基于C8051F020的實(shí)時(shí)檢測和車(chē)輛散熱系統參數測試電路設計

　　1 引言

　　車(chē)輛的系統散熱性是衡量其先進(jìn)性的一個(gè)重要標志，因為車(chē)輛的各個(gè)部件和系統都存在一個(gè)最佳的工作溫度區間，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(chē)輛系統的研制已進(jìn)入自行研制、自主創(chuàng )新的發(fā)展階段，由于缺乏實(shí)車(chē)試驗測試條件，加上車(chē)輛工作環(huán)境的復雜性，導致有效的實(shí)車(chē)試驗數據嚴重缺乏，試驗周期長(cháng)，數據可復現性差，無(wú)法向工程設計部門(mén)提供準確有效的實(shí)車(chē)試驗數據，嚴重影響車(chē)輛總體技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，本文著(zhù)重于在不改變車(chē)輛現有結構和性能的前提下，采用單片機控制系統、傳感器技術(shù)、數據存儲技術(shù)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘技術(shù)，研制一套能實(shí)時(shí)檢測和記錄車(chē)輛散熱系統動(dòng)態(tài)參數的電子電路。

　　2 系統總體構架設計

　　該散熱系統參數測試電路由上位微型計算機和下位單片機控制系統組成。圖1是車(chē)輛散熱系統參數測點(diǎn)示意圖。該車(chē)輛散熱系統參數測試電路的主要功能和技術(shù)指標為：(1)能夠同時(shí)對溫度、壓力、流量共計11路數據進(jìn)行檢測;(2)利用從機白帶的10位A/D轉換器進(jìn)行數模轉換，滿(mǎn)足系統分辨率的要求，基于先轉換后傳輸的理念克服了模擬信號在長(cháng)線(xiàn)傳輸中易受到干擾的缺點(diǎn);(3)使用RS485和USB串行總線(xiàn)傳輸，實(shí)現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(diǎn);(4)使用大容量數據存儲器以滿(mǎn)足長(cháng)時(shí)間大容量數據的存儲需求。

　　3 測試系統電路設計

　　該系統主要由數據采集、液晶顯示、鍵盤(pán)、存儲、RS-485通信、USB通信等電路組成。圖2是系統電路設計框圖。

　　3.1 主控制單元電路設計

　　在系統電路設計中，采用C8051F系列單片機作為系統的控制器件。該單片機具有高速的指令執行速度，同時(shí)將A/D轉換、交叉開(kāi)關(guān)等復雜的外圍功能部件集成到單片機內部，簡(jiǎn)化了電路，提高了系統設計的可靠性。

　　鍵盤(pán)模塊使系統具有手動(dòng)獨立控制能力，該模塊的設計采用4×4非編陣列式鍵盤(pán)實(shí)現確認、停止、清除、復位、通信、存儲、時(shí)間設置等功能。按鈕的行、列線(xiàn)分別接到MCU的P6端口，采用“行掃描法”來(lái)確定鍵盤(pán)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，用于顯示各通道數據、當前時(shí)間等，以便增強人機交互效果。采用串行時(shí)鐘DS1302進(jìn)行時(shí)鐘設計，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(xiàn)、數據線(xiàn)、復位線(xiàn)，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，這種記錄方便對長(cháng)時(shí)間的連續測試系統結果的分析以及對查找異常數據出現的原因有著(zhù)重要意義。

　　3.2 數據采集單元設計

　　數據采集單元采集車(chē)輛散熱系統的溫度、壓力、流量。

　　(1)溫度信號的采集 采用鉑電阻PT100來(lái)實(shí)現溫度信號的采集，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(shí)，電橋輸出一個(gè)毫伏級的壓差信號，經(jīng)LM324放大后，接入從控機的模擬輸入通道AIN2進(jìn)行A/D轉換。