單片機實現(xiàn)空氣質(zhì)量流量顯示裝置

空氣質(zhì)量流量顯示裝置可以直觀的反映進入發(fā)動機的空氣流量，有助于為發(fā)動機提供最佳的空燃比。本文以羅蒙斯特質(zhì)量流量計為例，基于STC89C52單片機設計一種空氣質(zhì)量流量顯示裝置，以簡單易控制的STC89C52單片機為控制核心，經(jīng)過AD模塊的轉(zhuǎn)換，完成對空氣質(zhì)量流量計的顯示裝置，通過對數(shù)據(jù)顯示結(jié)果的分析找出模擬量與數(shù)字量之間的線性對應關(guān)系，從而為發(fā)動機提供最佳空燃比設立參照途徑。

　　1 羅蒙斯特質(zhì)量流量計的工作原理

　　羅蒙斯特質(zhì)量流量計的計量系統(tǒng)包括一臺傳感器和一臺用于信號處理的變送器。傳感器由外殼、微振動測量管、振動驅(qū)動器和信號檢測器及溫度補償元件等主要部件組成。當氣體通過振動測量管時，在氣體推動及外加于測量管的振動力作用下，測量管將獲得附加的科里奧力，其大小與氣體的質(zhì)量流量成正比，科里奧力引起測量管的微小扭曲導致振動時的相位差轉(zhuǎn)換為線性的電信號輸出，變送器就將此電信號轉(zhuǎn)換為1~5V的電壓信號，通過AD模塊顯示在顯示裝置上。

　　2 硬件電路設計

　　電信號的轉(zhuǎn)換是單通道，在此選擇容易掌握的ADC0804芯片，其模數(shù)轉(zhuǎn)換功能已足夠滿足需求。顯示裝置采用4段8位數(shù)碼管，精確度到個位。其模塊圖如圖1所示。

　　輸入模塊是經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換的電壓信號，其幅值在1~5V之間變化;AD模塊就是AD芯片，ADC0804是COMS依次逼近型的AD轉(zhuǎn)換器，三態(tài)鎖定輸出，分辨率為8位，存取時間135us,轉(zhuǎn)換時間100us,從功能與成本角度考慮，ADC0804是比較合適的;控制模塊選用STC89C52單片機，其性能高，成本低的優(yōu)點在小型控制器的使用上得到普遍的應用。顯示模塊在此選取的是4段8位數(shù)碼管，由經(jīng)驗常識可知5V電壓值對應的數(shù)字量為255,所以在精度要求不是太高的情況下4段8位數(shù)碼管可以滿足其顯示準確性的要求。

　　2.1 PROTEL電路原理圖

　　PROTEL是PROTEL公司推出的一款用于電子設計的EDA軟件，因其模塊功能的多樣化和人性化得到眾多電子設計者的青睞。在設計空氣質(zhì)量流量顯示裝置電路板時，首先需要在PROTEL環(huán)境下對原理圖進行構(gòu)思繪制。經(jīng)過對電路中所需各模塊的分析繪制出如下的電路原理圖，如圖2所示。

　　2.2 Proteus仿真電路

　　為了保證電路的搭建正確性和各模塊功能自檢的完善，還需要在Proteus仿真軟件中對搭建的電路原理圖進行仿真測試，如圖3所示是在Proteus仿真環(huán)境中對搭建的電路原理圖進行的仿真。

　　從圖中可以看出，電路包括最基本的功能模塊：單片機的復位功能模塊，AD模塊和數(shù)碼管的顯示模塊。外接的電壓是5V電壓值，為了可以實時模擬變送器輸出的電壓信號，在此添加一個電位器器件，通過調(diào)節(jié)電位器的阻值變化來模擬輸出電壓信號的變化;從數(shù)碼管的數(shù)字顯示值上看，本次搭建電路和仿真是正確的;調(diào)節(jié)電位器的阻值發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管的數(shù)字量隨阻值大小的變化實時變化，表明此電路圖可以模擬變送器器輸出的電壓信號。在完成基本功能需求的基礎上，本電路圖在搭建時考慮到了為尋找后續(xù)電壓數(shù)字值和模擬量之間的對應關(guān)系，添加了一直流電壓表，用來顯示對應數(shù)字值所代表的電壓值。