單片機控制電子噴油泵試驗臺的研究

唐 涌，張仕強

1 系統(tǒng)設計概述

1.1 整體系統(tǒng)結構模塊

目前采用的6PSD30－1型電子系統(tǒng)對噴油泵試驗臺的系統(tǒng)控制，能夠形成有效的控制效果，尤其是可控硅轉差離合器的整體調速。在整個功率的運用性能參數(shù)中，系統(tǒng)的主電機功率都為3kw，從主軸的轉速控制來看，速度控制在120～1200r·min－1，量油的基數(shù)控制在100次，動力原件主要采用的是分立原件的構造。這個系統(tǒng)沒有油溫的檢測系統(tǒng)，在控制上并不是很到位，對于量油的技術主要采用傳統(tǒng)的玻璃量筒進行目測，給整個測量帶來更多的不精準性。在國際上對于量油的標準化改進措施主要有數(shù)字顯示壓力、溫度、轉速等多方面的要求，這些要求與整個燃油機的噴油泵控制系統(tǒng)是聯(lián)系在一起的。在整個控制中，應讓單片機在功能上整體運轉起來，而不是各自運轉。試驗系統(tǒng)的幾個重要模塊要構建整體的系統(tǒng)化和部分的模塊化的結構，為了增強其效果，可選擇8301單片機。為了有效地控制噴油泵的主軸，要計算出轉動速度，精準設定控制模式，其核心是精確地設定噴油器的計數(shù)模塊并且嚴格地控制其運轉速度，優(yōu)化整個噴油設備的設計。

1.2 系統(tǒng)構成概述

所有系統(tǒng)硬件都是在8031型號單片機系統(tǒng)基礎上進行匹配的。在單片機中，有8位微型處理器，來進行分析和處理數(shù)據(jù)，片內有256字節(jié)的數(shù)據(jù)處理器，可以及時地儲存數(shù)據(jù)。程序代碼被儲存在4k的程序儲存器中，有4個I/O接口P0－P3，能做到8位并行，將輸入端與輸出端合二為一。有3個定時器和記數(shù)器，把系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖準確記錄下來，配備5個中斷控制系統(tǒng)，用來適時地處理系統(tǒng)所出現(xiàn)的狀況，極大地提高了工作效率。擁有1個全雙工UART的串行I/O口，幫助8301單片機和其它型號的單片機進行通信。由振蕩器和時鐘產(chǎn)生微量的電流，但石英晶體和微調電容必須要和接在單片機外面的8031單片機的振蕩頻率在一定范圍內保持一致，12MHZ是其最高的頻率上限，再由總線把單片機的各個部分串聯(lián)起來。

1.3 8031單片機引腳介紹

8031 單片機共有40個引腳，左右各20個。主電源引腳有2個，外接晶振引腳2個，控制引腳4個，可編程輸入輸出引腳32個。按引腳分類作出部分功能的介紹。(1)電源引腳Vcc和Vss。Vcc:接在正5伏特電源的正極;Vss:接在正5伏特電源的正極。(2)外接晶振引腳XTAL1和XTAL2，這兩個引腳都接在石英晶體的一端，在單片機內部對輸入的數(shù)據(jù)信息進行放大，構成一個外部時鐘，作為外部振蕩信號的輸入端。(3)控制信號及電源復用引腳。(a)RST/VPD:復位功能引腳，使單片機回到原來的工作狀態(tài);(b)ALE/P:允許地址鎖存信號引腳;(c)PSEN:輸出外部程序存儲器并且選擇通信信號;(d)EA/Vpp:進行對外儲存器的訪問。(4)P0口、P1口、P2口及P3口。

2 單片機控制電子噴油泵試驗臺的系統(tǒng)硬件總體設計

2.1 噴油計數(shù)模塊硬件設計

模型的的整體設計主要圍繞噴油泵實驗臺的整個功能進行深入分析，尤其是在數(shù)據(jù)顯示、傳感器等綜合因素的影響下，要形成更大的技術控制模式，這樣更有利于整個技術的全面把握。在噴油器計數(shù)器的控制中，對于單片機軟件的開發(fā)與控制，要形成各種設備資源、儲備力量，包括鍵盤顯示器、計數(shù)傳感器、機電線路等。對于計數(shù)傳感器的電磁式運用，可以形成相應的模塊設計，在線圈控制范圍內，形成非電量變換與電量輸出的整體性，尤其是信號處理的歸整性上，對于波形的整體控制，可以與TO相連，減少單片機的計數(shù)上出現(xiàn)的錯誤，使計數(shù)傳感器與TO之間能夠完美地配合。

2.2 主軸轉速模塊硬件設計

系統(tǒng)在工作時要對數(shù)據(jù)進行高速的掃描，滿足系統(tǒng)開發(fā)的ARM的開發(fā)環(huán)境，于是在設計本款系統(tǒng)時設計者選擇了keil uvision3進行軟件開發(fā)，在系統(tǒng)內部植入了C語言編譯器、匯總編輯器和工管器以及中央調試器等各個模塊，使得系統(tǒng)在運轉的過程中大大加快了速率。無論是初學者還是專業(yè)的開發(fā)工程師都能按照自己所需內容去開發(fā)軟件。不但如此，在ARM的選擇上采用目前市面上普遍使用的Philips、Samsung、Atmel、Analog等商家的ARM微控制器。另一方面，uvision調試器能夠引導并且?guī)椭覀冊谶M行ARM的調節(jié)上更加精準，如I2C、CAN、UART、SPI、中斷、I/O口、A/D轉換器和PWM模塊等都可以憑借ARM進行調配。轉換器的ULINK USB－JTAG能夠把PC機的USB端口與想要進行連接的目標的jtac或者是ocd相連。通過使用uvision IDE/調試器和ULINK USB－JTAG轉換器，使用者可以很方便地下載或者編輯所需要的軟件。

3 系統(tǒng)軟件總體設計

3.1 模塊介紹

長為34mm，寬為18mm，厚為1.6mm。(1)2.4Ghz全球開放式ISM頻段;(2)2Mbps的速率，GFSK高效調制;(3)126頻道滿足多點通信;(4)內置2.4Ghz天線，體積小巧34mm×17mm;(5)模塊的軟件設立地址方便，能直接連接不同型號的單片機;(6)標準DIP間距接口，植入應用更加便捷;(7)使用高端Enhanced Shock-Bursdet，應答機制使得丟包率大大降低。單片機的主程序主要完成系統(tǒng)的初始化、與上位機握手、接收預置參數(shù)、調用主軸轉速程序、調用噴油計數(shù)程序、調用數(shù)據(jù)采集發(fā)送程序等任務。

3.2 軟件系統(tǒng)模塊

整個軟件系統(tǒng)的控制程序主要采用Visural Basic 6.0和MCS－51匯編語言。軟件模塊包括上位PC機、下位AT89C52的模塊設計。系統(tǒng)化的通信模塊處理主要完成對操作過程的交互功能，尤其是其中軟件控制中的參數(shù)設定、數(shù)據(jù)顯示等，對于控制系統(tǒng)中的程序語言，要形成全面的優(yōu)化管理。噴油泵試驗臺控制系統(tǒng)的AT89C52單片機控制軟件可以通過數(shù)據(jù)采集與控制的方式，形成系統(tǒng)初始化、噴油整體計量、轉速、信號處理、數(shù)據(jù)分析等多方面的功能，實現(xiàn)可操作狀態(tài)下的技術運用功能，更好地推動整個功能模塊的優(yōu)化。

3.3 技術參數(shù)概述

(1)工作電壓:DC 5V至20V;(2)靜態(tài)功耗:65UA;(3)電平輸出:高3.3V，低0V;(4)延時時間:可調(0.3～18s);(5)封鎖時間:0.2s;(6)觸發(fā)方式:L不可重復，H可重復，默認值為H;(7)感應范圍:小于120度錐角，7米以內;(9)工作溫度:－15～+70度;(10)PCB外形尺寸:32mm×24mm，螺絲孔距28mm，螺絲孔徑2mm。感應透鏡尺寸(直徑)為23mm(默認)。其功能特點:①全自動感應:高電平觸發(fā)，低電平輸出。②光敏控制:模塊預留有位置，光敏控制為可選功能，白天或其他情況不感應。③兩種觸發(fā)方式:L不可重復，H可重復。可跳線選擇，默認為H。④具有感應封鎖時間:在切換過程中可以利用此功能有效地抵抗各種干擾，默認設置為0.2s。⑤工作電壓幅度大:工作電壓出廠默認為直流5V至20V。⑥微功耗:靜態(tài)電流65μA。⑦輸出高電平信號:可方便與各類電路實現(xiàn)對接。

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