唐 涌，張仕強(qiáng)

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

1.1 整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊

目前采用的6PSD30－1型電子系統(tǒng)對(duì)噴油泵試驗(yàn)臺(tái)的系統(tǒng)控制，能夠形成有效的控制效果，尤其是可控硅轉(zhuǎn)差離合器的整體調(diào)速。在整個(gè)功率的運(yùn)用性能參數(shù)中，系統(tǒng)的主電機(jī)功率都為3kw，從主軸的轉(zhuǎn)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(dòng)力原件主要采用的是分立原件的構(gòu)造。這個(gè)系統(tǒng)沒有油溫的檢測系統(tǒng)，在控制上并不是很到位，對(duì)于量油的技術(shù)主要采用傳統(tǒng)的玻璃量筒進(jìn)行目測，給整個(gè)測量帶來更多的不精準(zhǔn)性。在國際上對(duì)于量油的標(biāo)準(zhǔn)化改進(jìn)措施主要有數(shù)字顯示壓力、溫度、轉(zhuǎn)速等多方面的要求，這些要求與整個(gè)燃油機(jī)的噴油泵控制系統(tǒng)是聯(lián)系在一起的。在整個(gè)控制中，應(yīng)讓單片機(jī)在功能上整體運(yùn)轉(zhuǎn)起來，而不是各自運(yùn)轉(zhuǎn)。試驗(yàn)系統(tǒng)的幾個(gè)重要模塊要構(gòu)建整體的系統(tǒng)化和部分的模塊化的結(jié)構(gòu)，為了增強(qiáng)其效果，可選擇8301單片機(jī)。為了有效地控制噴油泵的主軸，要計(jì)算出轉(zhuǎn)動(dòng)速度，精準(zhǔn)設(shè)定控制模式，其核心是精確地設(shè)定噴油器的計(jì)數(shù)模塊并且嚴(yán)格地控制其運(yùn)轉(zhuǎn)速度，優(yōu)化整個(gè)噴油設(shè)備的設(shè)計(jì)。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)成概述

所有系統(tǒng)硬件都是在8031型號(hào)單片機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行匹配的。在單片機(jī)中，有8位微型處理器，來進(jìn)行分析和處理數(shù)據(jù)，片內(nèi)有256字節(jié)的數(shù)據(jù)處理器，可以及時(shí)地儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。程序代碼被儲(chǔ)存在4k的程序儲(chǔ)存器中，有4個(gè)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(gè)定時(shí)器和記數(shù)器，把系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖準(zhǔn)確記錄下來，配備5個(gè)中斷控制系統(tǒng)，用來適時(shí)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(gè)全雙工UART的串行I/O口，幫助8301單片機(jī)和其它型號(hào)的單片機(jī)進(jìn)行通信。由振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生微量的電流，但石英晶體和微調(diào)電容必須要和接在單片機(jī)外面的8031單片機(jī)的振蕩頻率在一定范圍內(nèi)保持一致，12MHZ是其最高的頻率上限，再由總線把單片機(jī)的各個(gè)部分串聯(lián)起來。

1.3 8031單片機(jī)引腳介紹

8031 單片機(jī)共有40個(gè)引腳，左右各20個(gè)。主電源引腳有2個(gè)，外接晶振引腳2個(gè)，控制引腳4個(gè)，可編程輸入輸出引腳32個(gè)。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(gè)引腳都接在石英晶體的一端，在單片機(jī)內(nèi)部對(duì)輸入的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行放大，構(gòu)成一個(gè)外部時(shí)鐘，作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。(3)控制信號(hào)及電源復(fù)用引腳。(a)RST/VPD:復(fù)位功能引腳，使單片機(jī)回到原來的工作狀態(tài);(b)ALE/P:允許地址鎖存信號(hào)引腳;(c)PSEN:輸出外部程序存儲(chǔ)器并且選擇通信信號(hào);(d)EA/Vpp:進(jìn)行對(duì)外儲(chǔ)存器的訪問。(4)P0口、P1口、P2口及P3口。

2 單片機(jī)控制電子噴油泵試驗(yàn)臺(tái)的系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)

2.1 噴油計(jì)數(shù)模塊硬件設(shè)計(jì)

模型的的整體設(shè)計(jì)主要圍繞噴油泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整個(gè)功能進(jìn)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(shù)控制模式，這樣更有利于整個(gè)技術(shù)的全面把握。在噴油器計(jì)數(shù)器的控制中，對(duì)于單片機(jī)軟件的開發(fā)與控制，要形成各種設(shè)備資源、儲(chǔ)備力量，包括鍵盤顯示器、計(jì)數(shù)傳感器、機(jī)電線路等。對(duì)于計(jì)數(shù)傳感器的電磁式運(yùn)用，可以形成相應(yīng)的模塊設(shè)計(jì)，在線圈控制范圍內(nèi)，形成非電量變換與電量輸出的整體性，尤其是信號(hào)處理的歸整性上，對(duì)于波形的整體控制，可以與TO相連，減少單片機(jī)的計(jì)數(shù)上出現(xiàn)的錯(cuò)誤，使計(jì)數(shù)傳感器與TO之間能夠完美地配合。

2.2 主軸轉(zhuǎn)速模塊硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在工作時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(shè)計(jì)本款系統(tǒng)時(shí)設(shè)計(jì)者選擇了keil uvision3進(jìn)行軟件開發(fā)，在系統(tǒng)內(nèi)部植入了C語言編譯器、匯總編輯器和工管器以及中央調(diào)試器等各個(gè)模塊，使得系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中大大加快了速率。無論是初學(xué)者還是專業(yè)的開發(fā)工程師都能按照自己所需內(nèi)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(diào)試器能夠引導(dǎo)并且?guī)椭覀冊(cè)谶M(jìn)行ARM的調(diào)節(jié)上更加精準(zhǔn)，如I2C、CAN、UART、SPI、中斷、I/O口、A/D轉(zhuǎn)換器和PWM模塊等都可以憑借ARM進(jìn)行調(diào)配。轉(zhuǎn)換器的ULINK USB－JTAG能夠把PC機(jī)的USB端口與想要進(jìn)行連接的目標(biāo)的jtac或者是ocd相連。通過使用uvision IDE/調(diào)試器和ULINK USB－JTAG轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)

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(diào)制;(3)126頻道滿足多點(diǎn)通信;(4)內(nèi)置2.4Ghz天線，體積小巧34mm×17mm;(5)模塊的軟件設(shè)立地址方便，能直接連接不同型號(hào)的單片機(jī);(6)標(biāo)準(zhǔn)DIP間距接口，植入應(yīng)用更加便捷;(7)使用高端Enhanced Shock-Bursdet，應(yīng)答機(jī)制使得丟包率大大降低。單片機(jī)的主程序主要完成系統(tǒng)的初始化、與上位機(jī)握手、接收預(yù)置參數(shù)、調(diào)用主軸轉(zhuǎn)速程序、調(diào)用噴油計(jì)數(shù)程序、調(diào)用數(shù)據(jù)采集發(fā)送程序等任務(wù)。

3.2 軟件系統(tǒng)模塊

整個(gè)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(jī)、下位AT89C52的模塊設(shè)計(jì)。系統(tǒng)化的通信模塊處理主要完成對(duì)操作過程的交互功能，尤其是其中軟件控制中的參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)顯示等，對(duì)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(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的AT89C52單片機(jī)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(jì)量、轉(zhuǎn)速、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)分析等多方面的功能，實(shí)現(xiàn)可操作狀態(tài)下的技術(shù)運(yùn)用功能，更好地推動(dòng)整個(gè)功能模塊的優(yōu)化。

3.3 技術(shù)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(shí)時(shí)間:可調(diào)(0.3～18s);(5)封鎖時(shí)間:0.2s;(6)觸發(fā)方式:L不可重復(fù)，H可重復(fù)，默認(rèn)值為H;(7)感應(yīng)范圍:小于120度錐角，7米以內(nèi);(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(yīng)透鏡尺寸(直徑)為23mm(默認(rèn))。其功能特點(diǎn):①全自動(dòng)感應(yīng):高電平觸發(fā)，低電平輸出。②光敏控制:模塊預(yù)留有位置，光敏控制為可選功能，白天或其他情況不感應(yīng)。③兩種觸發(fā)方式:L不可重復(fù)，H可重復(fù)?？商€選擇，默認(rèn)為H。④具有感應(yīng)封鎖時(shí)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(rèn)設(shè)置為0.2s。⑤工作電壓幅度大:工作電壓出廠默認(rèn)為直流5V至20V。⑥微功耗:靜態(tài)電流65μA。⑦輸出高電平信號(hào):可方便與各類電路實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

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