導(dǎo)語：如何才能寫好一篇溫度傳感器論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關(guān)鍵詞】溫度 at89s52 nrf9e5

1 引言

由于在局部的溫度通常具有不一致性，因此在檢測環(huán)境溫度時，傳統(tǒng)的單一測點測量溫度的方法并不能夠準確說明實際的溫度信息。在同一環(huán)境中，對多點進行溫度測量，能夠有效解決這一問題，使得溫度測量更加準確。但是多點溫度測量的溫度測量點比較分散，如果使用傳統(tǒng)的有線布線方式的話，則系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，十分麻煩。本論文設(shè)計了一種基于無線傳輸?shù)臏囟炔杉到y(tǒng)，采用了nrf9e5無線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機，溫度測量的傳感器為ds18b20[1]。

本論文首先介紹系統(tǒng)整體設(shè)計方案，然后分別簡要介紹硬件電路設(shè)計以及部分軟件程序設(shè)計。

2 系統(tǒng)方案

無線數(shù)據(jù)傳輸按照傳輸方式的不同，可以分為：點對點、點對多點以及多點對多點。本論文所設(shè)計的系統(tǒng)由主控芯片51單片機、主接收器以及多個測量終端組成。每個測量終端都是通過無線傳輸模塊nrf9e5傳遞數(shù)據(jù)，進而形成無線傳輸?shù)臏囟炔杉到y(tǒng)。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

將相應(yīng)的溫度傳感器分布在所要測量環(huán)境的不同位置，就能夠精確評估環(huán)境溫度。然后再將這些測量得到的溫度經(jīng)過無線通信模塊發(fā)送到主控芯片上，主控芯片對數(shù)據(jù)進行處理和顯示。

3 硬件電路設(shè)計

3.1 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊

nrf9e5具有和8051相互兼容的微控制器，但是時序和指令都與其有些差別。nrf9e5與cpu的數(shù)據(jù)交換是通過串口來進行的。

nrf9e5和其他模塊通信主要是通過自身內(nèi)部的并行口和內(nèi)部的spi口。nrf9e5與nrf905等具有一樣的功能。收發(fā)器在與微控制器進行數(shù)據(jù)交換的過程中，主要是通過片內(nèi)的spi和并行口。在要傳輸通信的數(shù)據(jù)準備好之后，就能夠產(chǎn)生中斷，供微控制器使用。

3.2 溫度測量電路

溫度檢測的方法有很多，比如采用熱電偶等。但是本論文采用的是ds18b20溫度傳感器。該溫度傳感器采用的是one-wire總線，即只采用一根信號線與單片機進行連接。該測溫傳感器能夠測量零下55度到125攝氏度的溫度范圍，同時分辨率能夠達到0.5攝氏度。工作電壓范圍很寬，一般為3.0至5.5v。

3.3 主控芯片

本論文設(shè)計的數(shù)據(jù)采集器使用的主控芯片是at89s52單片機。msc-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的at89s52單片機就是基于這款單片機的。msc-51單片機的基本架構(gòu)被atmel公司購買，繼而在其基本內(nèi)核的基礎(chǔ)上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內(nèi)核的單片機具有很多優(yōu)點，因此無論是在工業(yè)上還是在一些電子產(chǎn)品上應(yīng)用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統(tǒng)中占據(jù)很大市場。

下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。這款單片機具有最大能夠支持的64k外部存儲擴展，同時還具有8k字節(jié)的flash空間。該單片機具有4組i/o口，分別是從p0到p3，同時每組端口具有8個引腳。每個引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說的引腳復(fù)用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5v。

4 軟件設(shè)計

4.1 通信協(xié)議

本系統(tǒng)為單點對多點的無線通信，主接收器在可靠通信范圍內(nèi)分別與每個數(shù)據(jù)終端通信。主接收器與每個數(shù)據(jù)終端都有一個唯一的地址，因此在通信過程中必須明確接收方的地址。系統(tǒng)通信協(xié)議定制如表1所示。

4.2 溫度測量程序

本論文采用的溫度傳感器是one-wire總線的器件，與主控芯片進行一根數(shù)據(jù)線連接，就能夠同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)和時鐘信號的雙向傳輸。但是這樣就要求主控芯片的時序必須具有嚴格的要求。在出廠之前，每個器件的rom上都光刻上64位的編碼，這個編碼地址序列是唯一的，我們可以通過這個編碼地址序列來進行多

點的組網(wǎng)。但是本論文所設(shè)計的溫度采集系統(tǒng)，在每一個結(jié)點只是用一個溫度傳感器，因此在程序中并不需要讀取其rom編碼。

5 總結(jié)

在實際的溫度測量過程中，測量單點的溫度往往并不能夠準確反映實際溫度信息，需要對同一環(huán)境進行多次測量，同時要對多個溫度節(jié)點進行測量。但是多點溫度測量的溫度測量點比較分散，如果使用傳統(tǒng)的有線布線方式的話，則系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，十分麻煩。本論文設(shè)計了一種基于無線傳輸?shù)臏囟炔杉到y(tǒng)，采用了nrf9e5無線芯片，主控芯片采用的是at89s52單片機，溫度測量的傳感器為ds18b20。本論文首先介紹系統(tǒng)整體設(shè)計方案，然后分別簡要介紹硬件電路設(shè)計以及部分軟件程序設(shè)計。

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關(guān)鍵詞：智能溫度傳感器； 熱敏電阻； 串口通信

中圖分類號：TP274+.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2012）09-177-001

一、智能集成溫度傳感器DS18B20介紹

DS18B20 是美國DALLAS 半導(dǎo)體公司繼DS1820 之后最新推出的一種改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。使用DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高[1]。

DS18B20的適用電壓為3V～5V，分辨率為9～12位可調(diào)，測溫分辨率為9位時精度為0.1℃,12位精度為0.01℃，測溫范圍為：-55℃～+125℃。

由于DS18B20 工作在單總線方式，其硬件接口非常簡單，僅需利用系統(tǒng)的一條I/O線與DS18B20的數(shù)據(jù)總線相連即可

二、測溫硬件電路設(shè)計

本方案設(shè)計的系統(tǒng)由按鍵控制部分、溫度傳感器部分、數(shù)碼顯示、串口通信部分組成，利用單片機主模塊控制完成溫度傳感器DS18B20的初始化和讀取溫度值、按鍵識別和控制、溫度值數(shù)碼顯示和PC機的串口通信等功能。同時利用STC89C52單片機控制4個溫度傳感器，根據(jù)DS18B20的電路標準連接方法將溫度傳感器與單片機進行連接。

用P2.4至P2.7四個I\O口分別連接四個DS18B20溫度傳感器，來實現(xiàn)溫度的多點監(jiān)控。單片機系統(tǒng)設(shè)計電路圖如圖1所示。

我們將測量所得的值通過主模塊上的數(shù)碼管進行顯示。在主模塊的鍵盤上，通過4個按鍵來控制數(shù)碼顯示指定的溫度傳感器的數(shù)值。

還將一個蜂鳴器電路通過P2.3口進行控制，我們可以在軟件中設(shè)置報警溫度的上下限，當溫度超過此上（下）限值時，通過軟件控制使蜂鳴器發(fā)聲，達到溫度報警的效果。

鍵盤是人機通信不可缺少的部分，其中獨立鍵盤是最基本的鍵盤方式，本模塊中提供了八路獨立鍵盤和矩陣式鍵盤也稱行列式鍵盤，它由行和列組成，在每一個行列的交叉點上設(shè)置一個按鍵，這樣一個8位的控制端口最多就可以由4×4=16個按鍵組成[2]。

三、數(shù)碼管顯示設(shè)計

本系統(tǒng)采用6位共陰極數(shù)碼顯示器，為了簡化電路，降低成本，采用一組P0口加P2.6和P2.7與2個鎖存器74HC573，控制數(shù)碼管的段選與位選。

當鎖存器的使能端為高電平時，輸入和輸出是直通的，即輸入端的數(shù)字量直接賦給對應(yīng)的輸出端，而當使能端為低電平時，則是保持狀態(tài)，即上一組輸入的數(shù)字量保持在對應(yīng)的輸出端。P2.6為段選控制位，連接在第一個鎖存器的使能端，P2.7為位選控制位，連接在第二個鎖存器的使能端。這樣當需要控制數(shù)碼管顯示的時候，就讓P2.6呈高電平，然后控制P0口賦值給鎖存器的輸入端，而此時為直通狀態(tài)，所以輸出數(shù)字量等于輸入的數(shù)字量，然后使P2.6呈低電平，第一個鎖存器則處于保持狀態(tài)，使得數(shù)碼管顯示的數(shù)值是不變的，這樣可以用同樣的控制方式來實現(xiàn)6位數(shù)碼管的位選操作，來控制具體哪些數(shù)碼管工作。具體電路連接如圖3.3所示。第一個鎖存器的輸出端接到6位數(shù)碼管的段選端a，b，c，d，e，f，g，h，第二個鎖存器的輸出端分別接到數(shù)碼管的位選端WE1到WE6。數(shù)碼管硬件電路圖如圖2所示。

四、RS-232C串口通信

本方案對RS-232-C接口采用3線制，PC機和單片機的發(fā)送數(shù)據(jù)線（TXD）與接收數(shù)據(jù)（RXD）交叉連接，二者的地線（GND）直接相連，其他信號線如握手信號線均不用，而采用軟件握手。但由于RS-232-C電平與單片機TTL電平不同，邏輯1電平規(guī)定為+5～+15V之間，邏輯0電平為-5～-15V之間，因此用MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換。

五、總結(jié)

本系統(tǒng)通過單片機控制，實現(xiàn)了4個溫度傳感器的溫度測量，不但可以同時測量多個監(jiān)測點的溫度，也可以測量某個環(huán)境的溫度分布或平均溫度。同時通過串口可以把溫度信息傳送給上位機電腦實現(xiàn)實時監(jiān)控。

參考文獻：

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關(guān)鍵詞：霍爾元器件，AT89C51，I2C協(xié)議

 

1 引言

車用儀表作為汽車的一個重要組成部分，使駕駛員能夠迅速地掌握行駛信息，及時有效地采取相應(yīng)操作，保證車輛正常安全工作。目前，在我國汽車電子市場中，70%以上的份額為國外企業(yè)的產(chǎn)品，國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品所占市場份額不足30%，絕大部分車輛儀表仍以模擬式為主。由于模擬儀表表頭的體積較大、指示內(nèi)容單一，使得儀表顯示系統(tǒng)占用了較大的空間，影響了車輛內(nèi)飾的美觀；另外，模擬儀表故障率高，降低了車輛行使的安全系數(shù)，增加了維護費用?，F(xiàn)代車輛儀表系統(tǒng)不僅要求儀表耐用、耐振、指示準確、讀數(shù)方便以及受溫度、濕度的影響小，還要求輕巧、舒適、美觀并具有良好的互換性。而車用數(shù)字儀表恰恰滿足了這些要求。本文提出用51系列單片機和新型傳感器等對傳統(tǒng)車用儀表進行改進的新型數(shù)字儀表系統(tǒng)的設(shè)計方案。

2 車用數(shù)字儀表硬件電路設(shè)計

車用數(shù)字儀表主要由五個部分組成，即CPU主控制模塊、溫度采集模塊、速度采集模塊、E2PROM存儲器模塊以及LCD顯示模塊。

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

作為車用儀表，其基本功能即為向用戶提供車速、里程、車內(nèi)溫度等信息。從技術(shù)上說，其工作流程應(yīng)為：系統(tǒng)啟動時，單片機軟件初始化，從0000H開始執(zhí)行程序，開中斷，單片機按工作周期輸入霍爾傳感器、溫度傳感器信號并進行處理，計算出行駛實時車速、行駛里程，并開中斷，與溫度數(shù)據(jù)一起輸出到LCD顯示模塊AT1602A顯示，且將里程信息存儲信息到E2PROM存儲器中。同時，為減少電磁干擾，采用抗干擾電源、光電隔離等措施保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定地運行[1]。

圖2.1給出了基于AT89C51單片機的車用數(shù)字儀表系統(tǒng)的框圖，本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部份協(xié)調(diào)完成。整個系統(tǒng)主要包括：AT89C51控制模塊、LCD顯示模塊TC1602A、溫度傳感器模塊DS18B20、霍爾傳感器模塊A44E及E2PROM存儲器模塊AT24C02。其中AT89C51主要完成外圍硬件的控制以及信息處理功能；溫度傳感器完成溫度信號的采樣及轉(zhuǎn)換；霍爾元件采集汽車行駛的圈脈沖信號；E2PROM存儲器模塊存儲當前里程信息；LCD顯示模塊TC1602A完成字符/數(shù)字轉(zhuǎn)換、驅(qū)動及顯示功能。

2.1.1系統(tǒng)保護

圖2.1 基于單片機的車用數(shù)字儀表系統(tǒng)框圖

一個穩(wěn)定而完善的系統(tǒng)離不開一套完整的保護控制方案。這里根據(jù)單片機運行特點將其運行中可能出現(xiàn)的故障及相應(yīng)控制措施列表如表2.1所示。

表 2.1 系統(tǒng)故障及相應(yīng)措施

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關(guān)鍵詞：電控 發(fā)動機 故障 分析

中圖分類號：U464 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0082-02

在現(xiàn)代汽車中，集中控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。汽車電子控制大致可分為七部分，分別為發(fā)動機控制、傳動控制、行駛/制動/轉(zhuǎn)向系控制、安全保證及儀表警報、電源系統(tǒng)、舒適性和娛樂通訊七大部分。這七大控制系統(tǒng)，在不同的車型上，其組合形式和控制項目各有異同。如有的車型將發(fā)動機控制系統(tǒng)與自動變速控制系統(tǒng)共用一個ECU控制，有的車型則各用一個ECU控制；大多數(shù)車型點火控制均由發(fā)動機ECU控制。該文主要對這種電子控制汽車的發(fā)動機部分做出了各種系統(tǒng)維修案例方面的詳細介紹，它們主要有：空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、點火系統(tǒng)。

1 空氣供給系統(tǒng)

1.1 組成

空氣供給系統(tǒng)為發(fā)動機可燃混合氣的形成提供必需的空氣?？諝饨?jīng)空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)流閥體、進氣總管、進氣歧管進入個氣缸。

在一般工況下，空氣的流量有節(jié)流閥體中的節(jié)流閥控制，它由油門踏板操作。在怠速工作時裝在節(jié)流閥體內(nèi)的怠速電機通過微量調(diào)整節(jié)閥開度來調(diào)節(jié)空氣流量，從而調(diào)節(jié)發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速。怠速電機有控制單元（ECU）控制。

1.2 實例

凌志LS400轎車發(fā)動機油耗過大，排氣管冒黑煙

（1）車型：豐田凌志LS400。

（2）故障癥狀：一輛豐田凌志LS400轎車發(fā)動機油耗過大，排氣管冒黑煙，低速運轉(zhuǎn)明顯抖動。

（3）檢測與排除：根據(jù)故障現(xiàn)象，進行以下項目的檢測：

①檢查燃油系統(tǒng)壓力是否過高。

采用在冷啟動噴嘴上安裝壓力表的方法，測得發(fā)動機怠速、全油門、5min保壓3種情況下燃油系統(tǒng)的壓力，其結(jié)果均正常。

②檢查各缸噴油嘴是否密封不良。

噴油器是電壓驅(qū)動型的，電阻較大，約為12～16 Ω。直接用12 V電源測試噴油嘴工作狀況，測得各噴油器的噴油量，結(jié)果都為45 mL左右，符合標準（標準值為40～50 mL）；各缸噴油器油量之差小于5 mL，也符合標準；⑤斷開噴油器電源后，檢查噴油嘴有無滴漏燃油現(xiàn)象，結(jié)果表明沒有。這些說明缸的噴油器是好的。

③檢查附加空氣閥在熱車時閥門是否關(guān)閉。

冷車時開啟，熱車時應(yīng)關(guān)閉，經(jīng)檢查，熱車時閥門也處于開啟位置。

換上一個新的附加空氣閥，故障被排除。

（4）理論分析：附加空氣閥中的閘狀閥門是由雙金屬彈簧片控制的，發(fā)動機冷車啟動時，閥門處于開啟位置，旁通空氣量最大；發(fā)動機啟動后，雙金屬片上的電熱絲通電發(fā)熱，雙金屬片受熱變形，閥門逐漸關(guān)小，使旁通空氣量逐漸減小，直至為0。而此車在熱車時閥門也處于開啟位置。會使怠速過高，混合氣過濃。

（5）實驗驗證：將換下來的附加空氣閥，裝在另一無故障車上，發(fā)動機同樣出現(xiàn)機油耗過大，排氣管冒黑煙，低速運轉(zhuǎn)明顯抖動。在環(huán)一新空氣閥后，故障消失。

2 燃油供給系統(tǒng)

2.1 組成

燃油供給系統(tǒng)由汽油泵、汽油濾清器、汽油壓力調(diào)節(jié)器、汽油分配管等組成。汽油由汽油泵從油箱中泵出，經(jīng)過汽油濾清器除去雜質(zhì)及水分后，送到汽油分配管，在經(jīng)各供油歧管送到各缸噴油器。

2.2 實例

發(fā)動機動力不足，加速時車身后部伴有“嗡嗡”聲

（1）車型：捷達王。

（2）故障癥狀：最高時速只能達到120km/h，加速時發(fā)悶，而且車身后部伴有“嗡嗡”聲。

（3）診斷與排除：加油時車身后部的“嗡嗡”聲是燃油箱中電動燃油泵發(fā)出的噪音，屬于非正?，F(xiàn)象。在檢查燃油泵之前，首先檢測燃油系統(tǒng)供油壓力，發(fā)現(xiàn)加速時供油壓力較低，這是導(dǎo)致發(fā)動機動力不足，加速不良的主要原因。導(dǎo)致燃油系統(tǒng)供油壓力不足的原因：根據(jù)以往經(jīng)驗判斷，可能是燃油箱中燃油品質(zhì)不好，帶有異物，將電動泵濾網(wǎng)堵塞，致使燃油通過性不好，導(dǎo)致燃油系統(tǒng)供油壓力不足。拆下電動燃油泵并進行檢查。

發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)果然堵塞（共3個濾網(wǎng)），一層黑色粘狀物罩在濾網(wǎng)外部。用清洗劑清除濾網(wǎng)上的臟物，重新正確安裝汽油泵，更換汽油濾清器，清洗燃油噴嘴，試車，故障排除。

（4）理論分析：由于汽油泵堵了，造成燃油系統(tǒng)供油壓力不足，使混合氣變稀，所以發(fā)動機動力不足。

（5）實驗驗證：在完好的汽油泵慮網(wǎng)上，貼上3塊塑料，使三個慮網(wǎng)堵死，同樣出現(xiàn)發(fā)動機動。

3 電子控制系統(tǒng)

3.1 組成

電子控制系統(tǒng)由傳感器、控制單元（ECU）、執(zhí)行機構(gòu)組成。為了建立發(fā)動機電子控制系統(tǒng)，必需具備正確反映發(fā)動機狀態(tài)的各種傳感器，根據(jù)傳感器輸入信號計算發(fā)動機最佳控制結(jié)果的微機控制裝置，以及直接操縱發(fā)動機的執(zhí)行機構(gòu)。本論文將重點講述系統(tǒng)中的各種傳感器、執(zhí)行器、電子控制單元等故障現(xiàn)象對汽車的影響。

3.2 實例

熱車不易起動

（1）車型：捷達王。

（2）故障癥狀：該車前段時間清洗過節(jié)流閥體，之后就 出現(xiàn)熱車不易起動的故障現(xiàn)象，每次熱車時都需要起動好 多次才能著火。

（3）檢測：用VAG1551對發(fā)動機電控系統(tǒng)進行故障查詢，顯示進氣溫度傳感器斷路/對正極短路。

（4）診斷與排除：根據(jù)經(jīng)驗，產(chǎn)生上述故障的原因主要有：①燃油品質(zhì)不好，熱車時產(chǎn)生氣阻。②發(fā)動機進氣溫度傳感器損壞或插頭松動。③冷卻液溫度傳感器損壞或插頭松動。

檢查進氣溫度傳感器，發(fā)現(xiàn)其插頭脫落，可能是清洗節(jié)流閥體時，拔掉后忘記插接了。重新正確連接，試車，熱車起動正常。

（5）理論分析：發(fā)動機電控單元根據(jù)其阻值的變化確定進氣的溫度，從而準確控制噴油量和修正點火時間。若傳感器壞了就會導(dǎo)致上述故障，同時還會導(dǎo)致廢氣排放值升高。

（6）實驗驗證：將無故障車的進氣溫度傳感器插頭拔下，用VAG1551對發(fā)動機電控系統(tǒng)進行故障查詢，顯示進氣溫度傳感器斷路/對正極短路。起動試車，同樣出現(xiàn)上述故障。裝好插頭再試車，故障消失。

4 點火控制系統(tǒng)

4.1 組成

點火系統(tǒng)采用無分電器點火系統(tǒng)（DLI）。該系統(tǒng)是采用沒用分電器的電子點火系統(tǒng)，它把點火線圈的次級高壓直接送到火花塞。

點火系統(tǒng)由電子點火器、點火線圈、火花塞及高壓導(dǎo)線等組成。ECU根據(jù)凸輪軸位置傳感器和轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置、水溫等傳感器的信號，計算出需要點火的氣缸和點火定時，并將此結(jié)果送到電子點火器，由電子點火器控制點火線圈的初級電路的接通和斷開。

點火控制主要包括點火提前角控制、通電時間控制和爆震控制。

4.2 實例

（1）怠速不穩(wěn)，加速不順，故障燈亮起

①車型：凌志400轎車。

②故障癥狀：一輛凌志LS400轎車，怠速不穩(wěn)，加速不順，故障燈亮起。

③檢測：用K80讀取故障碼為21、29號碼，為左主、右副氧傳感器不良。

（2）故障分析與排除：經(jīng)檢查確認更換后，故障燈熄滅，但怠速仍然不穩(wěn)、抖動，加速不暢，檢查跳火及噴油嘴，線路均無異常，但發(fā)現(xiàn)6缸和8缸火花塞工作狀況況不好，有積碳，懷疑6缸和8缸噴油嘴堵塞，進行清洗，仍未解決問題，后來在檢查點火秩序時發(fā)現(xiàn)6缸和8缸高壓線插反了，調(diào)換后恢復(fù)正常。

參考文獻

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篇6

關(guān)鍵詞：發(fā)動機；故障排除；故障現(xiàn)象；分析原因

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.03.229

1 發(fā)動機結(jié)構(gòu)與組成

直列4缸發(fā)動機、帶頂部凸輪軸組件的發(fā)動機。做工順序為1、3、4、2。（1）汽油發(fā)動機主要分兩大機構(gòu)五大系統(tǒng)： 五大系統(tǒng)包括：燃料供給系，起動系，冷卻系，系，點火系；（2）燃料供給系：由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成；（3）起動系： 主要由蓄電池、起動控制與傳動機構(gòu)和起動機等組成 ；（4）冷卻系： 冷卻系統(tǒng)主要由冷卻液、散熱器、節(jié)溫器、水泵、水道、水管、風(fēng)扇等組成；（5）系統(tǒng)：由機油泵、機油濾清器、機油機濾器、機油冷卻器、機油管道；（6）點火系：電控單元（ECU）、傳感器、點火線圈、高壓缸線、火花塞等組成。

2 難以起動故障原因

打開點火開關(guān)，起動機能帶動發(fā)動機運轉(zhuǎn)，但發(fā)動機不能著火工作（難以起動）。故障可能為：（1）燃油系統(tǒng)的故障造成混合氣過?。唬?）油路堵塞導(dǎo)致供油不暢；（3）某個氣缸火花塞不跳火、火花太弱；（4）點火正時不對：正時皮帶老化開裂、松動，傳動帶跳齒、張緊輪損壞；（5）發(fā)動機氣缸壓力太低，氣缸壓力應(yīng)大于0.85Mpa，達不到0.85Mpa時說明氣缸漏氣，導(dǎo)致發(fā)動機難以起動；（6）電控系統(tǒng)故障發(fā)動機難以啟動：空氣流量計損壞或空氣流量計之后的進氣管漏氣；怠速控制閥故障；個別噴油器漏油或嚴重霧化不良；冷卻液溫度傳感器損壞；碳罐電磁閥卡??；凸輪軸位置傳感器故障。

3 難以起動的診斷與排除

（1）檢查點火系統(tǒng)。1）檢查每個氣缸是否有跳火。拆下火花塞，將高壓缸線插接上火花塞并搭在缸體上，啟動發(fā)動機時，觀察跳火情況是否跳火；2）檢查繼電器、保險絲是否正常；3）檢查點火線圈：拔下點火線圈插接器，用萬用表檢查點火線圈次級線圈的電阻是否達能要求，如果達不到要求需更換；4）檢查控制傳感器：檢查曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器，再檢查空氣流量傳感器和進氣壓力傳感器等。如果傳感器故障有故障，就更換新傳感器；5）初步觀察檢查ECU。有無插接器松動、ECU泡水、ECU燒焦等。

（2）檢查油路。1）檢查是否有油。拆下油管與油軌的連接處，打開點火開關(guān)（不起動），看是否出油。若不出油，應(yīng)檢查燃油系統(tǒng)及其電路。先檢查保險絲、油泵、繼電器。若都良好，應(yīng)檢查曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、空氣流量傳感器和ECU。若有油，就檢查然油壓調(diào)節(jié)器是否符正常。進油管與油軌的連接處接上油壓表，啟動發(fā)動機，看油壓應(yīng)在200～300KPa之間，如果達不到200～300KPa之間，應(yīng)檢查燃油供給系統(tǒng)，檢查燃油泵、燃油管、噴油器、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器等；2）檢查噴油器。先檢測電阻。電阻為1～3歐，如果電阻為無窮大，噴油器損壞，應(yīng)更換新的噴油器。電壓的檢測：打開點火開關(guān)，一個端子與負極線之間應(yīng)有12V左右的電壓，另一個端子與負極線之間有5V左右的參考電壓；3）噴油器控制脈沖的檢測：拆下噴油器插節(jié)器，并在插頭上接上試燈，啟動發(fā)動機，試燈應(yīng)閃爍；4）檢查噴油器噴嘴是否堵塞或霧化不好。

（3）檢查氣路。1）空氣濾清器是否通氣；2）怠速控制閥是否卡死；3）真空軟管是否斷裂；4）檢測火花塞火花時。正時皮帶是否有打滑，火花塞故障、點火模塊故障、凸輪軸位置傳感器故障、曲軸位置傳感器故障，是導(dǎo)致沒有電火花產(chǎn)生或火花過弱，發(fā)動機啟動故障的根本原因；5）檢測啟動系統(tǒng)。 對于發(fā)動機難以起動這類故障，首先檢測發(fā)動機起動系的電路。檢查起動電機以及連接這些部件的電纜是否損壞，檢查點火開關(guān)、啟動機繼電器或電磁線圈是否損壞；6）檢測防盜系統(tǒng)：車載防盜系統(tǒng)也會有故障，有些汽車在防盜系統(tǒng)中設(shè)置識別功能。在電控發(fā)動機的汽車上，更換防盜系統(tǒng)的模塊，或拆卸蓄電池都會導(dǎo)致發(fā)動機無法啟動。

4 發(fā)動機故障案例

捷達轎車天氣寒冷時無法起動的原因分析

（1）故障現(xiàn)象：捷達轎車天氣寒冷時無法起動。

（2）故障診斷：發(fā)動機啟動三要素：有油、有電 有壓縮比。首先檢測油，檢查發(fā)動機的燃油壓力是否正常；檢查噴油嘴，均能按順序正常工作；再檢測點火情況，點火正時和火花塞的跳火情況，如果都沒有發(fā)現(xiàn)問題。用汽車解碼器鏈接汽車讀取故障碼，無故障碼顯示。通過檢查，發(fā)動機有油、有火，就是不能起動，雖然起動很多次發(fā)動機，但火花塞沒有被“淹”的現(xiàn)象，冷車起動是由于噴油器供油過少，混合氣過稀造成的。由解碼器通過讀取該車靜態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)， ECU輸出的冷卻液溫度為105℃，而發(fā)動機的實際溫度只有1℃，說明冷卻液溫度傳感器損壞。

（3）故障排除 將已損壞的冷卻液溫度傳感器更換后，故障排除。

（4）故障分析：這個故障案例實際并不復(fù)雜，但它說明一個問題，那就是ECU對于電路故障是不進行記憶存儲的，比如該車的冷卻液溫度傳感器，既沒有斷路，也沒有短路，只是信號錯誤，ECU的自診斷功能就不會認為是故障。

5 結(jié)論

發(fā)動機難以起動是汽車一種常見的故障，由于其原因復(fù)雜、涉及面廣，對我們的診斷故障造成困難。因此對汽車維修人員需要更高的要求。但我們許多人對發(fā)動機理論知識、各個系統(tǒng)的工作原理不夠理解，在分析問題時不夠全面以及條理弄不清楚，所以不能對癥下藥。目前所出現(xiàn)過的一些常見故障和一些簡單的排除故障的方法。針對發(fā)動機不能起動的故障現(xiàn)象來進行故障原因分析，對發(fā)動機更深一步的進行探索，通過在排除故障的同時逐步優(yōu)化和提高發(fā)動機啟動率，減少發(fā)動機啟動困難現(xiàn)象，找出造成此類故障的原因并且排除故障。

參考文獻：

[1]陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].機械工業(yè)出版社，2005（12）.

篇7

關(guān)鍵詞 家用救生艙；控制系統(tǒng)；傳感器；單片機

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）22-0040-02

如今，自然災(zāi)害頻頻，人們對安全措施的需求越來越大，所以出現(xiàn)了救生艙的研究。雖然對礦用救生艙等的研究由來已久，例如Syste MineARC ms煤礦安全避難艙的研制，但對于家用救生艙的研究甚少。針對以上問題，本文利用單片機控制傳感器的方法設(shè)計了一套控制裝置并將其配置于家用救生艙，當災(zāi)難發(fā)生時控制執(zhí)行機構(gòu)動作達到報警和保護人身安全的效果，滿足家庭防護基本需求。由于救生艙設(shè)計為災(zāi)后危險環(huán)境作業(yè)，艙內(nèi)環(huán)境與外界隔絕，因此在設(shè)計控制系統(tǒng)時，就特別要求系統(tǒng)具有較高的準確性，可靠性，可控性以及穩(wěn)定性使其能夠滿足在危險環(huán)境下能夠保證救生艙的正常工作，保護艙內(nèi)人員的人身安全。

1 家用救生艙的整體設(shè)計

家用救生艙的整體設(shè)計包括控制系統(tǒng)設(shè)計，外形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計以及生命維系系統(tǒng)設(shè)計?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計主要包括系統(tǒng)組成分析以及各部分的材料選型；外形結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計包括討論家用救生艙的功能定位，確定其防護結(jié)構(gòu)形式，家用救生艙防護結(jié)構(gòu)三維造型、尺寸優(yōu)化及有限元驗證以及家用救生艙防護結(jié)構(gòu)二維圖紙繪制；傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計分別對蝸輪蝸桿機構(gòu)、連桿機構(gòu)、皮帶輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、三相異步電動機進行分析設(shè)計；生命維護系統(tǒng)設(shè)計包涵對家用救生艙的功能定位，確定其生命維護系統(tǒng)的組成并對各組成單元選型及參數(shù)計算，最終對家用救生艙內(nèi)部設(shè)施的人體工程學(xué)優(yōu)化。

2 家用救生艙控制系統(tǒng)功能分析

作為家用救生艙的重要組成部分之一，控制系統(tǒng)首先要保證傳感器模塊的正常工作，傳感器能檢測到被測量的信息，并能將檢測采集到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出；信號調(diào)理電路對傳感器輸出的信息進行放大、濾波、線性化補償、隔離、保護等措施后，再送入A/D轉(zhuǎn)換器，將電壓信號轉(zhuǎn)換成中央控制器可以識別的數(shù)字信號；作為控制系統(tǒng)的核心部分，控制芯片（單片機）和電路能接收到經(jīng)信號調(diào)理電路處理過的數(shù)字信號，并對信號進行分析處理，將處理后的信號輸出到報警器和步進電機；報警器接收到信號，根據(jù)信號情況報警與否；步進電機根據(jù)信號，保持靜止或是啟動、停止、正反轉(zhuǎn)。

由于救生艙設(shè)計為災(zāi)后危險環(huán)境作業(yè)，艙內(nèi)環(huán)境與外界隔絕，因此在設(shè)計控制系統(tǒng)時，就特別要求系統(tǒng)具有較高的準確性，可靠性，可控性以及穩(wěn)定性使其能夠滿足在危險環(huán)境下能夠保證救生艙的正常工作，保護艙內(nèi)人員的人身安全。因此本文選用了ATmega128單片機作為系統(tǒng)控制核心模塊，它屬于AVR單片機，穩(wěn)定性極高。

3 家用救生艙控制系統(tǒng)組成

家用救生艙控制系統(tǒng)主要分成電源模塊、傳感器和主單片機模塊、外部振蕩和復(fù)位電路模塊以及執(zhí)行模塊。其具體組成以及工作流程如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)組成及工作流程

這些模塊都是以主單片機為控制芯片，外部振蕩和復(fù)位模塊、電源模塊是單片機能夠正常工作的前提，單片機接收到傳感器模塊發(fā)出的信號，并對其進行分析、處理，并把處理結(jié)果輸出到執(zhí)行部件，執(zhí)行部件做出相應(yīng)的動作。當ATmega128單片機系統(tǒng)接入電源后，接入二極管，主要是防止正負電源短接。使用LM7805CK穩(wěn)壓芯片，提供系統(tǒng)工作的+5 v電源，如圖2所示。電源接口輸入交流9 V電源，交流輸入后經(jīng)VD4半波整流，C8，C9濾波，LM7805穩(wěn)壓，C10大電容濾波后直流5 V輸出。

控制系統(tǒng)具體電氣原理圖如圖3所示。

圖2 電源電路模塊

4 傳感器選型

溫度傳感器DS18B20采用的是外部電源供電方式，外部電源供電是DS18B20傳感器最佳的工作方式，工作穩(wěn)定和可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮DS18B20電源電壓寬的優(yōu)點，即使電源電壓VCC降到3 V時，依然能夠保證溫度量精度。

濕度傳感器AM2301數(shù)字溫濕度模塊是一款含有己校準數(shù)字信號輸出的溫濕度數(shù)字傳感器。它使用專門的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。

MQ-2氣體傳感器模塊本設(shè)計是利用單片機技術(shù)結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0804構(gòu)建一個可燃氣體的檢測報警器。當環(huán)境中的可燃氣體或是有毒氣體泄漏時，檢測元件檢測到額可燃氣體濃度達到報警器設(shè)置的臨界點，可燃氣體報警器就會發(fā)出報警電流信號，來提醒人員作出相應(yīng)的安全措施。

1-DS18B20溫度傳感器模塊；2-AM2301傳感器模塊；3-MQ-2氣體傳感器和報警模塊；4-CDM4161氣體傳感器模塊；5-電源模塊；6-外部振蕩和復(fù)位電路；7-步電機模塊

圖3 控制系統(tǒng)電氣原理圖

圖4 MQ-2軟件設(shè)計流程圖

CDM4161傳感器模塊atmega128單片機具有8路10ADC，使用單片機端口PF0引腳讀取CDM4161引腳2輸出的模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；同時引腳3與繼電器Relay相連，輸出高電平時報警器報警。

5 結(jié)論

論文分析了家用救生艙控制系統(tǒng)的物理機制，對硬件軟件等各個模塊的設(shè)計，建立了控制系統(tǒng)的理論模型，并對各個模塊元器件進行分析篩選，最終詳細闡述了家用救生艙控制系統(tǒng)，分析比較了系統(tǒng)各項需求和一同實現(xiàn)原理的特性特點；針對家用救生艙應(yīng)急救援使用環(huán)境特殊性，分析了相應(yīng)的控制系統(tǒng)功能特性，對其進行功能定位；根據(jù)控制系統(tǒng)功能需求及定位建立控制系總體方案，對總體方案進行功能模塊劃分和優(yōu)化設(shè)計。

基金項目

江蘇科技大學(xué)青年科研基金，張家港校區(qū)青年科研基金。

參考文獻

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篇8

關(guān)鍵詞：糧庫監(jiān)控 溫度傳感器模塊 紅外光電傳感器模塊 控制芯片模塊 測試

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0032-02

糧食是人類的生存來源，是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)。糧食安全儲藏對于國計民生與社會穩(wěn)定來說有著極其重要的現(xiàn)實意義。為了及時了解糧庫中糧食的儲備狀況，以及對糧食儲存狀況進行管理和監(jiān)控，相關(guān)工作和管理人員需要定時對檢查糧庫中剩余糧食的各項指標（例如：溫度、濕度等等），以防止因為外界因素而導(dǎo)致糧食霉變的情況發(fā)生。利用分布在糧庫中的不同傳感器，現(xiàn)代糧食糧情監(jiān)控系統(tǒng)可以有效對糧庫的各項指標以及糧食的有關(guān)物理參數(shù)進行監(jiān)控，并對獲取的數(shù)據(jù)進行儲存，同時根據(jù)設(shè)置的報警系統(tǒng)，進行分析，提醒管理人員采取相應(yīng)措施。該監(jiān)控系統(tǒng)不僅節(jié)省了糧庫管理人員的手工作業(yè)，同時可以了對糧情數(shù)據(jù)進行有效的管理，確保了糧庫糧食的安全儲存。

1 電源電路模塊

電源電路是指提供給用電設(shè)備電力供應(yīng)的電源部分的電路設(shè)計，使用的電路形式和特點。一般選擇穩(wěn)壓電源電路，在電源的選用上需要滿足能夠穩(wěn)定、持續(xù)輸出電能，且電路簡單易控制。目前較為普遍采用的有開關(guān)電源穩(wěn)壓器、LM25763A開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器與LM317三端可調(diào)穩(wěn)壓器。其中開關(guān)電源穩(wěn)壓器一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成，為目前主導(dǎo)產(chǎn)品，但缺點是電源電路較為復(fù)雜，不易控制，調(diào)試耗時長；LM25763A開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器雖然能夠輸出多種穩(wěn)定電壓，且具備良好的線性與負載調(diào)整能力，但其電路系統(tǒng)也較為復(fù)雜。

相對前兩種方案而言LM317三端可調(diào)穩(wěn)壓器使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好，內(nèi)置設(shè)有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。通常情況LM317三端可調(diào)穩(wěn)壓器不需要外接電容，除非輸入濾波電容到LM317三端可調(diào)穩(wěn)壓器輸入端的連線超過150 mm。另外LM317三端可調(diào)穩(wěn)壓器還有許多特殊的用法，比如把調(diào)整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過LM317三端可調(diào)穩(wěn)壓器的極限就行（注意避免輸出端短路），還可以把調(diào)整端接到一個可編程電壓上，實現(xiàn)可編程的電源輸出，因此較為適宜用于本糧庫糧情監(jiān)控系統(tǒng)。

2 溫度傳感器模塊

結(jié)合目前應(yīng)用最實用最廣泛的溫度傳感器，我們選用DS18B20作為本次糧倉監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字溫度測量芯片，它的特點具有獨特的單線接口方式，只需一個接口引腳即可通信，每一個DS18B20芯片都有一個唯一的64位ROM序列碼，在使用中不需要任何元件，可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+3.0 V+5.5 V，測溫范圍：-55 ℃～+125℃。在-10 ℃～+85 ℃范圍內(nèi)精度為+0.5 ℃，分辨率為0.0625 ℃，通過編程可實現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式。溫度轉(zhuǎn)換成12位數(shù)字信號所需時間最長為750 ms，而在9位分辯模式工作時僅需93.75 ms，用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值，告警搜索命令可識別和定位那些超過報警限值的DS18B20芯片，多個DS18B20芯片可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。當電源極性接反時，DS18B20芯片不會因發(fā)熱而燒毀，而只是不能正常工作；封裝后的DS18B20芯片可用于多種溫度監(jiān)控場合，且耐磨耐碰，體積小，封裝形狀可以多樣化，使用方便，適用于各種空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。

3 單光束反射式紅外光電傳感器模塊

光電傳感器其原理是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電傳感器一般有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。在這要強調(diào)的是檢測放大電路是整個系統(tǒng)的眼睛，產(chǎn)品的靈敏度高低，性能得好壞與放大電路直接相關(guān)。因此一定要處理好檢測放大電路。對于信號的接收，由于主要是檢測人的到訪情況，故本次設(shè)計采用單光束反射式紅外光電傳感器。其工作原理是當有人入侵時，傳感器接收端就可以接收到紅外信號，引起相應(yīng)電平變化；當沒有人時，傳感器得接R3收端就不能接收到信號，就不能檢測到盜情。單光束反射式紅外光電傳感器的特點具有信號輸出指示、單路信號輸出、反射距離可精調(diào)，其檢測有效距離為4～130 mm，采用此系列的紅外傳感器足夠糧倉監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。目前使用較多的有ST178、ST188等光電傳感器，其特點都在于體積小、靈敏，可以根據(jù)糧庫具體面積選用響應(yīng)距離不同的光電傳感器。

4 報警模塊

為了避免糧庫在噪聲過大的時候報警聲音過小，影響報警作用。糧庫在實際進行糧食運輸時會產(chǎn)生大量噪聲，因此針對這種情況，本設(shè)計選用了ULN2003APG作為聲音放大的驅(qū)動芯片，LN2003APG的雙列16腳封裝的晶體管陣列驅(qū)動電路，當最大驅(qū)動電壓為50 V時，I=500 mA，Ui=5 V，適用于TTLCOMS電路，由達林頓管組成驅(qū)動電路。其內(nèi)部由7組達林頓晶體管陳列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位三極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有同時驅(qū)動7組負載的能力。

5 數(shù)字顯示模塊

結(jié)合整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性，方便操作的特性，選用彩屏觸摸數(shù)字顯示模塊，其參數(shù)為3.2寸的26萬色彩屏觸摸模塊自帶觸摸屏及觸摸控制芯片240×320像素，默認i808016位并行接口，可選8位并行接口方式。轉(zhuǎn)接板上R7開路是選擇16位模式，R7短路的時候是選擇8位模式，可以直接用STM32等系統(tǒng)驅(qū)動。

6 無線傳輸模塊

在糧倉監(jiān)控設(shè)計中，為了滿足網(wǎng)絡(luò)節(jié)點對低功耗需求，采用了低功耗的微處理器C8051F920，并采用了通信距離較遠的射頻芯片SI4432以達到簡化系統(tǒng)設(shè)計。為了確保系統(tǒng)中各個節(jié)點的有效通信，參考了IEEE802.15.4和其它一些專為無線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的通信協(xié)議后，針對糧庫現(xiàn)場環(huán)境設(shè)計了一個簡單可靠的通信協(xié)議以保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通信，采集到的糧倉溫度和濕度數(shù)據(jù)上傳至上位機保存，最后上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器供隨時查詢。

7 STM32最小系統(tǒng)控制芯片模塊

控制芯片模塊采用ST公司生產(chǎn)的STM32作為本系統(tǒng)的控制芯片。ST公司的STM32系列芯片采用了ARMCortex-M3內(nèi)核，其分為兩個系列。STM32F101系列為基本型，運行頻率為36 MHz；STM32F103系列為增強型，運行頻率為72 MHz。STM32全系列芯片都具有引腳到引腳一一對應(yīng)的特點，并且相同封裝的內(nèi)部資源均相同，這就給用戶升級帶來很大方便。但是STM32F1

03ZET6系列除新增的功能強化型外設(shè)接口外，STM32F103ZET6互連系列還提供與其它STM32微控制器相同的標準接口，STM32F103ZET6除標準外設(shè)包括10個定時器、兩個12位1-Msample/s模數(shù)轉(zhuǎn)換器（交錯模式下2-Msample/s）、兩個12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器、兩個I2C接口、五個USART接口和三個SPI端口，共設(shè)有12條DMA通道，還有一個CRC計算單元，像其它STM32微控制器一樣，支持96位唯一標識碼。STM32F103Z

ET6微控制器還沿續(xù)了STM32產(chǎn)品家族的低電壓和節(jié)能兩大優(yōu)點，同時啟動電路使用STM32內(nèi)部生成的8 MHz信號，將微控制器從停止模式喚醒用時小于6微秒，根據(jù)以上特點，本系統(tǒng)選擇STM32F103ZET6作為最終的控制芯片。

該系統(tǒng)的整機框圖如圖1所示，穩(wěn)壓電路向整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作電壓，保證系統(tǒng)測試精度不受電源波動。

8 系統(tǒng)測試及數(shù)據(jù)分析

測試之前，對系統(tǒng)電路進行檢測，并調(diào)試或設(shè)定各個參數(shù)，待調(diào)試完畢后可開始系統(tǒng)測試與數(shù)據(jù)分析。調(diào)式的過程先打開電源開關(guān)，按下系統(tǒng)板的復(fù)位鍵后，進行界面校準，界面校準后，設(shè)置溫度為18 ℃，接著可以看到溫度傳感器的五個控制點，測試時，用手捂住1號溫度感應(yīng)器，過一定時間后，若發(fā)現(xiàn)報警器開始報警，觸摸屏上顯示1號溫度感應(yīng)器出現(xiàn)異常，表明該段區(qū)后域內(nèi)的糧食出現(xiàn)發(fā)燒情況，接著可以觀察到有4對單射式紅外發(fā)射器，測試時，用手掌將其中3號紅外發(fā)射器中間位置遮擋，過一定時間后報警器開始報警，觸摸屏顯示3號位置出現(xiàn)異常，表明該區(qū)域有目標接近，糧庫管理人員可采取相應(yīng)措施。按照上述方式進行了12 ℃的溫度設(shè)置及參數(shù)測試，結(jié)果見表1。

系統(tǒng)預(yù)期設(shè)定所得糧情監(jiān)控情況如表1所示。

由表可以看出當設(shè)定溫度為不同溫度時，分別對5個溫度感應(yīng)器的溫度進行控制，當溫度高于預(yù)期設(shè)定的溫度值后，報警器開始報警。觸摸屏上顯示，該段區(qū)域的溫度預(yù)警信息。同時還可以看到通過無線網(wǎng)絡(luò)通訊的監(jiān)控結(jié)果與即時報警結(jié)果相一致。

9 結(jié)論

糧倉糧情監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)糧倉內(nèi)溫度監(jiān)控及外來目標活動情況，并及時作出反應(yīng)，實現(xiàn)糧食儲存過程中的有效管理，整個系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了預(yù)期設(shè)定的各項要求，而且每項指標的測試精度都達到了其預(yù)定要求。

參考文獻

篇9

光纖傳感器主要由光源、光纖與探測器3部分組成，光源發(fā)出的光耦合進光纖，經(jīng)光纖進入調(diào)制區(qū)，在調(diào)治區(qū)內(nèi)，外界被測參數(shù)作用于進入調(diào)區(qū)內(nèi)的光信號，是其光學(xué)性質(zhì)如光的強度、相位、偏振態(tài)、波長等發(fā)生變化成為被調(diào)制的信號光，再經(jīng)過光纖送入光探測器而獲得被測參數(shù)，光纖傳感器中的光纖通常由纖芯、包層、樹脂涂層和塑料護套組成，纖芯和包層具有不同的折射率，樹脂涂層對光纖起保護作用，光纖按材料組成分為玻璃光纖和塑料光纖；按光纖纖芯和包層折射率的分布可分為階躍折射率型光纖和梯度折射率光纖兩種。光纖能夠約束引導(dǎo)光波在其內(nèi)部或表面附近沿軸線方向向前傳播，具有感測和傳輸?shù)碾p重功能，是一種非常重要的智能材料。

2.光纖傳感器的類型及特點

光纖傳感器的類型很多，按光纖傳感器中光纖的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。

傳感型光纖傳感器又稱為功能型光纖傳感器，主要使用單模光纖，光纖不僅起傳光作用，同時又是敏感元件，它利用光纖本身的傳輸特性經(jīng)被測物理量作用而發(fā)生變化的特點，使光波傳導(dǎo)的屬性(振幅、相位、頻率、偏振)被調(diào)制。因此，這一類光纖傳感器又分為光強調(diào)制型，偏振態(tài)調(diào)制型和波長調(diào)制型等幾種。對于傳感型光纖傳感器，由于光纖本身是敏感元件，因此加長光纖的長度可以得到很高的靈敏度。

傳光型光纖傳感器又稱非功能型光纖傳感器，它是將經(jīng)過被測對象所調(diào)制的光信號輸入光纖后，通過在輸出段進行光信號處理而進行測量的。在這類傳感器中，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠?qū)饫w所傳遞的光進行調(diào)治的敏感元件才能組成傳感元件。

3.光纖傳感器的應(yīng)用

光纖傳感器的應(yīng)用范圍很廣，幾乎涉及國民經(jīng)濟的所有重要領(lǐng)域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環(huán)境中使用，解決了許多行業(yè)多年來一直存在的技術(shù)難題，具有很大的市場需求。主要表現(xiàn)在以下幾個方面的應(yīng)用:

(1)城市建設(shè)中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應(yīng)用。光纖傳感器可預(yù)埋在混凝土、碳纖維增強塑料及各種復(fù)合材料中，用于測試應(yīng)力松弛、施工應(yīng)力和動荷載應(yīng)力從而來評估橋梁短期、施工階段和長期營運狀態(tài)的結(jié)構(gòu)性能。

(2)在電力系統(tǒng)，需要測定溫度、電流等參數(shù)，如對高壓變壓器和大型電機的定子、轉(zhuǎn)子內(nèi)的溫度檢測等，由于電類傳感器易受強電磁場的干擾，無法在這些場合中使用，只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發(fā)展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高新技術(shù)，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)不僅具有普通光纖傳感器的優(yōu)點，還具有對光纖沿線各點的溫度的分布式傳感能力，利用這種特點我們可以連續(xù)實時測量光纖沿線幾公里內(nèi)各點的溫度，定位精度可達米的量級，測溫精度可達1度的水平，非常適用于大范圍多點測溫的應(yīng)用場合。

(3)在石油化工系統(tǒng)、礦井、大型電廠等，需要檢測氧氣、碳氫化合物、CO等氣體，采用電類傳感器不但達不到要求的精度，更嚴重的是會引起安全事故。因此，研究和開發(fā)高性能的光纖氣敏傳感器，可以安全有效地實現(xiàn)上述檢測。

(4)在環(huán)境監(jiān)測、臨床醫(yī)學(xué)檢測、食品安全檢測等方面，由于其環(huán)境復(fù)雜，影響因素多，使用其它傳感器達不到所需要的精度，并且易受外界因素的干擾，采用光纖傳感器可以具有很強的抗干擾能力和較高的精度，可實現(xiàn)對上述各領(lǐng)域的生物量的快速、方便、準確地檢測。目前，我國水源的污染情況嚴重，臨床檢驗、食品安全檢測手段比較落后，光纖傳感器在這些領(lǐng)域具有極好的市場前景。

(5)醫(yī)學(xué)及生物傳感器。醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用光纖輻射劑量計、呼吸系統(tǒng)氣流傳感系統(tǒng);圓錐形微型FOS測量氧氣濃度及其他生物參數(shù);用FOS探測氫氧化物及其他化學(xué)污染物;光纖表面細胞質(zhì)粒基因組共振生物傳感器;生物適應(yīng)FOS系統(tǒng)應(yīng)用于海水監(jiān)測、生化技術(shù)、醫(yī)藥。

光纖傳感器在實踐中運用到的例子舉不勝舉，這些技術(shù)都是多學(xué)科的綜合，涵蓋的知識面廣，象光纖陀螺，火花塞光纖傳感器，光纖傳感復(fù)合材料，以及利用光纖傳感器對植物葉綠素的研究等等；隨著科技的不斷進步，越來越多的光纖傳感器將面世，它將被應(yīng)用到生產(chǎn)生活的每一個角落。

4.光纖傳感器的技術(shù)發(fā)展方向

光纖傳感技術(shù)經(jīng)過20余年的發(fā)展也已獲得長足的進步，出現(xiàn)了很多實用性的產(chǎn)品，然而實際的需要是各種各樣的，光纖傳感技術(shù)的現(xiàn)狀仍然遠遠不能滿足實際需要。目前，光纖傳感器技術(shù)發(fā)展的主要方向是。

(1)傳感器的實用化研究。即一種光纖傳感器不僅只針對一種物理量，要能夠?qū)Χ喾N物理量進行同時測量。

(2)提高分布式傳感器的空間分辨率、靈敏度，降低其成本，設(shè)計復(fù)雜的傳感器網(wǎng)絡(luò)工程。注意分布式傳感器的參數(shù)，即壓力、溫度，特別是化學(xué)參數(shù)(碳氫化合物、一些污染物、濕度、PH值等)對光纖的影響。

(3)傳感器用特殊光纖材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纖、熒光光纖、電極化光纖的研究等。這些將是以后傳感器進一步發(fā)展的趨勢。

(4)在惡劣條件下(高溫、高壓、化學(xué)腐蝕)低成本傳感器(支架、連接、安裝)的開發(fā)和應(yīng)用。

(5)新傳感機理的研究，開拓新型光纖傳感器。

參考文獻

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[4]李文植.光纖傳感器的發(fā)展及其應(yīng)用綜述,科技創(chuàng)業(yè)月刊,2006,7.

篇10

【關(guān)鍵詞】嵌入式CortexTM-M3 LM3S811 溫度檢測

豆?jié){是現(xiàn)代科學(xué)公認的營養(yǎng)品，隨著家庭生活條件的改善、生活水平的提高以及出于對食品安全的考慮，富含植物性蛋白的豆?jié){正以無可阻擋的魅力走進千家萬戶，本論文即采用 嵌入式單片機設(shè)計的一款豆?jié){機。

1 LM3S811單片機介紹

TI公司的Stellaris系列的單片機，能夠使用戶以傳統(tǒng)的8位和16位器件的價位來享受32位的性能。該系列單片機是針對工業(yè)應(yīng)用方案而設(shè)計的，包括遠程監(jiān)控、電子售貨機、測試和測量設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和交換機、工廠自動化、建筑控制、運動控制、醫(yī)療器械、以及火警安防等。

LM3S811單片機的優(yōu)勢還在于能夠方便的運用多種ARM的開發(fā)工具和片上系統(tǒng)（SoC）的底層IP應(yīng)用方案，能夠滿足各種需求。另外，該單片機使用了兼容ARM的Thumb?指令集的Thumb2指令集來減少存儲容量的需求，并以此達到降低成本的目的。因此，本設(shè)計采用LM3S811單片機作為控制芯片。

2 豆?jié){機工作流程與硬件設(shè)計

2.1 豆?jié){機工作流程

正常上電后按豆?jié){按鈕，蜂鳴器“嘀”一聲，指示燈亮。

（1）延時2秒、隨后加熱到80℃，打豆10秒后停5秒。

（2）自動加熱掛泡，停止加熱10秒。

（2）打豆10秒，停10秒如此循環(huán)6次。

（3）加熱到掛泡，如此循環(huán)3次。

（4）打豆10秒，停6秒如此循環(huán)6次。

（5）加熱到掛泡，如此循環(huán)6次。

完成后蜂鳴器提示音1秒一聲，一分鐘后轉(zhuǎn)至每間隔10秒蜂鳴器“嘀”一聲提示音，表示工作進程結(jié)束。

2.2 豆?jié){機硬件電路設(shè)計

全自動豆?jié){機硬件電路包括溫度傳感器電路、單片機最小系統(tǒng)以及輸出控制電路。

由于單片機內(nèi)部有上拉電阻，所以按鈕電路沒有連接上拉電阻；用單片機引腳直接控制繼電器的方式驅(qū)動電加熱器與電機；溫度傳感器采用熱敏電阻KTY81-110，采用電阻串聯(lián)分壓法直接將熱敏電阻兩端的電壓輸入到單片機LM3S811的ADC中；采用變壓器降壓、整流、濾波后，經(jīng)過3.3V穩(wěn)壓器1117（3.3V）輸出，為豆?jié){機提供電源。通過這些電路設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動豆?jié){機系統(tǒng)。

3 基于LM3S811單片機的豆?jié){控制電路機程序框架

本設(shè)計為全自動豆?jié){機，采用狀態(tài)機描述進行編程。按照狀態(tài)機描述豆?jié){機不同得工作狀態(tài)，程序由C語言寫出，主程序由單片機初始化、溫度傳感器初始化、鍵盤初始化等等，程序框架如下：

include " LM3S811.h"

定義數(shù)碼管譯碼數(shù)組；

定義數(shù)碼管位選數(shù)組；

定義LED燈數(shù)組；

定義保存在FLASH中數(shù)據(jù)的數(shù)組；

定義定時標記變量；

定義其他全局數(shù)組與變量； //例如定時變量dsbl等

函數(shù)原型聲明；

void main（void）

{

定時器0初始化； //實現(xiàn)時間標記

定時器1初始化； //對定時變量定時

引腳初始化； //按鈕、水位電極、ADC、繼電器等引腳初始化

ADC初始化；

其他初始化語句；

while（1）

{

//按鍵處理語句；

{

功能選擇等按鈕語句； //按鈕變量anbl隨按下按鈕不同而不同

豆?jié){按鈕按下時，anbl=1； //對應(yīng)指示燈亮，表示工作狀態(tài)

燒水按鈕按下時，anbl=2；

攪拌按鈕按下時，anbl=3；

若沒有按鈕按下，anbl=4；

需要按鈕抬起判斷語句；

}

//低水位電極、防溢出電極、溫度檢測

if（sample_time= =1）

{

檢測水位電極； //設(shè)置低水位標志，若是低水位，低水位標志為1

檢測防溢出電極； //設(shè)置防溢出標志，若是溢出，防溢出標志為1

ADC轉(zhuǎn)換溫度值、數(shù)字濾波語句，轉(zhuǎn)換成溫度值。

sample_time= =0；

}

//狀態(tài)機

if （state_time= =1）

{

狀態(tài)機語句；

state_time=0；

按鈕變量=0

}

//輸出語句：

4 結(jié)論

TI公司的Stellaris系列的單片機，LM3S811單片機與Stellaris系列的所有成員是代碼兼容的，這為用戶提供了靈活性，能夠適應(yīng)各種精確的需求，必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

[1]都業(yè)弘.我國大豆磨{行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].食品科學(xué)，1999（02）：28-29.

[2]李延鵬.ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用完全手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

通訊作者簡介

周立平（1979-），男，現(xiàn)為中國電子科技集團第二研究所工程師。研究方向為自動控制。