基于C8051F020的車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測(cè)試電路研究

1 引言
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)志，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/車輛">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)才能得以保證。目前，我國(guó)車輛系統(tǒng)的研制已進(jìn)入自行研制、自主創(chuàng)新的發(fā)展階段，由于缺乏實(shí)車試驗(yàn)測(cè)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)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)嚴(yán)重缺乏，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，數(shù)據(jù)可復(fù)現(xiàn)性差，無(wú)法向工程設(shè)計(jì)部門提供準(zhǔn)確有效的實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)，嚴(yán)重影響車輛總體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，本文著重于在不改變車輛現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和性能的前提下，采用單片機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘技術(shù)，研制一套能實(shí)時(shí)檢測(cè)和記錄車輛散熱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的電子電路。

2 系統(tǒng)總體構(gòu)架設(shè)計(jì)
該散熱系統(tǒng)參數(shù)測(cè)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(cè)點(diǎn)示意圖。該車輛散熱系統(tǒng)參數(shù)測(cè)試電路的主要功能和技術(shù)指標(biāo)為：(1)能夠同時(shí)對(duì)溫度、壓力、流量共計(jì)11路數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)；(2)利用從機(jī)白帶的10位A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，滿足系統(tǒng)分辨率的要求，基于先轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)睦砟羁朔四M信號(hào)在長(zhǎng)線傳輸中易受到干擾的缺點(diǎn)；(3)使用RS485和USB串行總線傳輸，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)使用大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以滿足長(zhǎng)時(shí)間大容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求。

3 測(cè)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(chǔ)、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。

3．1 主控制單元電路設(shè)計(jì)
在系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中，采用C8051F系列單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器件。該單片機(jī)具有高速的指令執(zhí)行速度，同時(shí)將A／D轉(zhuǎn)換、交叉開關(guān)等復(fù)雜的外圍功能部件集成到單片機(jī)內(nèi)部，簡(jiǎn)化了電路，提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性。
鍵盤模塊使系統(tǒng)具有手動(dòng)獨(dú)立控制能力，該模塊的設(shè)計(jì)采用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(chǔ)、時(shí)間設(shè)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(lái)確定鍵盤上具體哪一個(gè)鍵被按下。顯示器選用點(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)間等，以便增強(qiáng)人機(jī)交互效果。采用串行時(shí)鐘DS1302進(jìn)行時(shí)鐘設(shè)計(jì)，在電路中我們用P0口的P0．5、P0．6、P0．7分別作為時(shí)鐘器件的串行時(shí)鐘線、數(shù)據(jù)線、復(fù)位線，將Vcc2連接到備份電源，以便在掉電的情況下能保存時(shí)間信息，這種記錄方便對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)果的分析以及對(duì)查找異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因有著重要意義。
3．2 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(hào)的采集 采用鉑電阻PT100來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的采集，測(cè)溫電路如圖3所示。采用R13、R14、VR2、PT100構(gòu)成測(cè)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(jí)的壓差信號(hào)，經(jīng)LM324放大后，接入從控機(jī)的模擬輸入通道AIN2進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。