基于C8051F020的車輛散熱系統(tǒng)參數測試電路研究

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據嚴重缺乏，試驗周期長，數據可復現(xiàn)性差，無法向工程設計部門提供準確有效的實車試驗數據，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、數據存儲技術、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)參數的電子電路。

2 系統(tǒng)總體構架設計
該散熱系統(tǒng)參數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)參數測點示意圖。該車輛散熱系統(tǒng)參數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路數據進行檢測；(2)利用從機白帶的10位A／D轉換器進行數模轉換，滿足系統(tǒng)分辨率的要求，基于先轉換后傳輸的理念克服了模擬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)使用大容量數據存儲器以滿足長時間大容量數據的存儲需求。

3 測試系統(tǒng)電路設計
該系統(tǒng)主要由數據采集、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，用于顯示各通道數據、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、數據線、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據出現(xiàn)的原因有著重要意義。
3．2 數據采集單元設計
數據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LM324放大后，接入從控機的模擬輸入通道AIN2進行A／D轉換。