变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，包括上位机和下位机，所述下位机包括：单片机及其外围电路；步进电机和达林顿芯片；压力传感器、位移传感器和流量传感器；两个A/D转换器；显示器及其外围电路；所述单片机分别与所述步进电机、两个所述A/D转换器和所述显示器电路连接，一个所述A/D转换器的一端还与所述压力传感器电连接。有益效果：本实用新型所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，内部的上位机和下位机用一个串口来进行连接和调试，界面直观，通俗易懂，为开发气道稳流实验台提供了便利。
【专利说明】
变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统
技术领域
[0001]本实用新型属于汽车试验技术领域，尤其是涉及一种变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统。
【背景技术】
[0002]发动机进气道的阻碍大小和涡流强度是发动机燃烧性能的关键指标。但是，由于发动机上气道中的气流运动随着活动呈现周期性变化。人们很难对它们进行衡量和评估。热线风速仪用于内燃机缸内气流进度的测量，但传统的单丝热线不能辨认其方向，只能测出垂直于热线丝方向的气流速度分量。激光多普勒测速仪是激光应用分支，是凭据激光的多普勒效应而开发出来的一种非接触性流场溯量仪器。激光多普勒测速仪对流场没有搅乱，且不需提升和爆发度压力的校正，但是价格非常昂贵。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型旨在提出一种变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，以解决内燃机缸内气流测试时热线风速仪只能侧单方向的气流速度分量，而激光多普勒测速仪价格昂贵的问题。
[0004]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0005]—种变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，包括上位机和下位机，所述下位机包括:控制模块，所述控制模块由单片机及其外围电路组成；电机模块，所述电机模块包括步进电机和达林顿芯片;传感器模块，所述传感器模块包括压力传感器、位移传感器和流量传感器;A/D转换模块，所述模数转换模块包括两个A/D转换器;显示模块，所述显示模块包括显示器及其外围电路;所述单片机分别与所述步进电机、两个所述A/D转换器和所述显示器电路连接，一个所述A/D转换器的一端还与所述压力传感器电连接。
[0006]进一步的，所述单片机的型号为AT89C52。
[0007]进一步的，两个所述A/D转换模块的型号分别为ADC0832和ADC0808。
[0008]进一步的，所述单片机的P3.4 口和P3.5 口分别连接所述ADC0832的CS口和CLK口后作为测量气道内部压力的端口，所述ADC0832的DO口与所述压力传感器连接，所述压力传感器的型号为MPX4115，所述单片机的P3.6 口和P3.7 口作为测量大气压的端口。
[0009]进一步的，所述显示器的型号为IXD1602。
[0010]进一步的，所述单片机的P0.0?P0.7 口分别连接所述显示器的DO?D7 口，所述单片机的P2.0口连接所述显示器的RS口，所述单片机的P2.1 口连接所述显示器的EN口，所述单片机的P2.2 口连接所述显示器的RW口。
[0011]进一步的，所述单片机的Pl.0?Pl.3口均连接所述步进电机连接，所述单片机的Pl.4?Pl.6 口分别连接所述步进电机的正转、停止、反转电源开关，所述步进电机还与所述达林顿芯片电路连接。
[0012]进一步的，所述单片机的P2.4 口连接一个电位器后与所述ADC0808的ALE 口连接。
[0013]进一步的，所述步进电机为四相八线步进电机。
[0014]进一步的，所述达林顿芯片的型号为ULN2003A。
[0015]相对于现有技术，本实用新型所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统具有以下优势:
[0016](I)本实用新型所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，界面直观，通俗易懂，为开发气道稳流实验台的提供了便利；
[0017](2)本实用新型所述的型号为MPX4115的压力传感器，具有的高精度特征，有效保证数据采集的准确性；
[0018](3)本实用新型所述的达林顿芯片，能有效提高电路的运行速度，保证数据采集的快捷性。
【附图说明】
[0019]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0020]图1为本实用新型实施例所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统结构示意图；
[0021 ]图2为本实用新型实施例所述的单片机管脚分配图；
[0022]图3为本实用新型实施例所述的A/D转换器ADC0832的管脚分配图；
[0023]图4为本实用新型实施例所述的A/D转换器ADC0808的管脚分配图；
[0024]图5为本实用新型实施例所述的显示器的管脚分配图。
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0026]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0027]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0028]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0029]变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，如图1所示，包括上位机和下位机，所述下位机包括:控制模块，所述控制模块由单片机及其外围电路组成；电机模块，所述电机模块包括步进电机和达林顿芯片;传感器模块，所述传感器模块包括压力传感器、位移传感器和流量传感器;A/D转换模块，所述A/D转换模块包括两个A/D转换器;显示模块，所述显示模块包括显示器及其外围电路;所述单片机分别与所述步进电机、两个所述A/D转换器和所述显示器电路连接，一个所述A/D转换器的一端还与所述压力传感器电连接。
[0030]所述单片机的型号为AT89C52，两个所述A/D转换模块的型号分别为ADC0832和ADC0808，所述单片机的P3.4 口和P3.5 口分别连接所述ADC0832的CS 口和CLK 口后作为测量气道内部压力的端口，所述ADC0832的DO口与所述压力传感器连接，所述压力传感器的型号为MPX4115，所述单片机的P3.6 口和P3.7 口作为测量大气压的端口。
[0031 ] 所述显示器的型号为LCD1602，所述单片机的P0.0?P0.7 口分别连接所述显示器的DO?D7口，所述单片机的P2.0口连接所述显示器的RS口，所述单片机的P2.1 口连接所述显示器的EN口，所述单片机的P2.2口连接所述显示器的RW口。
[0032]所述步进电机为四相八线步进电机，所述达林顿芯片的型号为ULN2003A，所述单片机的Pl.0?Pl.3 口均连接所述步进电机连接，所述单片机的Pl.4?Pl.6 口分别连接所述步进电机的正转、停止、反转电源开关，所述步进电机还与所述达林顿芯片电路连接。
[0033]所述单片机的P2.4 口连接一个电位器后与所述ADC0808的ALE 口连接。
[0034]变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统应用过程为:首先需要利用LabVIEW仿真手段对其内部外部的压差进行控制，然后利用LabVIEW的虚拟串口功能来进行对单片机进行控制。当单片机接收到信号之后，将此信息以脉冲的形式传递给步进电机，然后透过步进电机接收到的脉冲数来控制其气门移位。
[0035]所述上位机使用LabVIEW虚拟仪器软件编写，将数据的波特率设置为9600，然后设定其压差大小;在keil软件中实现其代码控制，单片机可以与上位机数据采集、数据通信、输入和输出。
[0036](I)位移测量:主要功能体现在Pl 口，通过一个步进电机对进气道的气门位移进行控制，得出真正气门的具体位移大小。
[0037](2)进气道内部压力和外界大气压压力:利用ADC0832片选模块，对于ADC0832芯片进行片选。利用MPX4115精度为0.1的压力模块来进行压力的数值读取。
[0038](3)流量传感器:利用ADC0832连接电位器，电位器的作用是调节流量的大小。
[0039](4)通讯模块:在P3.0和P3.1这两个地方，利用单片机通讯原理，对硬件进行搭建和连接，TXD (发送)连接发送端，RXD (接收)连接接收端。
[0040](5)显示模块:单片机系统的状态都在LCD1602中显示其结果，其中所述显示器LCD1602旁边连接了一个排阻，所述排阻的目的是始终让显示模块的一端保持高电平。
[0041]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，其特征在于，包括上位机和下位机，所述下位机包括: 控制模块，所述控制模块由单片机及其外围电路组成； 电机模块，所述电机模块包括步进电机和达林顿芯片； 传感器模块，所述传感器模块包括压力传感器、位移传感器和流量传感器； A/D转换模块，所述A/D转换模块包括两个A/D转换器； 显示模块，所述显示模块包括显示器及其外围电路； 所述单片机分别与所述步进电机、两个所述A/D转换器和所述显示器电路连接，一个所述A/D转换器的一端还与所述压力传感器电连接。2.根据权利要求1所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，其特征在于:所述单片机的型号为AT89C52。3.根据权利要求1所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，其特征在于:两个所述A/D转换模块的型号分别为ADC0832和ADC0808。4.根据权利要求3所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，其特征在于:所述单片机的P3.4 口和P3.5 口分别连接所述ADC0832的CS 口和CLK 口后作为测量气道内部压力的端口，所述ADC0832的DO 口与所述压力传感器连接，所述压力传感器的型号为MPX4115，所述单片机的P3.6 口和P3.7 口作为测量大气压的端口。5.根据权利要求1所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，其特征在于:所述显示器的型号为IXD1602。6.根据权利要求1所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，其特征在于:所述单片机的P0.0?P0.7 口分别连接所述显示器的DO?D7 口，所述单片机的P2.0 口连接所述显示器的RS口，所述单片机的P2.1 口连接所述显示器的EN口，所述单片机的P2.2 口连接所述显示器的RW 口。7.根据权利要求1所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，其特征在于:所述单片机的Pl.0?Pl.3口均连接所述步进电机连接，所述单片机的Pl.4?Pl.6口分别连接所述步进电机的正转、停止、反转电源开关，所述步进电机还与所述达林顿芯片电路连接。8.根据权利要求3所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，其特征在于:所述单片机的P2.4 口连接一个电位器后与所述ADC0808的ALE 口连接。9.根据权利要求1所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，其特征在于:所述步进电机为四相八线步进电机。10.根据权利要求1所述的变压差稳流气道试验台数据采集与处理系统，其特征在于:所述达林顿芯片的型号为ULN2003A。
【文档编号】G01M9/00GK205664987SQ201620355065
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】杨磊, 王莉, 杜艳红, 李晨溟
【申请人】天津农学院