基于MCS51单机片的智能油耗和里程计算器设计

1、摘摘 要要 本文介绍了一种新型的电子式汽车电子式油耗和里程计算器。本文介绍了由 MCS 一 51 系列单片微型计算机构成的智能油耗和里程计算器。该仪表以 8031 单片机为核心，用 8255 设计接口和键盘电路，用 LED 数码管显示汽车总行驶里 程和本次行驶里程由于 8031 内部设有程序存贮器，本仪表扩展一片 2864 外部程 序存贮器。由于引脚有限，8031 单片机的低八位地址践与数据线是合用的，为 此选用 373 作为地址锁存器，以将数据和外部地址互相分开。8031 内部只有 128 字节的数据存贮器，能供存贮数据的单元数目有限，所以还扩展了一片。6264 作为外部数据存贮器，以供存贮

2、各项油耗和工时数据。 ，以及能计量汽车发动机 的燃油消耗总量和即时消耗量 。给出了该仪表的硬件框图和部分软件框图。这 种新型的电子式油耗和里程计算器适用于交通运输、电站以及厂矿油田，建筑工 地等分散作业的船舶和车辆管理工作的需要。该汽车电子表较机械式汽车里程表 具有精度高，误差小，显示清楚醒目，工艺简单等优点。 智能化创造了条件。 作者采用 MCS 一 51 系列单片微型计算机研制成智能电子式油耗和里程计算器， 为汽车企业部门提高管理水平提供了技术手段，对企业节制能源流失、进行成本 核算等具有积极的作用。 关键词关键词：单片机 里程表 油耗表 数字方式 传感器 ABSTRACT Introdu

3、ces an intelligent instrument used for recording the consumption of fuel oil .It also can display the mileage .zhe instrument consists of the MCS-51 series single- chip microcomputers so can automatically mater the fuel consumption and the mileage.This instrument used 8031 chip microcomputers.It can

4、 display fuel consumption and the mileage by using a LED. one-chip processor 8255 can be applied to intelligent instruments with chip microprocessor 8031 for minimized hardware design for interfacing of keyboard/display and printer. It is available for the transportation , eletric, power stations .f

5、actories .mines .oil fields .construction sites and so on. This designing adopts the common component of domestic manufacturers, with low costs, reliable performance, and it is easy to be popularized. Keywords: Single-chip computer；Minimized hardware interface；Flow； Digital model；Sensor. 目目 录录 第第 1

6、1 章章 引引 言言.5 5 第第 2 2 章章 系统方案选择和总体结构设计系统方案选择和总体结构设计.5 5 2.1 数据采集方案的选择.5 2.1.1 流量信号的采集方案.6 2.1.2 里程信号的采集 .8 2.2 总体结构设计.10 2.2.1 系统结构选择.10 2.2.2 系统的工作原理.10 第第 3 3 章章 主电路设计主电路设计.1111 3.1 仪表功能概述.11 3.2 硬件设计.12 3.2.1 外部存贮器的扩展.13 3.2.2 输入输出接口的扩.13 3.2.3 显示器及按键设计.13 3.2.4 其它功能设计.13 3.3 软件设计.14 3.3.1 主程序.14

7、 3.3.2 显示功能.14 3.3.3 定时采集，累积功能.14 3.3.4 实时时钟.15 第第 4 4 章章 故障检测故障检测.1616 4.1 传感器的故障检测.16 4.1.1 流量传感器的故障检测.16 4.1.2 里程传感器的故障检测.17 4.1.3 单片机系统的故障检测.18 结束语结束语.1919 谢辞谢辞.2020 参参 考考 文文 献献.2121 第第 1 1 章章 引引 言言 电子式里程和油耗表具有结构简单，新颖美观，精度高，误差小等优点。近 年来在各种汽车市场上越来越多的得到了应用，随着现在单片机技术的越来越成 熟，科技的进步，许多的汽车产商逐渐采用电子的仪表来取代

8、原有的模拟的模拟 仪表，现在的福特汽车，雪铁龙汽车，和大众汽车等厂商已经采用了数字的油耗 和里程表，这种新型的汽车也逐渐的受到市场的青睐，采用了新的单片机系统后， 汽车的造型更加的美观别致，已经成为市场上的热销产品，本设计就是设计的一 种新型的电子式的油耗的里程计算器。 本设计所采用的信号采集设备是流量传感器的电磁传感器，在石油、化工、 汽车等机械设备中 ，对管道内液体和气体的流量进行测量和控制是实现生产过 程自动化的重要组成部分。涡街流量计具有量程宽，无可动部件，运行可靠，维 护简单，压力损失小，具有一定的计量精度等优点。特别是在很宽的范围内，它 的测量与介质的密度、粘度等物性参数无关，因而

9、受到普遍欢迎。本文介绍应用 MCS 一 51 单片机设计的智能涡街流量计，对涡街流量计固有的非线性进行修正， 并具有显示、打印、检测参数的种类以及数据处理等功能，从而拓宽了涡街流量 计的应用范围。 磁电式车速传感器是一个模拟交流信号发生器，它们产生交变电流信号，通 常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。这两个线圈接线柱是传感器输出的端子， 当由铁质制成的环状翼轮(有时称为磁组轮)转动经过传感器时，线圈里将产生交 流电压信号。在汽车上磁电式及光电式传感器是应用最多的两种车速传感器，在 欧洲、北美和亚洲的各种汽车上比较广泛采用磁电式传感器来进行车速(VSS)、 曲轴转角(CKP)和凸轮轴转角(CMP)

10、的控制，同时还可以用它来感受其它转动部 位的速度和位置信号等，例如压缩机离合器等。 随着科技的不断发展，数字化的直流调速系统的应用越来越广泛，因为单片 机系统有着传统系统无法比拟的优势，从而简化系统结构，减少了电子元件因为 温度,剧烈震荡等引起的一些故障，而且维修方便。 第第 2 2 章章 系统方案选择和总体结构设计系统方案选择和总体结构设计 2.12.1 数据采集方案的选择数据采集方案的选择 随着电子技术的发展，汽车电子化程度不断提高，通常的机械系统已经难以 解决某些与汽车功能要求有关的问题，而被电子控制系统代替。传感器的作用就 是根据规定的被测量的大小，定量提供有用的电输出信号的部件，亦即

11、传感器把 光、时间、电、温度、压力及气体等的物理、化学量转换成信号的变换器。传感 器作为汽车电控系统的关键部件，它直接影响汽车的技术性能的发挥。目前，普 通汽车上大约装有 10-20 只传感器，高级豪华轿车则更多，这些传感器主要分布 在发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统中。 本设计采用的数据采集方案是流量计采集的流量信号和电磁式速度传感器的 里程信号，在汽油流量的选择上，我们直接把流量计安装在油箱和汽油泵之间， 这样的话，得到的油耗的总量是最准确的。里程信号的采集选用的是磁电式车速 传感器，磁电式车速传感器是一个模拟交流信号发生器，它们产生交变电流信号， 通常由带两个接线柱的磁芯及线圈

12、组成。这两个线圈接线柱是传感器输出的端子， 当由铁质制成的环状翼轮(有时称为磁组轮)转动经过传感器时，线圈里将产生交 流电压信号。 2.1.12.1.1 流量信号的采集方案流量信号的采集方案 流量传感器种类也很多，流量表里常用的有孔板差压式、旋涡式、涡轮式 等。那么，什么是涡轮式流量传感器呢？其实它就是一个小水轮发电机，和水力 发电用的水轮发电机是一个道理。只不过非常小巧而简单，仅仅是由管道里的一 个叶轮和管外的线圈所构成。叶轮上有一小块磁铁，当叶轮被水冲动而旋转时， 线圈切割磁力线就会发出交流信号来。管道里的水流量越大，当然叶轮转得越快， 发出的交流频率就越高。用频率来代表流量，这样就容易传

13、到别处去了，所以这 才称得上是传感器。虽然和水轮发电机原理相同，用途当然不是为了提供电力， 仅仅是传感而已。至于差压式和旋涡式的道理，确实有点一言难尽，就不在这里 细说了。 涡轮流量计:当流体流经涡轮流量传感器时,在流体推力作用下涡轮受力旋转, 其转速与管道平均流速成正比,涡轮转动周期地改变磁电转换器的磁阻值,检测线 圈中的磁通随之发生周期性变化,产生周期性的电脉冲信号.在一定的流量(雷诺数)范 围内,该电脉冲信号与流经涡轮流量传感器处流体的体积流量成正比.涡轮流量计 的理论流量方程为: 式中 n 为涡轮转速;qv 为体积流量;A 为流体物性(密度,粘度等),涡轮结构参数(涡 轮倾角,涡轮直径

14、,流道截面积等)有关的参数;B 为与涡轮顶隙,流体流速分布有关 的系数; C 为与摩擦力矩有关的系数. 流体流经传感器壳体,由于叶轮的叶片与流向有一定的角度,流体的冲力使叶 片具有转动力矩克服摩擦力矩和流体阻力矩之后叶片旋转,在力矩平衡后转速稳 定,在一定的条件下,转速与流速成正比,由于叶片有导磁性,它处于信号检测器(由 永久磁钢和线圈组成)的磁场中,旋转的叶片切割磁力线,周期性地改变着线圈的磁 通量,从而使线圈两端感应出电脉冲信号,此信号经过放大器的放大整形,形成有一 定幅度的连续的矩形脉冲波,可远传至显示仪表,显示出流体的容积流量或总量.在 一定的流量范围内,脉冲频率 f 与流经传感器的流

15、体的体积流量 Q 成正比,流量方 程式为: 式中: f脉冲频率Hz k传感器的仪表系数1 / L 由校验单给出 Q流体的体积流量(工作状态下)m3/ h 3.6换算系数 本产品采用 LWGY 型的涡轮流量传感器，基于力矩平衡原理,属于速度式流 量仪表。具有结构简单，轻巧，精确度高，复现性好，反应灵敏,安装维修使用 方便，输出脉冲信号，便于信号处理和数字化显示，易于制成有特殊要求的型式 适应各种用户的需要。涡轮流量传感器与显示仪表配套使用,可用来测量封闭管 道中液体(LWGY 型)，气体(LWGQ 型)的体积流量或总量。若与具有特殊功能的 显示仪表配套,还可进行定量控制，超量报警等.选用本产品的

16、防爆型式(dBT3 或 ibCT3)，可在有爆炸危险的环境中使用。本产品适用于清洁或基本清洁的 单相液体(对 2Cr13 等材质不应腐蚀)的流量或总量测量，也可用作标准仪表来标 定其它流量计，广泛应用于石油、化工、航空、冶金及科研部门。 使用环境条件：环境温度 -20+55，相对湿度 5%95%，大气压力 86106Kpa 。 工作条件： 被测流体温度 防爆型式： -2070 非防爆型式：-20+55，-20+120 供电方式： 依据放大器类型的不同,有三种供电方式 +24VDC 两线制； +24VDC 三线制； -12VDC 三线制 输出信号： 在传感器的规定流量范围内，输出信号的波形是近似

17、的方波，频率范围是 203000Hz.在有爆炸性危险的场所(dBT3 或 ibCT3)，应使用相应等级的传 感器。仪表本身不含危险因素。 组成： 传感器由传感器组件(或称本体)和涡轮放大器组成,两者之间的联接杆有长短 两种，短杆流体温度为-20+55,长杆流体温度为-20+120,若涡轮放大器为 防爆结构，则为防爆型;若能测量正,反方向流量,则为双向式;若带插入杆,能安装 在大口径管道中测流体流量,则为插入式.组成关系见表 1,传感器外形见图 1,图 2.对 于防爆型,除了放大器是防爆放大器,壳体带防爆底座以外,其余均同一般型.本说明 书仅对表达 1 中所列的第一种型式的传感器加以说明。 2.

18、1.22.1.2 里程信号的采集里程信号的采集 磁电式车速传感器是一个模拟交流信号发生器，它们产生交变电流信号，通 常由带两个接线柱的磁芯及线圈组成。这两个线圈接线柱是传感器输出的端子， 当由铁质制成的环状翼轮(有时称为磁组轮)转动经过传感器时，线圈里将产生交 流电压信号。 磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲，其形状是一样的。输出信 号的振幅(峰对峰电压)与磁组轮的转速成正比(车速)，信号的频率大小表现于磁 组轮的转速大小。传感器磁芯与磁组轮间的气隙大小对传感器的输入信号的幅度 影响极大，如果在磁组轮上去掉一个或多个齿就可以产生同步脉冲来确定上止点 的位置。这会引起输出信号频率的改变，

19、而在齿减少时输出信号幅度也会改变， 发动机控制电脑或点火模块正是靠这个同步脉冲信号来确定触发电火时间或燃油 喷射时刻的。磁电式车速传感器发出的信号如图所示： 图 2 由于输出的信号十分的微弱，只有 0.6V 左右，而且是交流信号，因此还需 要放大和 AD 转换。放大电路采用双输入双输出差分式放大电路，这样就满足了 流量信号和里程信号的同时处理，基本差分式放大电路如图 3 所示，然后在把它 们的输出端分别接到 8031 的 INT0 和 INT1 端。 图 3 双输入双输出差分式放大电路 2.22.2 总体结构设计总体结构设计 2.2.12.2.1 系统结构选择系统结构选择 这种系统介绍了由 M

20、CS 一 51 系列单片微型计算机构成的智能油耗和里程 计算器。该仪表以 8031 单片机为核心，用 8255 设计接口和键盘电路，用 LED 数码管显示汽车总行驶里程和本次行驶里程由于 8031 内部设有程序存贮器，本 仪表扩展一片 2864 外部程序存贮器。由于引脚有限，8031 单片机的低八位地址 践与数据线是合用的，为此选用 373 作为地址锁存器，以将数据和外部地址互相 分开。8031 内部只有 128 字节的数据存贮器，能供存贮数据的单元数目有限， 所以还扩展了一片。6264 作为外部数据存贮器，以供存贮各项油耗和工时数据。 以及能计量汽车发动机的燃油消耗总量和即时消耗量以及能计量

21、汽车发动机的燃 油消耗总量和即时消耗量, 这种新型的电子式油耗和里程计算器适用于交通运输、 电站以及厂矿油田，建筑工地等分散作业的船舶和车辆管理工作的需要。该汽车 电子表较机械式汽车里程表具有精度高，误差小，显示清楚醒目，工艺简单等优 点。文中给出了该仪表的硬件框和部分软件框图。最小化系统如图 4 所示： 图 4 硬件框图 2.2.22.2.2 系统的工作原理系统的工作原理 在此单片机控制的电子式油耗和里程计算器系统中，流量和里程信号是通过 差分式放大器、A/D 转换器送入计算机，计算机按照已定的控制算法计算产生数 据，通过 LED 显示输出。系统的结构框图如图 5 所示： 图 5 系统的结构

22、框图 第第 3 3 章章 主电路设计主电路设计 我们所研究的电子式汽车里程表以 8031 为核心，外接程序存贮器 E2PROM 2864，磁电式传感器接收汽车行驶而送人的脉冲信号。显示器件采用六位 LED 数码管，显示汽车从出厂到目前行驶总里程，并且此总行驶里程可以永久记忆， 2864 芯片是一种新型的常用 E2PROM 芯片。在里程表中我们利用其掉电时信息 不丢失，通电时又可方便时改写数据的特点存贮总的行驶里程。 本文介绍了由 MCS 一 51 系列单片微型计算机构成的智能油耗仪。它能自 动计量车售船柴油发动机的燃油捎耗量与工作时数，计算和保存按日月年累计的 数据，智能油耗义适用于交通运输、

23、电站以及厂矿油田，建筑工地等分散作业 的船舶和车辆管理工作的需要。 单片微机具有抗干扰能力强，工作 可靠，体积小，成本低等特点，为仪器、仪表的智能化创造了条件。2 3.13.1 仪表功能概述仪表功能概述 智能油牦仪与容积式流量传感器配套使用，可组成检测记录系统。智能油 耗仪由车船上 12V 直流电源供电。仪表具有断电保护功能，在更换蓄电池和其 它缘由引起断电时，能够继续保存所有储存的数据。智能油耗仪已在江苏石油勘 探局油田建设处的四艘小型运输船上安装运行，运行结果表明该仪表巳达到原设 计要求，工作稳定可靠。经镇计量研究所检定(检定证书力流字第 90 置 11 、90112 号)，仪表计量精度达

24、到 0.5 级. 仪表由六位数码显示数据，即最 大计量容量为升(也可设置小数位)和 9999 小的，59 分。 仪表计量并积存的油托 量有当日的、当月的、当年的油耗累积量。 仪表计量并积存的工时数有当日的、当月的、当年的工时累积数。 仪表处于巡回显示方式时，能轮流显示上列六项内容的数据。仪表处于固定 显示方式时，能选择某项内容固定长期显示。 仪表还可作日常电子钟使用，显示时，分、秒或年、月，日。 仪表的抗干扰能力与适应性能满足船舶及工程车辆工作环境条件的要求 o 3.23.2 硬件设计硬件设计 为了满足交通运输、电站设备以及厂矿、油田、建筑工地等分散作业的船舶 和车辆(包括工程车船)管理工作的

25、需要，作者采用 MCS 一 51 系列单片微型计算 机研制成智能油耗仪，为企业部门提高管理水平提供了技术手段，对企业节制能 源流失、进行成本核算等具有积极的作用。 系统结构框图如图 1 所示 l，里程表系统选用 8031 单片机为控制核心，由 8031、74LS373 和 EPROM2764 等器件构成最小系统，扩展一片 E2PROM2864 作为数据存贮器。用 8031 的 PSEN 控制 2864 的 OE 控制端，以选通 2864，用 RD 控制 E2PROM 2864 的 0E 端，用 WR 控制 E2PROM 2864 的 WE 端。 显示电路部分由一片 CD45ll 和两片 741

26、S164，两片 14 且 3 及十位 LED 数 码管组成。采用动态显示方式。8031 送人 BCD 码，由 CD45ll 译为七段显示段 码，直接驱动十位 LED 数码管。为串行转并行移位寄存器，其动能是控制各个 数码管的公共端，以便给各个数码管不同的位选信号，达到分时点亮的目的； 1413 是驱动电路。十个数码管分为两组，第一组为六个数码管，用以显示总行 驶里程，其最大显示值为公里，第二组为四个数码管，用以显示此次行驶公里， 最大显示为 9999 公里。本里程表只安排了一个按键，由于所用键不多，故采 用独立式按键，采用查询方式。按键的功能是每按此键一次，可以将本次行驶公 里显示清零，以结束

27、本次行程计数。 磁电式传感器将汽车变速箱转数转换为电脉冲信号，每产生一个脉冲信号经 过 INT0 要求中断一次，CPU 响应中断后，采用累加的方式记录总行驻里程和本 次行驶里程。的转数 n2 为： n2=i1i2nl=7.63 X 0.25X343.7=655.6 转。 磁器电式传感器转轮上均匀安排 m 个磁片，所以在汽车行驶时，由磁电式 传感器得到的每个脉冲信号所代表的行驶距离 S 为：s=1000/n2m(米脉冲)我国 目前应用的常用数值有：624，637 等，几种。 TO 中断服务程序所完成的 工作包括显示子程序和将里程存人 K2PROM 子程序。 显示方式为动态显示方式。定时器 0 定

28、时长度设为 2ma，每中断一次， 送一位十进制数 BCD 码给 CD45 重直译为七段显示码驱动 LED)数码管。在送段 码的同时，将有关位码经送给相关位，以显示该位。根据这样的安排，每个 LED 数码管显示时间为 2ms，十个数码管显示一次共需 20mso 写 2817A 子 程序是在 TO 定时 2ms 的基础上再经软件延时 303 后，将行驶公里数存人 2817Ac 本里程表在记忆行驶总里程时需对 2817A 频繁改写数据，因此延长 E2PROM 的使用寿命是里程表成功的关键。设计里程表最大显示和记忆的公里 数值为公里，即六位 BCD 码，共需三个字节。第一字节安排为十公里数和个位 公里

29、数，第二字节安排为千位公里数和百位公里数，第三字节安排为十万公里数 和万位公里数。这样安排下，在第一字节从 0 写到 99 时再加重才向第二字节产 生进位，就是说，第一字节使用擦除写入 100 次时，第二字节才写入重次。因此 根据 E2PROM 使用次数约为重万次的规定，在安排 100 个字节作为第一字节可 以对应安排重个字节作为第二字节，若安排 20 个第二字节，则可安排 2000 个第 一字节 c 第三字节写入的次数很少，只安排 3 个字节就足够用了。按照这样的安 排，一片 2817A 可以使用几十年，远远超过汽车的安全使用年限。数据存入 28C17 的程序流程 见图 3，T0 中断为了实

30、现上述功能。本仪表选用 8031 土单片 机作力核心控制芯片，并进行必要的扩展，组成最小微机系统，以求降低成本。 扩展系统的硬件结构见图重所示。 3.2.13.2.1 外部存贮器的扩展外部存贮器的扩展 由于 8031 内部设有程序存贮器，本仪表扩展一片 2734 外部程序存贮器。 由于引脚有限。 8031 单片机的低八位地址践与数据线是合用的，为此选用 373 作为地址锁存器，以将数据和外部地址互相分开。8031 内部只有 128 字节的数 据存贮器，能供存贮数据的单元数目有限，所以还扩展了一片。6116 作为外部 数据存贮器，以供存贮各项油耗和工时数据。 3.2.23.2.2 输入输出接口的

31、扩输入输出接口的扩 仪表要显示各项油耗量和工时数，要有相应的指示灯，对时钟要进行预置 飞调整，为此扩展了一片 8255 作为输入输出接口。 3.2.33.2.3 显示器及按键设计显示器及按键设计 为了实现显示功能，用 8255 的 A 口、B 口及两片 MC1413 驱动器驱动六 位数码显示器，以显示各项数据之用，还用 8255 的 C 口高四位及一片 MC1413 驱动器驱动四个指示灯，以供指示所显示数据的含义(分别代表日期、时间、油 耗，工时)。为查看仪表中存贮的各项数据，专门 设计一个显示安键。另有 一个按键是仪表的复位键，以使仪丧的程序从头开始运行。 3.2.43.2.4 其它功能设计

32、其它功能设计 为使本仪表更适用，在 8255 的 C 口低四位上接有四个微动开关 SK1SK4。改变 4 个开关的开、合状态后，再按复位键，可以将仪表设置 成油耗和工时的检测计量，冬令时与夏时的计时转换，时钟的予置和调整等不同 工作方式。 仪表中专门设置了掉电保护措施，以保证仪表在掉电时仪表中所保存的各 项数据不致丢失和仪表内时钟间断地正常运行。 3.33.3 软件设计软件设计 在上述硬件配置的基础上，编制相应的软件，即可实现仪表的全部功能。 仪表的检测计量工作过程如下，流量传感器发送出来的脉冲信号送到 8031 的- INTo-，端，8031 以中断方式自动累积其输入脉冲个数。单片机每秒钟采

33、集一次 数据，进行查表运算，并且依据流量大小进行数据修正(对流量计特性进行非线 性补偿)。然后进行各项油牦量的累计计算。与此同时还进行发动机工作时间(包 括怠转工时)的自动累积计算 o 3.3.13.3.1 主程序主程序 主程序的结构框图见图 2。首先它完成系统的初始化，包括栈指针设置，工 作寄存器区的选择，8255 工作方式的设置等。然后读取开关状态，判断是否需 要进行时钟的予置、调整。若调整开关接通(高电平)，表示要进行调整。再依据 其它三位开关的状态，判断具体要进行哪一项(加或减 1 分钟飞加或减 1 小时)操 作。若调整开关未接通(低电平)，表示仪表将进行检测计量工作。此时，先判断 本

34、次开机是否与上次开机在同一天，若不在同一天，则将上次的日累积(油耗 工时)数据清零，若在同一天，则在原先的日累积数上继续进行累积。其次判断 本次开机是否与上次开机在同一个月份，同一年份，其过程与上述日累稠的处理 类同。之后，进行各中断源和定时器的初始化，打开各中断源，本仪表即开始进 入检测计量工作，并依据显示字的内容而显示某一数据。 3.3.23.3.2 显示功能显示功能 实现显示功能的软件框图见图 3。为防止按键受发动机振动造成误 动作， 采取了相应的去抖动防止误动作的措施。在确认是键按下后， 再判断巳按过多 少次?并据此确定出显示的内容和该项内容显示停留的时间(由 此可达到一键多用的效 图

35、 2 主程序流程图 结果，操作也简单方便)。之后，才出栈返回中断处。 3.3.33.3.3 定时采集，累积功能定时采集，累积功能 实现这一功能的软件框图如图 4。本仪表中基本定时单位是 100ms.当 100ms 到时，先重置定时常数，再进行压栈保护、工作寄存区选择。当 1s 到时，进行 时钟加 1 判断处理。此时若有油耗，则依流量大小查出其流量值，进行日、月、 年的油耗累积，同时还进行工时的累积。若无油耗，则不进行各项油耗工时的 累积。此后再根据轮换显示标志是否为主来判断显示何项内容及其显示时间。最 后出栈返回中断处。 3.3.43.3.4 实时时钟实时时钟 本仪表的实时时钟由硬件时钟和 8

36、031 内部定时器共同组成。硬件部分结构 见图 1.4 定时采集，累积程序流程图 主要有晶振、一片 CD4060，三片 CD4040 和五片 CD4SOS 组成。32.768 kHZ 的晶振脉冲经“位计数分频器后输出周期为 0.5s 的时钟脉冲。此脉冲再输 入到由三片 12 位计数器(CD 4040)串行构成的 36 位计数器(本仪表的高五位未用)。 读出此计数器的值，即可用软件判断出本仪表的当前时钟值。 仪表在通电或按键后，8031 直单片机先通过时钟缓冲器(CD4503)读 出各时钟计数器的值，再经专用软件判断出当前时钟值(年，日飞时每分。秒)。 此后 8031 内部定时器(T0)也开始工

37、作。仪表所显示的时钟(实时时钟)即其内部定 时器在该时钟值的基础上进行加重秒判断后的数值。这样就可随时为仪表提供准 确的时钟信息，为各项数据的累积打下了基础。 第第 4 章章 故障检测故障检测 4.14.1 传感器的故障检测传感器的故障检测 4.1.14.1.1 流量传感器的故障检测流量传感器的故障检测 1 维修和常见的故障排除维修和常见的故障排除： 传感器工作时叶轮要做高速旋转,轴和轴承容易磨损,在使用一段时间后,由 于磨损而导致传感器不能正常工作,就应及时更换轴承(或轴)并经重新标定后才能 使用。 2 常见故障与排除方法常见故障与排除方法: 故障现象故障现象 1显示仪表无指示可能的原因是

38、1. 从信号检测器到显示仪表之间的连线断路或接触不良. 2. 信号检测器内部断线. 3. 传感器叶轮被杂质阻挡或轴承, 4. 显示仪表本身故障 排除方法排除方法 1. 检查线路,使之正常. 2. 更换信号检测器. 3. 拆开传感器检查叶轮,对症处理. 4. 按显示仪表说明书排除故障. 2显示仪表指示值不稳定或不符合流量变化的规律显示仪表指示值不稳定或不符合流量变化的规律 可能的原因是： 1.有较强的电干扰. 2. 有较强的电磁干扰. 3. 叶轮上挂有脏物或信号检测器下 方壳体内壁处有铁磁性物质. 4. 轴承磨损严重,叶轮与壳体内壁相碰. 5. 流量太小,以至信号太弱指示值不稳定. 排除方法排除

39、方法 1. 采用屏蔽线良好接地,并使信号线远离电力线. 2. 远离电磁干扰源. 3. 清除杂物. 4. 更换轴承或轴,修理叶轮. 5. 按传感器的正常流量工范围 使用. 3 检修传感器时，要注意内部零件的装配方向，分清流体流入方向，再次装入时检修传感器时，要注意内部零件的装配方向，分清流体流入方向，再次装入时 不得装反。不得装反。 4.1.24.1.2 里程传感器的故障检测里程传感器的故障检测 磁电式车速传感器是一个模拟交流信号发生器，它们产生交变电流信号，通常由 带两个接线柱的磁芯及线圈组成。这两个线圈接线柱是传感器输出的端子，当由 铁质制成的环状翼轮(有时称为磁组轮)转动经过传感器时，线圈

40、里将产生交流电 压信号。 磁组轮上的逐个齿轮将产生一一对应的系列脉冲，其形状是一样的。输出信 号的振幅(峰对峰电压)与磁组轮的转速成正比(车速)，信号的频率大小表现于磁 组轮的转速大小。传感器磁芯与磁组轮间的气隙大小对传感器的输入信号的幅度 影响极大，如果在磁组轮上去掉一个或多个齿就可以产生同步脉冲来确定上止点 的位置。这会引起输出信号频率的改变，而在齿减少时输出信号幅度也会改变， 发动机控制电脑或点火模块正是靠这个同步脉冲信号来确定触发电火时间或燃油 喷射时刻的。 测试步骤测试步骤 可以将系统驱动轮顶起，来模拟行驶时的条件，也可以将汽车示波器的测试 线加长，在行驶中进行测试。 波形结果波形结

41、果 车轮转动后，波形信号在示波器显示中心处的零伏平线上开始上下跳动，并 随着车速的提高跳动越来越高。波形显示与例子十分相似，这个波形是在大约 30 英里/小时的速度下记录的，它又不像交流信号波形，车速传感器产生的波形 与曲轴和凸轮轴传感器的波形的形状特征十分相似的。 通常，波形在零伏线上下的跳变是非常对称的，车速传感器的信号的振幅随 车速增加。速度越快波形幅值就越高，而且车速增加，波形频率也将增加，示波 器将显示有较多的波形震荡。 确定振幅、频率和形状等关键的尺度是正确的、可重复的、有规则的、可预 测的。这是指波峰的幅值正常，两脉冲间的时间不变，形状是不变的且可预测的， 尖峰高低不平是因传感器

42、的磁芯与磁组轮相碰所引起的，这可能是有传感器的轴 衬或传动部件不圆造成的，尖峰丢失是损坏缺点的磁组轮造成的。 不同型式的传感器，其波形的峰值电压和形状有轻微的差异，另外由于传感 器内部是一个线圈，所以故障是与温度有关的，在大多数情况下波形会变得短很 多，变形也很大，同时还可能设定故障码(DTC)，故障在示波器上显示的摇动线 束，这可以更进一步确定磁电式传感器是造成故障的根本原因，车速传感器信号 输出最常见的故障是根本不产生信号，但如果驾驶汽车时波形是齐直的直线，那 么应该先检查示波器和传感器的连线，确定电路有没有对地搭铁，确认零部件能 否转动(塑料齿轮有没有咬死等)确认传感器气隙是否正常，然后

43、再断定传感器。 4.1.34.1.3 单片机系统的故障检测单片机系统的故障检测 单片机的抗干扰性问题单片机的抗干扰性问题 防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径，但往往很难做到，所 以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。单片机干扰最常见的现象就是复位；至 于程序跑飞，其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态；所以单片 机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。 一般单片机都会有一些标志寄存器，可以用来判断复位原因；另外你也可以 自己在 RAM 中埋一些标志。在每次程序复位时，通过判断这些标志，可以判断出 不同的复位原因；还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序 运行有连续性，用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。 单片机系统的可靠性单片机系统的可靠性 有读者希望了解用用什么方法来测试单片机系