1 导言
车辆的体系散热性是衡量其先进性的一个重要标志，因为车辆的各个部件和体系都存在一个最佳的作业温度区间，在此温度范围内零部件的各项功用指标才干得以确保。现在，我国车辆体系的研发已进入自行研发、自主立异的开展阶段，因为缺少实车实验测验条件，加上车辆作业环境的杂乱性，导致有用的实车实验数据严峻缺少，实验周期长，数据可复现性差，无法向工程规划部分供给精确有用的实车实验数据，严峻影响车辆整体技能的进一步开展。因而，本文着重于在不改动车辆现有结构和功用的前提下，选用单片机操控体系、传感器技能、数据存储技能、实时时钟技能，研发一套能实时检测和记载车辆散热体系动态参数的电子电路。
2 体系整体构架规划
该散热体系参数测验电路由上位微型计算机和下位单片机操控体系组成。图1是车辆散热体系参数测点示意图。该车辆散热体系参数测验电路的首要功用和技能指标为：(1)可以一起对温度、压力、流量合计11路数据进行检测；(2)运用从机白带的10位A／D转化器进行数模转化，满意体系分辨率的要求，依据先转化后传输的理念克服了模仿信号在长线传输中易遭到搅扰的缺陷；(3)运用RS485和USB串行总线传输，完结主从机间的多机通讯及和上位机间的通讯，且具有传输速度快、抗搅扰才能强的特色；(4)运用大容量数据存储器以满意长期大容量数据的存储需求。
3 测验体系电路规划
该体系首要由数据收集、液晶显现、键盘、存储、RS-485通讯、USB通讯等电路组成。图2是体系电路规划框图。
3．1 主操控单元电路规划
在体系电路规划中，选用C8051F系列单片机作为体系的操控器材。该单片机具有高速的指令履行速度，一起将A／D转化、交叉开关等杂乱的外围功用部件集成到单片机内部，简化了电路，提高了体系规划的可靠性。
键盘模块使体系具有手动独立操控才能，该模块的规划选用4×4非编阵列式键盘完结承认、中止、铲除、复位、通讯、存储、时刻设置等功用。按钮的行、列线别离接到MCU的P6端口，选用“行扫描法”来确认键盘上详细哪一个键被按下。显现器选用点阵式液晶显现模块FM12864F，用于显现各通道数据、当时时刻等，以便增强人机交互作用。选用串行时钟DS1302进行时钟规划，在电路中咱们用P0口的P0．5、P0．6、P0．7别离作为时钟器材的串行时钟线、数据线、复位线，将Vcc2衔接到备份电源，以便在掉电的情况下能保存时刻信息，这种记载便利对长期的接连测验体系成果的剖析以及对查找反常数据呈现的原因有着重要意义。
3．2 数据收集单元规划
数据收集单元收集车辆散热体系的温度、压力、流量。
(1)温度信号的收集 选用铂电阻PT100来完结温度信号的收集，测温电路如图3所示。选用R13、R14、VR2、PT100构成丈量电桥，当PT100的电阻值和VR2的电阻值不等时，电桥输出一个毫伏级的压差信号，经LM324扩大后，接入从控机的模仿输入通道AIN2进行A／D转化。
(2)流量信号的收集 选用超声波多普勒流量计检测流量信号。丈量中超声波发射器为一同定声源，当超声波发射器所发射的固定频率的超声波入射到这些固体颗粒时，被反射到接纳器的超声波频率就会与发射频率之间有一个差值，该频率差便是因为流体中固体颗粒运动而发生的多普勒频移．因为这个频移量正比于流体流速，所以丈量此频差就可以求得流速，然后求出流体流量。
(3)压力信号的收集 选用压阻式传感器来完结对压力信号的检测，测压电路如图4所示。在体系电路规划中，VD1选用LM385，其安稳电压为2．5 V，为传感器供给1．5 mA恒流源的基准电压。U2与U3构成差动输入与差动输出的扩大电路，经过U5变换为对地的单端信号输出，该输出信号接入C8051F012的模仿输入通道AINO进行A／D转化。
3．3 外围电路的规划
外围电路首要合作操控器完结车辆散热体系参数测验，首要由存储、RS485通讯、USB通讯等电路组成。
3．3．1 数据存储电路的规划
由图2可知，需求丈量散热体系的温度、压力、流量参数，共11路。依据规划要求，每隔0．5 s对这11路参数收集一次，接连收集2 h。假如选用10位的A／D转化器，需存储器的容量为309．375 K字节。因而选取容量为8 Mbit的AT45DB081作为大容量存储器，把车辆在适当长时期内运转数据作为历史数据存储。图5为存储器接口电路，图中将C8051F020的 P0．2、P0．3和P0．4引脚经过交叉开关装备为SPI的CLK、MISO和MOSI信号线，别离与AT45DB081的时钟、串行输出和串行输入引脚相连。将P3．0、P3．1和P3．2别离与AT45DB081的片选、复位和忙闲引脚状况相连。
3．3．2 通讯电路的规划
(1)RS－485通讯接口电路在测验电路中，主控机发送指令，从控机接纳指令并履行相应的操作。因而选用RS－485通讯协议来完结主从机间的多机通讯，RS－485标准接口为差分驱动结构，它经过传输线驱动器把逻辑电平转化为电位差，完结信号的传递，提高了信号的抗共模搅扰才能。本体系选用 MAX485驱动器进行电平转化。
(2)USB通讯接口电路 在车辆参数测验电路中，咱们经过PDIUSBD12扩展USB接口来完结主控机和上位机的通讯。体系中PDIUSBD12与C8051F020之间选用地址数据总线复用的衔接方法，PDIUSBD12的ALE作为地址锁存信号，A0接高电平，C8051F020的地址和数据总线直接与PDIUSBD12的数据总线相连。其USB接口电路如图6所示。
车辆作业环境杂乱，电磁辐射是不可避免的，因为PDIUSBD12自身的ESD维护才能有限，为有用避免静电放电危害电子元件．体系规划中在D-，D+和地线之间并联一个瞬变电压抑制器。其SN75240接口电路如图7所示。当A，B或C，D两头呈现瞬间高能量冲击时，它能以极高的速度把两头的阻抗值由高阻态变为低阻态，吸收一个大电流，然后将其两头间的电压箝位在一个较小的数值，维护后边的电路元件不因瞬态高压的冲击而损坏。
3．3．3 电源电路的规划
现在车辆的电平电压多数是24 V，而参数测验设备正常作业时，操控器所需的供电电压为3 V，内部其他器材所需的电压为5 V。为确保参数测验设备的正常作业，需求由车载电瓶将电压转化为+3 V、+5 V为参数测验设备供电。
4 结束语
将上述硬件体系和电源体系、通讯单元等外围电路制作成印制电路板，经过测验，该电路运转杰出，并且在掉电和意外情况下可以快速完好的将车辆散热体系运转过程中的动态数据存储起来，并经过显现器显现当时通道的动态参数值，完结了车辆散热体系参数测验电路的规划要求。
