（全日制本科毕设）基于容积法的汽车油耗检测仪器设计（全套图纸CAD哟）

浮点运算的优势在于复杂数据的处理，尤其是各种函数运算。

结合本系统的功能要求，由于数据信息变化的动态范围比较窄，并且本系统中没有复杂的数据需要处理，所以采用定点数据格式。

在数据显示中，有动态扫描和静态扫描两种。

静态扫描相对容易，显示比较清晰，亮度般较高，但是要求占用很多的输入输出口线，成本较高。

所以，本系统设计中采用了动态扫描。

不仅简化了电路和降低了成本，而且还有利于动态扫描显示数据的视觉暂留现象，获得视觉稳定的显示状态。

测试系统显示程序的设计，主要从以下两方面考虑代码转换由于直接驱动显示的是段选码，而人们习惯显示的是等字符。

因此，需将待显示的字符转换成段选码，转换用查表的方法进行通过位选信号控制发光管，实现逐位轮流点亮显示器。

数据显示程序框图，如图.所示。

控制面板管理程序模块设计系统的测试功能是在控制面板的控制下完成的，因此，控制面板管理和控制显得非常重要。

在设计测试程序时，把控制面板管理程序模块设计成主程序模块，其它模块都是在该模块的控制下进行的。

图.数据显示程序框图该系统采用的是简易的控制面板，有套较复杂的程序控制面板进行管理，控制面板的工作方式采用编程扫描方式来响应键输入要求。

设计时，根据本系统的功能要求，设置了个功能键，在执行键功能程序时，系统会完成该键的设置功能，不再响应键输入要求。

各功能键完成相应的的任务后，都将返回控制面板管理的主程序模块，等待控制面板的下项指示，其控制流程框图如图.所示。

图.监控程序框图油耗测试程序模块设计在测量范围内，传感器输出的脉冲频率与体积流量成正比，这个比值即体积仪表系数。

将仪表系数预先置入单片机存储器中，单片机即可根据获得的流量脉冲频率与仪表系数之比来求得管道燃油流量之值。

测试中，由于发动机工作时，油路中会产生较大的回油脉冲压力波，当压力波传至流量传感器时，推动活塞曲轴逆时针旋转定的角度，使遮光片遮光次，产生个脉冲信号而被记录，从而使测试流量值与实际流量值相对误差较大，并且随着发动机转速的变化，其误差也发生变化，使得测试结果的准确性和可靠性较差。

流量传感器采用两对红外线光敏管，有两路脉冲输出，由于输出状态不样，用程序判断正反脉冲，即正脉冲计数，反脉冲忽略。

这就克服了回油干扰的影响。

流量传感器输出状态图如图.所示。

流量传感器正转时，脉冲信号的顺序输出，输出状态分别为顺序变化，此时程序计数器记录脉冲数相反，若脉冲信号按的顺序输出，则输出状态分别为顺序变化，反映了回油干扰的影响。

正转脉冲反转脉冲图.流量传感器脉冲输出状态.系统抗干扰设计干扰的来源油耗测量控制系统的可靠性是由多种因素决定的，其中系统的抗干扰性能的好坏是影响系统可靠性的重要因素。

般把影响控制测控系统正常工作的信号称为噪声.在单片机系统中，出现了干扰，就会影响指令的正常执行，造成控制事故或控制失灵，在测量通道中出现了干扰，就会使测量产生误差，计数器收到干扰，有可能乱计数，造成计数不准，电压的冲击有可能使系统遭到致命的毁坏。

环境对控制系统的干扰般都是以脉冲的形式进入系统的，干扰窜入控制系统的渠道主要有三条。

空间干扰空间干扰来源于太阳及其他天体辐射的电磁波广播电台或通讯发射台发出的电磁波周围的电气设备如发射机中频炉可控硅逆变电源等发出的电干扰和磁干扰空中雷电，甚至地磁场的变化也会引起干扰。

这些空间辐射干扰可能会使单片机系统不能正常工作。

空间干扰及抗干扰措施。

空间干扰主要指电磁场在线路导线壳体上的辐射吸收与调制。

干扰来自应用系统的内部和外部，市电电源线是无线电波的媒介，而在电网中有脉冲源工作时，它又是辐射天线，因而任线路导线壳体等在空间均同时存在辐射接受调制。

在现场解决空间干扰时，首先要正确判断是否是空间干扰，可在系统供电电源入口处接入性微机干扰抑制器或大型磁饱和稳压器，观察磁干扰现象是否继续存在，如干扰现象继续存在则可认为是空间干扰。

空间干扰不定来自系统外部，空间干扰的抗干扰设计主要是地线系统设计系统的屏蔽与布局设计。

此外，在测量的时候还可能遇到其他些干扰因素，例如在动态中测量车辆油耗时，由于汽车的上下坡加速减速等因素造成油耗仪的左右或上下震动，这会对测量的精度造成影响，这时，我们可以通过多测几次取平均值来提高测量的精度。

供电系统干扰由于工业现场运行的大功率设备众多，特别是大感性设备的启停会造成电网的严重污染，使得电网电压大幅度涨落，工业电网电压的欠压或过压常常达到额定电压的以上。

这种状况有时长达几分钟几小时，甚至几天。

由于大功率开关的通断，电机的启停，电焊等原因，电网上常常出现几百伏，甚至几千伏的尖峰脉冲干扰。

供电系统干扰及抗干扰措施。

单片机系统中最重要并且危害最严重的干扰来源于电源。

根据电源电压变化持续时间的大小可把电源干扰分为过压欠压停电浪涌下陷半周降出尖峰电压射频干扰等。

解决过压欠压停电的方法是使用各种稳压器电源调节器，对付短时间的停电则配置不间断电源。

解决浪涌下陷与半周降的办法是使用快速响应的交流电源调压器。

尖峰电压的解决办法是使用具有噪声抑制能力的交流电源调节器参数稳压器或超隔离变压器。

射频干扰对单片机系统影响不大，般加接节低通滤波器即可解决。

单片机供电系统除对电源本身性能有定的要求以外，必须要完整的设计整个电源供电系统。

电源分配系统首要的是要有良好的接地，系统的地线必须能吸收来自所有电源系统的全部电流。

应该采用粗导线作为电源连接线地线应尽量短而直接接线对于插件式电路板，应多给电源线地线分配几个沿插头方向均匀分布的插针。

过程通道干扰为了达到数据采集或实时控制的目的，开关量输入输出，模拟量输入输出是比不可少的。

在工业现场，这些输入输出的信号线和控制线多至几百条甚至几千条，其长度往往达几百米或几千米，因此不可避免的将干扰引入单片机系统。

当有大的电气设备漏电，接地系统不完善，或者测量部件绝缘不好，都会使通道中直接串入干扰信号各通道的线路如果同处根电缆中或绑扎在起，各路间会通过电磁感应而产生瞬间的干扰，尤其是若将的信号与交流的电源线同套在根长达几百米的管中其干扰更为严重。

这种彼此感应产生的干扰其表现形式仍然是通道中形成干扰电压。

这样，会使测量的信号发生误差，重者会使有用信号完全淹没。

有时这种通过感应产生的干扰电压会达到几十伏以上，使单片机系统无法工作。

过程通道干扰的抑制措施过程通道是系统输入输出以及单片机之间进行信息传输的路径。

过程通道的干扰主要是利用隔离技术双绞线传输阻抗匹配等措施抑制单片机系统工作时受到的干扰。

抗干扰的措施硬件的抗干扰设计对输入通道的干扰会使输入的模拟信号失真，数字信号出错。

对输出通道的干扰使各输出信号混乱，不能正常反映微机应用系统的真实输出量，从而导致系列严重后果。

干扰可使微机系统内核总线上的数字信号错乱，得到错误的地址信号后，引起程序计数器出错，使程序运行离开正常轨道，导致程序失控或死循环等严重后果。

针对此问题主要采取以下几种措施设计微处理器及其辅助电路时钟复位和中断等要尽量靠近，在印制电路板上要远离强电压电路。

输入端般使用电容进行容性滤波引线要尽可能短，紧靠并联只.陶瓷电容，或者串接铁氧体磁珠滤波器，可以有效地滤去些高频强脉冲开关或电源引线接插件的噪声，。

接地选择信号工作频率小于时，采用单点接地信号频率大于时，为了降低地线阻抗应采用多点接地工作频率为时，如采用单点接地，则地线长度不得超过波长的，否则应采用多点接地。

多级电路接地点应选在低电平电路的输入端，使该端最接近于基准地位同时，输入级的接地线也可缩短，使受干扰的可能性减少。

在电源线和地线之间并联和.两个去耦电容，并联大电容为了消除低频干扰，并联小电容为了去除高频干扰。

所有芯片应可靠接地，并且与接地线构成回路。

隔离技术通过隔离可以把外来的干扰通道切断，同时起到抑制漂移和安全保护的作用。

常见的隔离方式有光电耦合变压器隔离等。

在两个电路间加入隔离变压器以切断地回路，可实现前后电路的隔离，两个电路接地点就不会产生共模干扰。

但这种隔离方式不能用于直流信号。

用金属外壳整机或部分器件包围起来，再将金属外壳接地，就能起到屏蔽的作用，这对通过电磁感应引起的各种干扰特别有效。

软件的抗干扰设计采用硬件方法阻断干扰进入单片机应用系统是十分必要的，但是由于干扰的随机性，将单片机的软件干扰抑制技术与硬件干扰抑制技术相结合，可大大提高单片机应用系统工作的可靠性。

我们已经了解单片机系统最容易受到干扰的部位是电源接地系统输入和输出通道。

针对这几种情况采取的措施也不相同。

数字滤波是模