汽车油量检测器的设计与实现毕业设计.docx
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汽车油量检测器的设计与实现毕业设计
毕业设计
设计题目：
汽车油量检测器的设计与实现
系别：
信息工程系
班级：
电子信息工程
姓 名：
指导教师：
年月日
汽车油量检测器的设计与实现
摘要
随着社会的不断进步和经济的不断发展，越来越多的汽车已经进入了千家万户，汽车已经成为很多家庭的代步工具。
燃油是汽车行驶的必要条件，人们在驾车出行时，油量的多少是必须要考虑的重要因素，所以时刻可以掌握油箱里油量的多少是每个司机的愿望。
传统的油量检测仪表依然是三刻度式的仪表，这种仪表油量的显示是受油量传感器的约束的，驾驶员只能定性的了解油量的多少，没有精度可言。
为了方便，必须开发出一种新型的汽车油量检测系统，驾驶员可以通过这个检测系统形象、直观的看出汽车油箱内剩余的油量，还可以在油箱剩余油量降低或者高达到一定值时发出声光报警，以提醒驾驶员做出正确的处理措施。
本设计汽车油量检测器以protel和proteus为开发工具，并且采用C语言编程设计。
本设计以STC89C52为核心器件，辅以压力传感器、A\D转换器、LCD1602显示电路、报警电路等组成，压力传感器的压力采样值的范围只有0~5mv，而ADC0832只能识别伏级电压，所以在压力传感器和ADC0832之间必须接入一个信号放大器AD620AN，将电压放大到0~5v，然后通过传感器压力变化与电位差变化的对应关系，将油量的剩余量转换成电信号，经过A\D转换器后，由单片机处理后的油量值通过LCD电路显示出来。
本设计经过硬件调试后，已经实现了本设计的所有要求。
当压力传感器采集到压力信号时，油量值可以通过LCD液晶屏显示出当前的油量，并且随着压力的增大油量值依次显示0~50L。
同时当油量值大于45L时，电路自动声光报警，提醒驾驶人来处理;而当存油量小于10L时，电路声光报警，提醒司机加油，以保护油泵，并于液晶显示当前油量的标准差。
关键词压力传感器油量检测单片机
TheDesignAndImplementationofAutomobileOilAmountDetector
Abstract
Withthecontinuousdevelopmentofsocietyandeconomy，moreandmorevehicleshaveenteredthousandsofhouseholdsandthecarshasbecomealotoffamilies'walkingtools.Becausefuelisanecessaryconditionfortheautomobile，sowhenpeoplearedrivingtheamountoftheoilisanecessaryfactor。
Anditisawishtomastertheamountoftheautomobileoilateverytime。
Thetraditionalinstrumentforoilmeasuringisstilltheinstrumentofthreedial.Forconvenience，wemustdevelopanewtypeofvehicleoildetectionsystem，withwhichthedriverscanknowtheoilremindedamagelyandintutively。
Inaddition，whentheresidualoilvolumedownoruptoacertainvaluethecircuitalarmswithlightandsound,sothatthedrivercandealwithitcorrectly.
ThedesignoftheautomobileoilamountdetectorisdesignedwithProteldxpandProteusandprogrammedwiththeClanguage。
ThesignalchipmicrocomputerSTC89C52istreatedasthecoredeviceinthedesignoftheautomobileoilamountdetector,whichisconsistofapressuresensor、aA\Dconverter、aLCDdisplaycircuitandaalarmcircuit。
Therangeofthepressuresampleofthepressuresensorisonly0mvto5mv.BecausetheADC0832canonlyidentifythelevelofvolt,wemustconnecttheAD620ANwhichisasignalamplifierbetweenthepressuresensorandtheADC0832,whichcanenlargethevoltagetotherangefrom0vto5v.Andthen,thesystemconvertedtheresidualoilvolumeintoelectricalsignalswiththerelationshipbetweenthepressure'schangeandthepotentialdifferenceofthesensor.Then,theelectricalsignalsarehandledwiththeA\DconverterandthesignalchipmicrocomputerSTC89C52.Whilefinished,thedatawillshowthroughtheLCDcircuitatareal-time.
Thedesignhasachievedatalltherequirements.Whenthepressuresensorcollectsthepressuresignal,theoilvaluewillshowbytheLCD.Withtheincreaseofpressure,theoilvaluewillshowfrom0Lto50L.Atthesametime,whentheoilismorethan45L,thecircuitwillalarmwithlightandsound,sothanitcanremindthedrivertohandle.Andandwhentheoilislessthan10L,thecircuitwillremindthedrivergas.Atthesametime,theamountoftheoil'sstandarddeviationwillshowwiththeLCDcircuit.
Keywords:
pressuresensor；oilquantity;detection；microcomputer
1引言
随着经济的飞速发展和汽车的快速更新换代，家家户户已经离汽车越来越近，同时随着人们生活水平的逐渐提高，人们需要的不再仅仅是拥有一辆普通的车，而是对汽车的质量和性能有了更好的要求
。
人们对汽车的需求日益增大，汽车产业的迅速发展同时也带动了汽车各项技术的发展，汽车传感器是汽车电子技术领域研究的核心内容，传统的传感器逐渐被微型化、多功能化、集成化和智能化得传感器取代
。
汽车在行驶过程中离不开燃油，因为汽车油箱剩余油量过多或过少都会影响车辆的性能和汽车的正常使用，所以驾驶员时刻掌握油箱剩余的油量是必须的。
目前在大多数轿车上使用的汽车仪表内的燃油表仍为三刻度式仪表，这种燃油表由于受油量传感器的限制，驾驶人员只能定性地了解油箱内剩余的燃油量，毫无精度可言。
汽车的油箱油量检测通常是由水平检测器（一个与仪表板油量计串接的由浮标控制的浮筒式电位器系统）来完成的。
当油箱储满燃油时，浮标动臂升起，将电位器的阻值调至最小（也有部分车型是将电位器的阻值调至最大），使油量计（实际上是一只毫安表）的指针作满标度的偏转;当油箱中的油量水平下降时，可变电阻器的阻值被调高（或调低），流过系统回路的电流将随之变化，油量计的指针读数也变小。
这种传统检测油量的方式电路简单易行，但是耗电量大，元件老化快，最主要的问题是测量和显示精度不够，只能对油料的液位进行检测
。
随着电子技术的飞速发展，电子控制电路在日常生活中有着大量的应用，各种报警专用集成电路、LCD油量数字显示电路、传感器的不断推出，我们完全可以克服传统检测手段中不能直接读出实时油量的弊端，我们的研究方向是开发出一种新型的方便人们使用的汽车油量检测器，驾驶员通过这个检测器可以实时的、形象直接的读出油箱剩余的油量，并且当油量过多或者过少时检测器都可以发生实时报警，提醒驾驶员做出相应正确的处理方法。
本设计以STC89C52为核心，辅以压力传感器、A/D转换器、LCD显示模块、电源模块、报警模块等组成。
本测量系统由电源模块向单片机供电，通过传感器压力变化与电位差变化的对应关系，将油位高度转换成电信号，经过A/D转换器后，由单片机处理，经过CPU的计算，得到各项参数的实际值，并定时地存入E2PROM中,且通过LCD模块显示出实时油箱里的油量。
当油量过多或过少时，信号通过A/D转换器接入单片机，经单片机处理后，控制报警模块发出灯光闪烁和报警声。
本设计给出了系统的总体方案，系统的方案论证，系统的软、硬件设计。
其中方案论证中具体论证了单片机、数据采集、模数转换、显示器件的选择理由；硬件设计包括了电源电路、单片机最小系统、模数转换电路、显示电路和报警电路；软件设计包括了系统主程序、模数转换子程序、显示子程序和报警子程序。
本设计预期结果可以通过LCD显示模块将压力传感器得到的压力信号以数字的形式显示出来，随着压力的增大，即油箱内油量的增多，LCD可以依次显示0~50L;并且当油量过多或过少时声光报警，这样的设计将会方便驾驶员随时对油箱剩余油量的了解，做出相应的措施，以保护油箱和保证车辆的正常运行。
2系统简介
2.1设计方案简介
本设计以单片机STC89C52为核心器件，系统检测电路主要包括电源模块、数据采集模块、单片机及最小系统、LCD1602显示模块、报警模块等，主要器件包括压力传感器、信号放大器AD620AN、ADC0832、STC89C52、LCD1602、蜂鸣器、LED灯等。
本设计设计框图如图2-1所示：
图2-1系统设计总框图
2.2芯片的选择及介绍
2.2.1压力传感器
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用
。
称重传感器的原理及使用
1平行梁称重传感器的外形：
实验电子秤、邮政电子秤、厨房电子秤等一般选用双孔悬臂平行梁应变式称重传感器。
它的特点是:
精度高、易加工、结构简单紧凑、抗偏载能力强、固有频率高
其典型结构如图2-2所示。
2称重传感器的工作原理：
应变式力传感器的受力工作原理如图2-3所示。
将应变片粘贴到受力的力敏型弹性元件上,当弹性元件受力产生变形时,应变片产生相应的应变,转化成电阻变化。
力引起的电阻变化将转换为测量电路的电压变化,通过测量输出电压的数值,再通过换算即可得到所测量物体的重量,将应变片接成电桥如图2-4所示：
2.2.2单片机STC89C52
1STC89C52单片机简介
STC89C52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的STC89C52是一种高效微控制器
。
单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。
概括
的讲：
一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
它最早是被用在工业控制领域。
由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
2STC89C52单片机主要特性
与MCS-51兼容
4K字节可编程闪烁存储器
寿命:
1000写/擦循环
数据保留时间：
10年
全静态工作：
0Hz-24MHz
三级程序存储器锁定
128×8位内部RAM
32可编程I/O线
两个16位定时器/计数器
5个中断源
可编程串行通道
低功耗的闲置和掉电模式
片内振荡器和时钟电路
3STC89C52单片机管脚说明
STC89C52单片机具有40个管脚，38个I/O口和2个电源端口，其管脚分配如图2-5所示：
VCC：
供电输入电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口，如下所示：
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出
。
2.2.3A/D转换器ADC0832
ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。
由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。
学习并使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。
ADC0832具有以下特点：
8位分辨率；
双通道A/D转换；
输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；
5V电源供电时输入电压在0~5V之间；
工作频率为250KHZ，转换时间为32μS；
一般功耗仅为15mW；
8P、14P—DIP（双列直插）、PICC多种封装；
商用级芯片温宽为0°Cto+70°C，工业级芯片温宽为−40°Cto+85°C
；
芯片引脚分配图如图2-6所示：
图2-6ADC0832引脚分配图
芯片接口说明：
CS_片选使能，低电平芯片使能。
CH0模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
CH1模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
GND芯片参考0电位（地）
DI数据信号输入，选择通道控制
DO数据信号输出，转换数据输出
CLK芯片时钟输入
VCC/REF电源输入及参考电压输入（复用）
ADC0832与单片机的接口电路：
ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。
其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。
芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。
独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。
通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。
单片机对ADC0832的控制原理：
正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。
但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。
当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。
当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。
此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。
在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。
在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能
。
作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是0~5V且8位分辨率时的电压度为19.53mV。
如果作为由IN+与IN-输入的输入时，可是将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。
但值得注意的是，在进行IN+与IN-的输入时，如果IN-的电压大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H
。
2.2.4LCD1602的介绍
液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。
字符型液晶模块是一种用
点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行6个字、2行20个字等等。
1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符包括了数字、英文字母大、小写，常用符号和日文假名等。
每一个字符都有自己固定的代码，通过给1602液晶写入对应的程序代码来显示相应的字符。
其实物如图2-7所示：
图2-7LCD1602实物图
1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线VCC（15脚）和地线GND（16脚），其控制原理与14脚的LCD完全一样。
1602的引脚如图2-8所示：
第1脚：
VSS为地电源。
第2脚：
VCC接+5V电源。
第3脚：
V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：
R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和RW共同为低电
平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端工作在脉冲的下降沿时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：
BLA为背光电源线。
第16脚：
BLK为地线。
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令
。
如表2-1所示。
表2-11602指令表
指令
RS
RW
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
清屏
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
光标返回
0
0
0
0
0
0
0
0
1
---
3
输入模式
0
0
0
0
0
0
0
1
S
---
4
显示控制
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
5
光标/字符移位
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
---
---
6
功能
0
0
0
0
1
DL
N
F
---
---
7
置字符发生器地址
0
0
0
1
字符发生存储器地址
8
置字符存储器地址
0
0
1
显示数据存储器地址
9
读忙地址和标志
0
1
BF
计数器地址
10
写数据到指令7、8所设地址
1
0
要写的数据
11
从指令7、8所设的地址读数据
1
1
读出的数据
指令1：
清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置；
指令2：
光标复位，光标返回到地址00H；
指令3：
光标和显示模式设置I/D，光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:
屏幕上所有文字是否左移或者右移。
高电平表示有效，低电
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