基于单片机的喷油泵试验台监控系统的研究

摘要

喷油泵作为柴油机燃油喷射系统中燃油的控制和供给单元，其性能的好坏直接决定着柴油机的加速性能、油耗大小及尾气的排放质量等。准确测量喷油泵的各项技术参数对提高柴油机的各项技术性能具有十分重要的意义。 本文结合当前智能化试验台的最新技术，采用单片机及PC机相结合的方法，设计了对喷油泵试验台全面自动控制的测控系统。详细介绍了试验台各项参数的测控方法，包括燃油流量监测、转速测控、喷油压力监测及喷油次数的计数等。 论文首先总结分析了以前的喷油泵试验台监控技术，然后从喷油泵试验台监控系统总体结构入手，在详细分析系统所要监测和控制参数的基础上，设计出了喷油泵试验台监控系统的总体架构。系统由两大部分组成：以AT89C51单片机为中心的喷油泵控制及数据采集系统，以PC机为中心的上位机监控及管理系统。下位机通过RS-232串口接收上位机的命令并执行喷油泵试验台的电机转速控制、喷油次数的计数、喷油压力及燃油流量显示。上位机是整个试验台监控系统的管理者，主要完成给下位机发送特定操作命令及监测数据的显示、收集和存储，它有着友好的中文显示界面，并充分考虑容错设计。针对系统所要实现的功能及技术指标的要求，以AT89C51单片机为核心，设计了喷油泵试验台的硬件电路，包括系统电源电路、信号处理电路（模拟信号采集与处理模块以及数字脉冲信号处理转换模块）、单片机外围扩展电路（并行I/O口扩展与定时/计数器扩展、数据存储模块和串行通信模块）、继电输出控制电路等。在硬件设计的基础上，采用Keil C51及Visual C++6．0的编程工具，在Windows XP系统平台上实现了上位PC机程序、AT89C51单片机程序及串行通信程序。 经联机调试及各功能的模拟测试，系统具有良好的人机界面、易于操作、运行稳定，便于维护等，基本达到了设计要求。

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英文文摘

论文说明：图表目录

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第一章绪论

1.1课题意义

1.2国内外研究现状综述

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3本课题研究的内容

第二章系统的总体结构设计

2.1系统功能要求及技术指标

2.1.1系统主要功能

2.1.2系统的技术指标

2.2系统监测信号及传感器

2.2.1转速及喷油计数信号监测

2.2.2压力信号监测

2.2.3流量信号监测

2.3系统总体设计方案

2.3.1系统的总体结构

2.3.2系统的总体原理

2.4本章小结

第三章系统的硬件电路设计

3.1.单片机的选择

3.1.1 AT89C51的特点

3.1.2 AT89C51的芯片管脚介绍

3.2信号处理电路的设计

3.2.1 A/D转换电路

3.2.2流量信号处理电路

3.2.3主轴转速信号处理电路

3.2.4喷油压力信号处理电路

3.3系统的抗干扰技术

3.4变频调速系统设计

3.4.1感应电动机变频调速和理论基础

3.4.2变频器工作简介

3.4.3转速输出放大电路设计

3.4.4转速控制方式选择电路设计

3.5异步串行通信接口设计

3.5.1 AT89C51单片机与PC机通信接口电路

3.5.2 AT89C51单片机串行通信

3.5.3 PC机串行通信设计

3.6本章小结

第四章喷油泵试验台的软件设计

4.1软件系统总体设计

4.2上位PC机程序设计实现

4.2.1系统配置

4.2.2串行口通信检测

4.2.3数据动态实时监测

4.2.4系统帮助

4.3 AT89C51单片机程序设计

4.3.1主程序设计

4.3.2开发工具选择

4.3.3转速测量子程序

4.3.4喷油量测量子程序

4.3.5数据采集处理模块

4.3.6转速的控制

4.4 AT89C51与PC机间通信软件的设计

4.4.1通信协议

4.4.2基于Windows API的串口通信程序设计

4.4.3 PC机串行通信子程序

4.4.4单片机串行通信子程序

4.5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录