基于單片機的機油低壓報警系統(tǒng)

王新輝等

摘要：本文是基于單片機的機油低壓報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)C油壓力數(shù)字顯示，實現(xiàn)發(fā)動機當(dāng)前機油壓力輸出，當(dāng)達到所設(shè)定的壓力下限時并報警，以保證發(fā)動機各零部件的安全和駕駛員的人身安全。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，操作方便。包括蓄電池、汽車點火開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、AT89C51單片機信號處理模塊、傳感器模塊、顯示和報警模塊等組成。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機；機油壓力；報警

前言

機油，即發(fā)動機潤滑油，被譽為汽車的“血液”。當(dāng)發(fā)動機潤滑系統(tǒng)主油道中的機油壓力低于正常范圍時，會破壞發(fā)動機的潤滑條件，造成潤滑、冷卻和清潔不良，將引起零件磨損。車輛在滿載中速行駛的情況下，部分連桿軸瓦將燒毀，曲軸軸徑輕者拉傷，重者報廢，將造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，而現(xiàn)有的限速裝置難以適應(yīng)這種情況。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，設(shè)計出一種不過分依賴駕駛員的單片機汽車機油壓力報警系統(tǒng)， 使得機油壓力能從客觀因素角度加以有效控制， 才能真正減少發(fā)動機事故的發(fā)生。

1.硬件設(shè)計模塊

本系統(tǒng)采用AT89C51單片機構(gòu)成，AT89C51的特點是8位單片機，內(nèi)含4K的可反復(fù)擦寫的只讀程序儲存器（PEROM）和256B的數(shù)據(jù)儲存器（RAM）；片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；32根I/O線；外部存儲器尋址范圍ROM、RAM均為64K；2個16位的定時器/計數(shù)器；5個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級；全雙工串行口；布爾處理器。能夠?qū)崟r處理檢測單元傳過來的信息。同時，AT89C51單片機具有低功耗和低電壓工作模式的特點。

1.1電源模塊

本設(shè)計使用12V電源為系統(tǒng)供電，但本系統(tǒng)適用電壓為5V，需設(shè)計電源電路將其轉(zhuǎn)化為5V電壓。用LM7805三端穩(wěn)壓器組成穩(wěn)壓電源輸出電壓穩(wěn)定，電壓大小為+5V，滿足單片機的工作電源需求，LM7805所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。

1.2油壓傳感器

本系統(tǒng)采用采用電阻應(yīng)變片壓力傳感器。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大，再傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，然后傳輸給信號處理模塊和顯示和報警模塊。

1.3模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊

本系統(tǒng)中模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用ADC0809，美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。

1.4顯示模塊

本系統(tǒng)中顯示模塊由MAX7221芯片以及LED顯示器相關(guān)電路組成。每片可驅(qū)動8位7段加小數(shù)點的共陰極數(shù)碼管，可以數(shù)片級聯(lián)，而與微處理器的連接只需3根線。MAX7221芯片上包括BCD譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動器、位驅(qū)動器和用于存放每個數(shù)據(jù)位的8×8靜態(tài)RAM以及數(shù)個工作寄存器。通過指令設(shè)置這些工作寄存器，可以使MAX7221進入不同的工作狀態(tài)。

1.5報警模塊

報警模塊主要負責(zé)聲音報警和燈光報警，報警電路均比較簡單，聲音報警由單片機引腳接上拉電阻，晶體管及揚聲器構(gòu)成，燈光報警由兩個發(fā)光二極管構(gòu)成。

2.軟件設(shè)計模塊

本文設(shè)計的一種基于單片機的機油低壓報警裝置工作流程如下所示：點火開關(guān)擰動后給單片機供電，程序初始化開始執(zhí)行，機油壓力傳感開始檢測發(fā)動機運轉(zhuǎn)工程中機油的壓力，輸出的電壓信號經(jīng)過ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后把數(shù)據(jù)傳給單片機，經(jīng)過單片機和初始時設(shè)定的閾值進行比較，將該機油壓力與之前系統(tǒng)所設(shè)定機油最低壓力閾值進行比較，壓力不高于設(shè)定的機油最低壓力閾值時，發(fā)動機工作處于正常模式；當(dāng)機油壓力高于設(shè)定的機油最低壓力閾值時，發(fā)動機工作處于低壓模式，信號處理模塊向顯示模塊和報警模塊發(fā)送執(zhí)行指令。顯示器紅色LED燈閃爍，蜂鳴器長鳴，起到報警的作用，提醒司機停車并檢查原因。該系統(tǒng)起到了顯示當(dāng)前機油壓力，低于限定壓力報警的功能。如此往復(fù)循環(huán)的檢測發(fā)動機的機油壓力，從而實現(xiàn)全時段發(fā)動機機油壓力檢測和顯示。

3.結(jié)語

本文設(shè)計的系統(tǒng)能夠解決發(fā)動機潤滑系統(tǒng)主油道中的機油壓力低于正常范圍時，破壞發(fā)動機的潤滑條件，造成潤滑、冷卻和清潔不良，從而引起零件磨損，甚至報廢，影響車輛正常使用。此裝置結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，操作方便。

參考文獻：

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[3]王建昕.發(fā)動機原理.北京：清華大學(xué)出版社，2011.

作者簡介：王新輝 （1989.12-），河南周口人，長安大學(xué)碩士研究生，主要研究方向為車輛安全技術(shù)，專業(yè)：車輛工程。