基于C8051F020的实时检测和车辆散热系统参数测试电路设计
1 引言
车辆的系统散热性是衡量其先进性的一个重要标志，因为车辆的各个部件和系统都存在一个最佳的工作温度区间，在此温度范围内零部件的各项性能指标才能得以保证。目前，我国车辆系统的研制已进入自行研制、自主创新的发展阶段，由于缺乏实车试验测试条件，加上车辆工作环境的复杂性，导致有效的实车试验数据严重缺乏，试验周期长，数据可复现性差，无法向工程设计部门提供准确有效的实车试验数据，严重影响车辆总体技术的进一步发展。因此，本文着重于在不改变车辆现有结构和性能的前提下，采用单片机控制系统、传感器技术、数据存储技术、实时时钟技术，研制一套能实时检测和记录车辆散热系统动态参数的电子电路。
2 系统总体构架设计
该散热系统参数测试电路由上位微型计算机和下位单片机控制系统组成。图1是车辆散热系统参数测点示意图。该车辆散热系统参数测试电路的主要功能和技术指标为：(1)能够同时对温度、压力、流量共计11路数据进行检测;(2)利用从机白带的10位A/D转换器进行数模转换，满足系统分辨率的要求，基于先转换后传输的理念克服了模拟信号在长线传输中易受到干扰的缺点;(3)使用RS485和USB串行总线传输，实现主从机间的多机通信及和上位机间的通信，且具有传输速度快、抗干扰能力强的特点;(4)使用大容量数据存储器以满足长时间大容量数据的存储需求。
3 测试系统电路设计
该系统主要由数据采集、液晶显示、键盘、存储、RS-485通信、USB通信等电路组成。图2是系统电路设计框图。
3.1 主控制单元电路设计
在系统电路设计中，采用C8051F系列单片机作为系统的控制器件。该单片机具有高速的指令执行速度，同时将A/D转换、交叉开关等复杂的外围功能部件集成到单片机内部，简化了电路，提高了系统设计的可靠性。
键盘模块使系统具有手动独立控制能力，该模块的设计采用4×4非编阵列式键盘实现确认、停止、清除、复位、通信、存储、时间设置等功能。按钮的行、列线分别接到MCU的P6端口，采用“行扫描法”来确定键盘上具体哪一个键被按下。显示器选用点阵式液晶显示模块FM12864F，用于显示各通道数据、当前时间等，以便增强人机交互效果。采用串行时钟DS1302进行时钟设计，在电路中我们用P0口的P0.5、P0.6、P0.7分别作为时钟器件的串行时钟线、数据线、复位线，将Vcc2连接到备份电源，以便在掉电的情况下能保存时间信息，这种记录方便对长时间的连续测试系统结果的分析以及对查找异常数据出现的原因有着重要意义。
3.2 数据采集单元设计
数据采集单元采集车辆散热系统的温度、压力、流量。
(1)温度信号的采集 采用铂电阻PT100来实现温度信号的采集，测温电路如图3所示。采用R13、R14、VR2、PT100构成测量电桥，当PT100的电阻值和VR2的电阻值不等时，电桥输出一个毫伏级的压差信号，经LM324放大后，接入从控机的模拟输入通道AIN2进行A/D转换。
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