基于單片機的發(fā)動機尾氣參數(shù)采集系統(tǒng)的設計

摘要：通過利用STC89C52RC單片機與12位串行控制AD轉換器TLC2543，單片K型熱電偶放大器與數(shù)字轉換器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)動機運行時的工況檢測，參數(shù)采集時通過串口線與上位機相連接，上住機通過VB6．O將采集到的數(shù)據(jù)進行實時顯示，并進行保存。此設計具有良好的應用價值。
關鍵詞：STC89C52RC；TLC2543；MAX6675；溫度采集；VB6．O

0 引言
為滿足日趨嚴厲的排放法規(guī)，在車輛出廠或檢測時需要對其發(fā)動機進行尾氣溫度、壓力等參數(shù)進行檢測，尾氣參數(shù)也是反應發(fā)動機是否正常運行的一個重要指標，所以對柴油機車定期進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)動機尾氣溫度、壓力參數(shù)進行采集、存儲，由于性能以及所使用柴油品質的不同，不同型號的柴油機排氣溫度也不盡相同，所以我們采用在上位機存儲不同型號柴油發(fā)動機正常運行時的尾氣溫度參數(shù)，實時采集到的溫度與存儲溫度進行比較，當有較大的差別時，就需要對發(fā)動機進行性能的檢修。

1 系統(tǒng)設計
本系統(tǒng)由上位機和下位機兩部分組成，下位機進行尾氣溫度、壓力的實時采集，并把采集到的數(shù)據(jù)傳送至上位機，上位機采用Visual Basic6．O進行編程，對下位機傳送的溫度數(shù)據(jù)進行顯示，繪制溫度曲線，并和上位機內存儲的柴油機車正常運行溫度進行比較，觀察者可以根據(jù)兩條曲線的不同判斷發(fā)動機是否正常運行。圖1為本系統(tǒng)的原理圖，具有冷端補償?shù)膯纹琄型熱電偶放大器與數(shù)字轉換器MAX6675進行溫度采集，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轉換器件連接，單片機對A／D轉換后的數(shù)字量進行處理，傳送到上位機。

2 下位機設計
2．1 下位機硬件設計
為了準確測量壓力，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轉換器件連接。為了對溫度進行準確測量，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單片機與12位串行控制AD轉換器TLC2543，單片K型熱電偶放大器與數(shù)字轉換器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單片機是STC系列單片機中的一款，STC單片機具有較強的抗干擾能力，功耗低，適合在比較惡劣的場合下使用。TLC2543是內部帶采樣保持的12位串行控制AD轉換器，在設計中利用TLC2543不僅能夠節(jié)省單片機的I／O資源，而且價格適中，分辨率較高。MAX6675是一復雜的單片K型熱電偶數(shù)字轉換器，內部具有信號調節(jié)放大器、12位的模擬／數(shù)字化熱電偶轉換器、冷端補償傳感和校正、數(shù)字控制器、1個SPI兼容接口和1個相關的邏輯控制。單片機可將MAX-6675測得的K型熱電偶的溫度值讀出，本實驗采用MAX6675可以省掉復雜的線性化電路處理，并且具有較高的溫度轉換精度，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機幾乎都具有RS-232-C接口，因此，單片機通過RS-232-C口與PC機通信最方便，本實驗采用MAX232實現(xiàn)邏輯電平與RS-232-C電平的相互轉換。