基于PIC单片机的发动机监控系统

随着近几年汽车行业的高速发展, 汽车对于普通人们越来越普及。而随之带来的维修问题也日趋复杂。汽车发动机作为整个车身的“大脑”, 掌握它的工作情况, 对于整个汽车来说都是十分重要的。发动机监控系统就是专门用来监控发动机的各种参数, 并根据实际的数值和理论值进行比较, 分析出发动机的各种工况和运行状态。本文所设计的监控系统能够通过电脑上的监控软件实时观看各种参数的变化, 提高了分析问题的直观性。

1 系统总体设计要求

设计的目标是实时监控汽车发动机的重要参数:气缸温度、发动机转速、喷油量的大小、节气门开度、氧传感器、进气压力、电源电压和点火提前角。能够用单片机精确的采集参数, 计算参数和发送计算结果到P C机。从而达到实时监控的效果。

系统的主要功能如下:

(1) 实时采集各个监控参数; (2) 计算监控参数; (3) P C机上显示数据

为了能够准确的采集参数, 硬件方面设计的各个参数的采集电路要保持很高的实时采集性和稳定性。其次, 单片机的复位、晶振和电源等电路同样具有稳定性。软件方面根据硬件的配置, 利用PIC18F242的外部中断、AD模块和C C P模块来记录参数的状态, 并且通过R S 2 3 2串口将这些数据实时发送到P C机。通过监控软件来显示各个数据的变化情况, 用于分析发动机的工作状况。

2 系统硬件设计

本系统的硬件设计可分为两大块:单片机部分与采集部分。

2.1 单片机部分

本文设计的监控系统采用P I C 1 8 F 2 4 2单片机。此单片机由于监控的实时性要求很高, 所以对于M C U的指令执行时间的要求就会比较高。PIC18F242的典型频率16MHz, 指令的执行时间为0.25us, 完全能够达到要求。另外, 能够产生多种的波特率。在数据通讯方面比较灵活。

监控系统需要能采集5路A/D, 并且具有3路输入捕捉及各种I O口, 还要具有通讯接口。PIC18F242具有5路10位A/D转换通道、2路C C P (捕捉/比较/脉宽调制) 、一个M S S P (主同步串口) 和一个USART (可寻址的同步/异步收发器) , 3个8位I O口 (A、B、C) 。除此之外, 它还具有4个B端口的电平中断和3个外部中断源。完全能够满足本系统的资源要求。

由于点火提前角备用, 需要采集的参数为7个。对应PIC18F242模块的具体分配如下:

2.2 采集部分

参数都是通过传感器进行采集。各传感器的采集周期各不相同。变化快并且重要的信号就需要很高的采集频率, 变化慢不太重要的信号的采集频率就可以降低。并且采集方式也有同步与异步之分, 影响发动机实时工作状态的模拟量采集方式就应该是同步的, 否则可以为异步的。

气缸温度采用温度传感器, 发动机转速采用霍尔传感器, 喷油量的大小采用电压控制, 节气门开度采用位置传感器, 氧传感器采用电压信号, 进气压力采用压力传感器, 电源电压可以直接采集电压, 点火提前角则通过转速脉冲来获取。

3 系统软件设计

根据系统的要求需要检测7个参数。总体的思路如下:事件开始发生, MCU不停的判断是否有事件产生, 有则进入该事件的处理部分。当所有事件都处理完一次后, 通过串口向P C机发送计算结果。

结合P I C 1 8 F 2 4 2的系统和硬件结构, 编程结构如下:

(1) 在PIC18F242中, INT0始终是高级优先级中断, 用于检测转速的INT0就设定为高级中断, 和I N T 0相配合的定时器T1的溢出中断也设为高级中断。同时, 设定用来捕捉喷油的C C P 1也为高级中断。它们的入口地址是0008h。 (2) 将USART模块的数据发送设定为低级中断。入口地址是0018h。 (3) 主程序中5路AD进行数据转换。采用寻检方式, 从通道0到通道4。

一主程序流程图二、中断程序流程图三、监控软件界面

4 结语

此发动机的监控软件在实际运行中能够保证发动机的各参数准确有效, 对于发动机各参数的掌握有良好的直观性和可操作性。

摘要：介绍采用PIC系列单片机进行发动机的监控。发动机监控系统实时监控发动机的气缸温度、发动机转速、喷油量的大小、节气门开度、氧传感器、进气压力、电源电压和点火提前角。本系统通过外围采集电路, 将被控参数采集整理输入单片机中进行计算处理, 得到发动机的实际状态值。随后, 把数据从单片机发送到PC机, 并通过一个监控软件进行数据显示或保存。

关键词：单片机,PIC,监控系统