基于单片机的发动机冷却水温监测系统

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摘要:本文介绍了一种基于MCS-51系列单片机的发动机冷却水温自动监测系统的设计,该系统实现了对监测到的水温进
行及时采集和智能化处理的功能。简述了其工作原理、硬件系统及软件编程思路。
+ v1 C; R* ~' G0 c% o关键词:冷却水温，单片机,AD转换器
1引言
发动机是现在动力的主要来源之一。发动机工作热负荷
大,作业时周围环境灰尘多,气温- -般又较高,容易使发动机水
温升高。必须有良好的散热条件,因此冷却系统工作状态应予以
监控。冷却系统工作状态的主要参数是冷却水温度。并且发动.
$ D, P3 K5 e+ S- U& S- C机水温数据也是汽车电控系统使用的主要数据之一，也是发动
, h2 Z! R9 @3 ?& Q* E机暖机情况的主要指标。冷却水温的过高过低都会对发动机的
工作状况造成破坏。本文采用了MCS- -51系列单片机进行了发
动机水温数据的自动检测,对进--步提高发动机的性能发挥具
- s+ z/ n! q  m4 E有重要意义。
2系统的工作原理
本系统利用温度传感器实现对温度的采集，,然后把温度信
号转变为电压模拟信号,信号通过运算放大器、保持器和AD
转换器将模拟量变为数字量送人单片机进行处理。单片机根据
不同的输入信号分析处理,并将检测到的水温通过数字显示电
路显示出来,进而与设定参数进行比较,如果超出设定值,立即
0 G, p8 j1 N* z. D/ y) v启动报警系统,告知工作人员采取相应的措施;如果正常，循环
采集数据,即可实现发动机水温的自动检测。
3硬件电路的设计
0 z2 i* T9 z, K" O# R: V本系统以8031单片机为核心，组成-个集发动机水温的
' N1 f9 M0 `* ]$ J( Q采集、数据处理、显示、报警为一体的自动监测系统,其原理框
7 [$ ]3 p; G. O图见图1。图中硬件电路主要由以下几部分组成:单片机控制
器、显示系统、水温监控电路、报警器。
3.1单片机
: y; Q# p0 P! B: W2 ~1 G0 e% i从本系统的功能精度及工作环境出发,并且系统中需处
, h" G0 l' E$ i  W0 N4 A# a$ l理的信息量不是很大,故根据实际应用要求,所选用的是MCS-
51系列的8031单片机作为中央处理器。使系统具有良好的性
1 r: g5 b) G$ z1 ?' r能/价格比和较高的可靠性,充分发挥了单片机的功能多、抗干

扰、性能好的特点。
图1硬件框图
3.2水温传感器
2 f! L) P" I. F0 {, l发动机水温传感器一般采用负温度系数的热敏电阻式传
感器。常用的温度传感器有热电阻和热敏电阻传感器两种,前
者适用于低温测量,需要辅助电源且不能应用动态测量;后者
% T1 ], v8 L( u1 w# w# r  ]. W电阻温度系数大、灵敏度高、响应速度快。NTC热敏电阻具有很
6 v5 P0 r) h# E+ B, F高的负温度系数,适宜于
-100C一300C之间的温度测量,广泛应用于点温度、表面
) B4 }" |5 }5 u* h5 p温度和温度场的测量。温度数值的变化反映为电阻值的变化,
再通过电桥变换电路转换为电压信号输出,放大后再由V /F
转换电路转换为频率信号。
3.3信号处理电路
信号处理电路的设计必须考虑许多实际因素。由于水温传
感器的输出是幅度为0-12伏、脉冲持续时间和周期均可变。因
- i2 `! w+ _; T% q7 f) H此，此类信号必须经过转换才能送人A/D转换器。本设计给出
的电路如图2所示,可以很好实现脉冲信号的处理。
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Monika

单片机根据不同的输入信号分析处理,并将检测到的水温通过数字显示电路显示出来