基于單片機的空氣質(zhì)量流量顯示裝置設計

摘要：空氣質(zhì)量流量顯示裝置可以直觀(guān)的反映進(jìn)入發(fā)動(dòng)機的空氣流量，有助于為發(fā)動(dòng)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，通過(guò)在PROteL中對硬件電路進(jìn)行手工布線(xiàn)，在Proteus中對搭建的電路進(jìn)行硬件仿真，Keil環(huán)境下對程序進(jìn)行編寫(xiě)，找出數字量與傳感器輸出的電壓信號之間的對應關(guān)系，送入微處理器，為發(fā)動(dòng)機計算最佳空燃比做好后續工作。

最佳空燃比是發(fā)動(dòng)機工作動(dòng)力性的一個(gè)重要參數，它不僅影響車(chē)輛的燃油經(jīng)濟性，更對日益嚴重的尾氣排放環(huán)保性有著(zhù)苛刻的要求。準確的顯示流入發(fā)動(dòng)機的空氣質(zhì)量流量為發(fā)動(dòng)機獲得最佳空燃比提供數據借鑒。以簡(jiǎn)單易控制的STC89C52單片機為控制核心，經(jīng)過(guò)AD模塊的轉換，完成對空氣質(zhì)量流量計的顯示裝置，通過(guò)對數據顯示結果的分析找出模擬量與數字量之間的線(xiàn)性對應關(guān)系，從而為發(fā)動(dòng)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(dòng)測量管、振動(dòng)驅動(dòng)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(guò)振動(dòng)測量管時(shí)，在氣體推動(dòng)及外加于測量管的振動(dòng)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(dòng)時(shí)的相位差轉換為線(xiàn)性的電信號輸出，變送器就將此電信號轉換為1~5V的電壓信號，通過(guò)AD模塊顯示在顯示裝置上。

2 硬件電路設計

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

輸入模塊是經(jīng)過(guò)變送器轉換的電壓信號，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轉換器，三態(tài)鎖定輸出，分辨率為8位，存取時(shí)間135us,轉換時(shí)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(diǎn)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位數碼管，由經(jīng)驗常識可知5V電壓值對應的數字量為255,所以在精度要求不是太高的情況下4段8位數碼管可以滿(mǎn)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(shí)，首先需要在PROTEL環(huán)境下對原理圖進(jìn)行構思繪制。經(jīng)過(guò)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。