，由于車輛的各個(gè)部件和系統(tǒng)都存在一個(gè)最佳的工作溫度區(qū)間，在此溫度范圍內(nèi)零部件的各項(xiàng)性能指標(biāo)才干得以保證。目前，我國車輛系統(tǒng)的研制已進(jìn)入自行研制、自主創(chuàng)新的進(jìn)展階段，因?yàn)槿狈?shí)車實(shí)驗(yàn)測試條件，加上車輛工作環(huán)境的復(fù)雜性，導(dǎo)致有效的實(shí)車實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)嚴(yán)峻缺乏，實(shí)驗(yàn)周期長，數(shù)據(jù)可復(fù)現(xiàn)性差，無法向工程設(shè)計(jì)部門提供精確有效的實(shí)車實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，嚴(yán)峻影響車輛總體技術(shù)的進(jìn)一步進(jìn)展。因此，本文著重于在不轉(zhuǎn)變車輛現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和性能的前提下，采納控制系統(tǒng)、技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘技術(shù)，研制一套能實(shí)時(shí)檢測和記錄車輛散熱系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)的

2、。 2 系統(tǒng)總體構(gòu)架設(shè)計(jì)該散熱系統(tǒng)參數(shù)測試電路由上位微型計(jì)算機(jī)和下位單片機(jī)控制系統(tǒng)組成。圖1是車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測點(diǎn)暗示圖。該車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測試電路的主要功能和技術(shù)指標(biāo)為：(1)能夠同時(shí)對溫度、壓力、流量共計(jì)11路數(shù)據(jù)舉行檢測；(2)利用從機(jī)白帶的10位ad轉(zhuǎn)換器舉行數(shù)模轉(zhuǎn)換，滿足系統(tǒng)辨別率的要求，基于先轉(zhuǎn)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(diǎn)；(3)用法rs485和串行傳輸，實(shí)現(xiàn)主從機(jī)間的多機(jī)通信及和上位機(jī)間的通信，且具有傳輸速度快、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)；(4)用法大容量數(shù)據(jù)存儲器以滿足長時(shí)光大容量數(shù)據(jù)的存儲需求。3 測試系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、液晶顯示、鍵盤、存儲

3、、rs-485通信、usb通信等電路組成。圖2是系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖。31 主控制單元電路設(shè)計(jì)在系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中，采納c8051f系列單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器件。該單片機(jī)具有高速的命令執(zhí)行速度，同時(shí)將ad轉(zhuǎn)換、交錯(cuò)開關(guān)等復(fù)雜的外圍功能部件集成到單片機(jī)內(nèi)部，簡化了電路，提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的牢靠性。鍵盤模塊使系統(tǒng)具有手動自立控制能力，該模塊的設(shè)計(jì)采納4×4非編陣列式鍵盤實(shí)現(xiàn)確認(rèn)、停止、清除、復(fù)位、通信、存儲、時(shí)光設(shè)置等功能。按鈕的行、列線分離接到的p6端口，采納“行掃描法”來確定鍵盤上詳細(xì)哪一個(gè)鍵被按下。選用點(diǎn)陣式液晶顯示模塊fm12864f，用于顯示各通道數(shù)據(jù)、當(dāng)前時(shí)光等，以便增加人機(jī)交互效果。采

4、納串行時(shí)鐘ds1302舉行時(shí)鐘設(shè)計(jì)，在電路中我們用p0口的p05、p06、p07分離作為時(shí)鐘器件的串行時(shí)鐘線、數(shù)據(jù)線、復(fù)位線，將vcc2銜接到備份電源，以便在掉電的狀況下能保存時(shí)光信息，這種記錄便利對長時(shí)光的延續(xù)測試系統(tǒng)結(jié)果的分析以及對查找異樣數(shù)據(jù)浮現(xiàn)的緣由有著重要意義。32 數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計(jì)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 采納鉑pt100來實(shí)現(xiàn)溫度信號的采集，測溫電路3所示。采納r13、r14、vr2、pt100構(gòu)成測量電橋，當(dāng)pt100的電阻值和vr2的電阻值不等時(shí)，電橋輸出一個(gè)毫伏級的壓差信號，經(jīng)lm324放大后，接入從控機(jī)的模擬輸入通道ain2舉行

5、ad轉(zhuǎn)換。(2)流量信號的采集 采納超聲波多普勒流量計(jì)檢測流量信號。測量中超聲波放射器為一同定聲源，當(dāng)超聲波放射器所放射的固定頻率的超聲波入射到這些固體顆粒時(shí)，被反射到接收器的超聲波頻率就會與發(fā)率之間有一個(gè)差值，該頻率差就是因?yàn)榱黧w中固體顆粒運(yùn)動而產(chǎn)生的多普勒頻移因?yàn)檫@個(gè)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(jìn)而求出流體流量。(3)壓力信號的采集 采納壓阻式傳感器來實(shí)現(xiàn)對壓力信號的檢測，測壓電路4所示。在系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中，vd1采納lm385，其穩(wěn)定為25 v，為傳感器提供15 ma恒流源的基準(zhǔn)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

6、出信號接入c8051f012的模擬輸入通道aino舉行ad轉(zhuǎn)換。33 外圍電路的設(shè)計(jì)外圍電路主要協(xié)作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。331 數(shù)據(jù)存儲電路的設(shè)計(jì)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。按照設(shè)計(jì)要求，每隔05 s對這11路參數(shù)采集一次，延續(xù)采集2 h。假如采納10位的ad轉(zhuǎn)換器，需存儲器的容量為309375 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(shí)期內(nèi)運(yùn)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p02、p03和p04引腳通過交錯(cuò)開關(guān)配

7、置為spi的clk、miso和mosi信號線，分離與at45db081的時(shí)鐘、串行輸出和串行輸入引腳相連。將p30、p31和p32分離與at45db081的片選、復(fù)位和忙閑引腳狀態(tài)相連。332 通信電路的設(shè)計(jì)(1)rs485通信接口電路在測試電路中，主控機(jī)發(fā)送指令，從控機(jī)接收指令并執(zhí)行相應(yīng)的操作。因此采納rs485通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)主從機(jī)間的多機(jī)通信，rs485標(biāo)準(zhǔn)接口為差分驅(qū)動結(jié)構(gòu)，它通過傳輸線驅(qū)動器把規(guī)律電平轉(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)采納max485驅(qū)動器舉行電平轉(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(kuò)展usb接口

8、來實(shí)現(xiàn)主控機(jī)和上位機(jī)的通信。系統(tǒng)中pdiusbd12與c8051f020之間采納地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用的銜接方式，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)總線挺直與pdiusbd12的數(shù)據(jù)總線相連。其usb接口電路6所示。車輛工作環(huán)境復(fù)雜，電磁輻射是不行避開的，因?yàn)閜diusbd12本身的esd庇護(hù)能力有限，為有效防止靜電放電傷害電子元件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中在d-，d+和地線之間并聯(lián)一個(gè)瞬變電壓抑制器。其sn75240接口電路7所示。當(dāng)a，b或c，d兩端浮現(xiàn)眨眼高能量沖擊時(shí)，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)，汲取一個(gè)大，從而將其兩端間的電壓箝位在一個(gè)較小的數(shù)值，庇護(hù)后面的電路元件不因瞬態(tài)高壓的沖擊而損壞。333 電源電路的設(shè)計(jì)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(shí)，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