一种微小型高速透平机械数据采集显示系统的制作方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及微小型高速透平机械运行时工况数据的读取与处理，具体涉及一种微小型高速透平机械数据采集显示系统。
【背景技术】
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[0002]微小型高速透平机械常用作各种中小型飞行器的动力，如无人机、靶机、导弹，滑翔伞等，在军事领域有着广泛的用途。对微小型高速透平机械的研宄过程中，试验是一种非常重要的方法，通常是对数值模拟等其他理论方法改进后的样机进行验证的不可替代的手段。微小型高速透平机械在运行过程中的各种运行参数，对于研宄人员有着及其重要的作用。目前，对微小型高速透平机械实验研宄中，采用的实验系统为孤立系统，实验过程中仅使用LCD1602作为简单的实验数据显示器，不但无法同时对多种实验参数进行观测，而且无法保存实验数据用于后续研宄，这导致单次试验能起到的作用非常小，经常为了验证一个结论需要多次试验比对数据。现有系统无法与计算机进行数据通信，在数据显示手段上存在很多缺陷。
【发明内容】
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[0003]本发明的目的在于的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种微小型高速透平机械数据采集显示系统，其通过单片机对微小型高速透平机械运行过程中采集到的大量数据进行数据读取与处理，并实时上传至计算机系统。本发明解决了微小型高速透平机械各项参数只能在运行时实时观看，难以保存研宄的问题。
[0004]为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现:
[0005]一种微小型高速透平机械数据采集显示系统，包括光耦隔离模块、单片机数据处理模块、电平转换模块和电脑终端四个模块；其中，光耦隔离模块用于将待测微小型高速透平机械的ECU数据输出端口和单片机数据处理模块进行电器隔离，单片机数据处理模块用于对从光耦隔离模块传来的温度和转速信号进行处理并通过电平转换模块发送至电脑终端，电脑终端用于以图表和数字型式显示从电平转换模块接收到的温度和转速信息。
[0006]本发明进一步的改进在于，光耦隔离模块和单片机数据处理模块具体的连接方式如下:
[0007]光耦隔离模块共有七路，通过其两端将ECU数据输出端口和单片机数据处理模块中型号为AT89C51单片机的七个引脚连接起来，分别是将ECU数据输出端口的RS端连接至单片机的P2.6，将E⑶数据输出端口的R/W端连接至单片机的P2.5，将E⑶数据输出端口的E端连接至单片机的P2.7，将E⑶数据输出端口的DB4端连接至单片机的P0.4，将E⑶数据输出端口的DB5端连接至单片机的P0.5，将ECU数据输出端口的DB6端连接至单片机的P0.6，将E⑶数据输出端口的DB7端连接至单片机的P0.7。
[0008]本发明进一步的改进在于，单片机数据处理模块和电平转换模块的连接方式如下:
[0009]单片机数据处理模块的RXD引脚连接至电平转换模块的TXD引脚，单片机数据处理模块的TXD引脚连接至电平转换模块的RXD引脚。
[0010]本发明进一步的改进在于，利用单片机数据处理模块的逻辑运算功能对采集到的数字信号进行处理，组装成字节数据传给电脑终端，单片机数据处理模块通过电平隔离模块得到E⑶数据输出端口的七位二进制数据，该七位数据信息分别是:R/W、RW、E、DBlUDB12、DB13及DB14，对应到单片机数据处理模块的引脚分别是P2.5、P2.6、P2.7、P0.4、P0.5、P0.6及P0.7，单片机数据处理模块完成以下步骤:
[0011]I)将单片机数据处理模块中的PO和P2的16个引脚全部置为高电位，即赋值为1，将flag标志位的值置为1，清空临时变量temp，延时1ms ；
[0012]2)检测P2.5，P2.6两个引脚数据，如果P2.5 = O并且P2.6 = 1，则执行步骤3)，否则再次执行步骤2 ;
[0013]3)检测P2.7数据，如果其值为0，再次执行步骤3)，如果其值跳到1，执行步骤4);
[0014]4)判断标志位flag的值是否为1，如果为1，执行步骤5)，如果为0，执行步骤6)；
[0015]5)取得单片机数据处理模块P0.4, P0.5, P0.6和P0.7的值，按照公式(I)进行计算，并将计算结果存储到temp中，将flag置为0，并跳过步骤6)和7)，执行步骤8);
[0016]temp = (P0.7)*2~7+(P0.6)*2~6+(P0.5)*2~5+(P0.4)*2~4 (I)
[0017]6)取得单片机数据处理模块P0.4，P0.5，P0.6和P0.7的值，按照公式(2)进行计算，将计算所得的值与temp值进行相加后再次存储到单片机数据处理模块串行口收发缓冲器SBUF中，然后清空变量temp，将flag置为I，之后执行步骤7)；
[0018]SBUF= (P0.7)*2~3+(P0.6)*2~2+(P0.5)*2~1+(P0.4)*2~0+temp (2)
[0019]7)判断单片机数据处理模块TI位值是否为0，如果其值为0，再次执行步骤7)，以此等待SBUF中数据发送完成，如果其值为1，说明SBUF中数据发送完成，将TI值置为0，执行步骤8)；
[0020]8)检测当前P2.7的值，如果其值为1，再次执行步骤8)，如果其值为0，返回执行步骤2)，开始接收处理并发送下一个数据。
[0021]本发明进一步的改进在于，单片机数据处理模块与待测微小型高速透平机械数据采集显示系统的ECU数据输出端口通过光耦隔离模块进行电气隔离，连接端口包括待测微小型高速透平机械的E⑶数据输出端口的RS、R/W、E、DB 11、DB 12、DB 13和DB 14和单片机数据处理模块中的P2.5，P2.6，P2.7，P0.4，P0.5，P0.6，P0.7 ;单片机数据处理模块与电脑终端的数据传递通过电平转换模块完成，电平转换模块使用MAX232芯片进行电平转换，或者使用CH340芯片将串口数据转换并最终连接至电脑终端的USB接口。
[0022]与现有技术相比，本发明具有如下的优点:
[0023]本发明有效解决了微小型高速透平机械试验系统试验过程中无法对试验数据进行保存的缺陷，并且利用本发明可以更加丰富的显示试验运行参数。本发明可以有效实现试验系统与计算机的通信，帮助完成实验数据的快速保存和记录，并且可以再计算机上实时显示微小型高速透平机械的运行参数变化情况，方便研宄人员进行监控调节。
[0024]本发明相较于读取待测微小型高速透平机械的ECU和待测微小型高速透平机械的MONITOR之间的总线数据的解决方案相比，由于ECU控制着微小型高速透平机械何时电机拖动发动机，何时电机主轴与发动机主轴分离，何时供应燃气和航空煤油等重要启动步骤。本发明没有读取微型涡喷控制系统和显示设置MONITOR之间的总线数据，这避免了在该总线上添加数据采集系统时，对原ECU系统控制发动机启动与停机过程等重要控制功能可能造成的影响，需要指出的是该处提到的待测微小型高速透平机械的ECU和MONITOR之间的总线和说明书中其他部分提到的待测微小型高速透平机械的ECU的数据输出端口是不同的数据传输线路。
[0025]本发明的优点还在于，在微小型高速透平机械原有的控制系统之外，无需增加额外的温度和转速传感器，减小了系统的复杂程度和成本。
【附图说明】
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[0026]图1为本发明一种微小型高速透平机械数据采集显示系统的结构示意图。
[0027]图2为本发明一路光耦隔离电路原理图。
[0028]图3为本发明单片机数据处理模块数据处理流程图。
【具体实施方式】
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[0029]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0030]如图1所示，本发明一种微小型高速透平机械数据采集显示系统，包括光耦隔离模块、单片机数据处理模块、电平转换模块和电脑终端四个模块；其中，光耦隔离模块用于将待测微小型高速透平机械的ECU数据输出端口和单片机数据处理模块进行电器隔离，单片机数据处理模块用于对从光耦隔离模块传来的温度和转速信号进行处理并通过电平转换模块发送至电脑终端，电脑终端用于以图表和数字型式显示从电平转换模块接收到的温度和转速信息。
[0031]上述光耦隔离模块和单片机数据处理模块具体的连接方式如下:
[0032]光耦隔离模块共有七路，通过其两端将ECU数据输出端口和单片机数据处理模块中型号为AT89C51单片机的七个引脚连接起来，分别是将ECU数据输出端口的RS端连接至单片机的P2.6，将E⑶数据输出端口的R/W端连接至单片机的P2.5，将E⑶数据输出端口的E端连接至单片机的P2.7，将E⑶数据输出端口的DB4端连接至单片机的P0.4，将E⑶数据输出端口的DB5端连接至单片机的P0.5，将ECU数据输出端口的DB6端连接至单片机的P0.6，将E⑶数据输出端口的DB7端连接至单片机的P0.7。
[0033]上述单片机数据处理模块和电平转换模块的连接方式如下:
[0034]单片机数据处理模块的RXD引脚连接至电平转换模块的TXD引脚，单片机数据处理模块的TXD引脚连接至电平转换模块的RXD引脚。
[0035]上述利用单片机数据处理模块的逻辑运算功能对采集到的数字信号进行处理，组装成字节数据传给电脑终端，单片机数据处理模块通过电平隔离模块得到ECU数据输出端口的七位二进制数据，该七位数据信息分别是:R/W、RW、E、DB 11、DB 12、DB 13及DB 14，对应到单片机数据处理模块的引脚分别是P2.5、P2.6、P2.7、P0.4、P0.5、P0.6及P0.7，单片机数据处理模块完成以下步骤:
[0036]I)将单片机数据处理模块中的PO和P2的16个引脚全部置为高电位，即赋值为1，将flag标志位的值置为1，清空临时变