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1、基于AT89C51单片机的测功机控制系统DynamometerControlSystemBasedonAT89C51MCU（江汉大学）朱伟Zhu,Wei摘要：本文表述了一种用于测试发动机功率的B动控制系统，其采用AT89C51单片机和多功能外围部件组成。文章介绍了系统的工作原理，并对系统的总体结构和各部件的功能给出了详细说明。实践结果表明该系统具冇调速快、定位准、成木低及町靠性高等优点，具冇良好的市场应用前景。关键词：AT89C51单片机；测功机；控制系统中图分类号：TP273文献标识码：AAbstract：Thispaperpresentsanautomatic
2、controlsystemfortestingpowerofengine.1hecontrolsystemiscombinedwithAT89C51MCUandmulti-functionperipherals.Itsworkingprincipleisintroduced.Theoverallarchitectureandeverycomponentfunctionsarediscussedindetail.Theresultsshowthatthissystemhasmanyadvantages,suchashighspeed,highprecision,lo
3、wcastandstable.Soitwillhavethegoodmarketapplicationprospect.Keywords:AT89CSIMCU,Dynamometer,ControlSystem1引言在发动机的研发和成品检测过程中要进行产品负荷能力的测试，即在发动机启动运转后人为施加负荷扭矩，使发动机以不同的转速在不同的扭矩下运行，也称为在不同的丄况下运行。能产生扭矩的设备称为测功器，测功器配上控制调节部件才能构成实用的测功机。控制调节部件的性能会直接影响测功机的整体性能。本系统以单片机为主控元件，配以外围电路对测功器进行控制，构成的测功机系统具有
4、工况定位准确迅速，操作简单，性能稳定，抗干扰能力强等特点，给发动机测试工作带来大的便利。2系统总体设计系统总体组成框图如图1所示，该系统主要的控制对象是发动机汕门的开度和测功器的绕组电流。汕门的开度越人，发动机转速越人；绕组电流越人，测功器产生的扭矩越人。调节控制这两个量就能使发动机工作在各种工况下，进而检测发动机的各项性能，如输出功率、耗油量、机油温度、排气管的温度等等。系统可以预先设置多种工况实验流程，由操作人员根据实际情况选择。操作人员也可以自己设置或修改工况实验流程和每个工况运行的时间。若用Ni来表示某一个转速，用陆来表示某一个扭矩，用[Ni,Mj]表示某
5、一个工况，每个工况运行的时间用t来表示，则对于具冇m个转速和n个扭矩的工况实验总的实验时间为T=tXmXn,T况实验总的流程可以表示为：[NifMi]-*[Ni>M2]-*[Ni,Mb]-*-*-*[Ni,Mn]f[N2,Mi][N2»Mjz]-*■[N2>M3]-*-*-*[N2»M«]f[Ni,Mi]-*[Ni,M2][Ni,M3]-*-*-*[Ni»Mj]f[N・,Mi]f[Nm,M2][Nm,M3][Nm,Mn]o操作者可以根据实际需要改变M和M的组合，设査运行时间，以定义各种工况流程。启动运行程序，系统就能口动运行已定义的工况流程。另外，考虑到某些操作人
6、员习惯于人工操作,木设计保留有手动操作旋扭。3硬件系统设计3.1测功器的选择测功器可分为水力测功器和电涡流测功器两人类。水力测功器的价格较便宜，但是不易控制,定位梢度差，而且受水压波动的影响较大，只用于対测试精度要求较低的实验，例如磨合、耐久实验等。本设计采用电涡流测功器，其起始扭矩低，速度范围宽，响应迅速，控制方便,可双向控制，不受冷却水压力波动的影响。但是，运行时必须监测冷却水的供水悄况，若发生停水或水压太低的情况，应立刻停止实验，否则测功器将因为无法散热而导致绕组烧毁。故此，本设让安排有冷却水水压低限报警、停机功能。3.2单片机的选择本系统采用ATMEL公司
7、推出的AT89C51单片机为控制部件，它是一•个低功耗、高性能的CMOS八位单片机，兼容标准MCS-51指令系统。由于木系统的控制程序不人，能将控制程序写入单片机内自带的4KBFLASHROM中，不必再扩展ROM。但是SRAM需要扩展到4KB,主要用于存放采集的数据和作为显示缓冲区。3.3显示与键盘的设计本系统要显示转速和扭矩，还要显示工况运行的时间。转速和扭矩都需要用显示五位数字,所以采用了十位LED数码管显示器。这十位LED还可以在工况稳定吋伦换显示功率、温度、压力等参数。显示工况时间的时、分、秒共用六位LED。由于要设置或修改工况参数和运行时间，键盘必须设有
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