專(zhuān)利名稱(chēng)：工程車(chē)輛箱蓋式油量跟蹤儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于儀器儀表技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于工程車(chē)輛油箱剩余油量記錄的 儀器。
背景技術(shù)：
隨著嵌入式微處理器技術(shù)的迅速發(fā)展，油量等液位測(cè)量?jī)x表從早期采用浮球等機(jī) 械裝置逐步向機(jī)電一體化發(fā)展。國(guó)內(nèi)外液位測(cè)量?jī)x表發(fā)展的技術(shù)動(dòng)向主要有以下三方面 智能化，非接觸式和小型化。在非接觸測(cè)量方式的液位計(jì)中，有很多基于不同測(cè)量原理的液 位計(jì)雷達(dá)液位計(jì)、激光液位計(jì)、Y射線(xiàn)液位儀、超聲波液位儀等。其中，超聲波液位儀是目 前發(fā)展最為快速的一種技術(shù)，在技術(shù)、成本、精度、安裝等方面具有綜合優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)基于超 聲波在空氣中的傳播速度及遇到被測(cè)液位表面產(chǎn)生反射的原理，超聲換能器發(fā)射超聲波脈 沖信號(hào)所需的時(shí)間，就表示了介質(zhì)與超聲換能器之間的距離。目前車(chē)輛的油量檢測(cè)裝置一 般內(nèi)置于車(chē)輛內(nèi)油管，通過(guò)流過(guò)油管的油量檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)油耗計(jì)算，進(jìn)而反饋測(cè)量值 到控制臺(tái)。這種油量檢測(cè)裝置在車(chē)輛停止發(fā)動(dòng)后就關(guān)閉了，無(wú)法實(shí)現(xiàn)油量使用情況的不中 斷監(jiān)督。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種工程車(chē)輛箱蓋式油量跟蹤儀，該跟 蹤儀內(nèi)置于油箱的箱蓋內(nèi)，長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工程車(chē)輛的燃油使用情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工程車(chē)輛的 燃油使用情況，可用于工程車(chē)輛的油量監(jiān)管，防治惡意盜油事件。本實(shí)用新型以低功耗單片機(jī)為處理核心，采用非接觸式超聲波測(cè)距技術(shù)定時(shí)測(cè)量 油箱液位高度，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的油箱體積計(jì)算模型統(tǒng)計(jì)各時(shí)段的燃油耗費(fèi)量，并將油箱液 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于本地E2PROM存儲(chǔ)器。該跟蹤儀還具有紅外數(shù)據(jù)傳輸功能，在使用一個(gè)時(shí)間周 期后，工程車(chē)輛監(jiān)管員可通過(guò)手持式PDA的紅外通信方式采集工程車(chē)輛箱蓋式油量跟蹤儀 存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)，并可導(dǎo)入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以可視化方式監(jiān)測(cè)多個(gè)工程車(chē)輛 的一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)燃油使用情況，防治惡意盜油事件。本實(shí)用新型包括單片機(jī)、溫度傳感模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)器模塊、電源模塊、超聲波 發(fā)射接收模塊和紅外數(shù)據(jù)傳輸模塊。所述的電源模塊包括3V電源和4. 5V電源，所述的3V電源給單片機(jī)供電，所述的 4. 5V電源分別給溫度傳感模塊和超聲波發(fā)射接收模塊供電。所述的超聲波發(fā)射接收模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送端、數(shù)據(jù)接收端、工作模式控制端分別與 單片機(jī)I/O 口連接。所述的時(shí)鐘模塊為單片機(jī)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息。所述的存儲(chǔ)器模塊通過(guò)數(shù)據(jù)口與單片機(jī)交換數(shù)據(jù)。所述的溫度傳感模塊的信號(hào)處輸出端與單片機(jī)I/O 口連接。 所述的紅外數(shù)據(jù)傳輸電路通過(guò)數(shù)據(jù)口與單片機(jī)交換數(shù)據(jù)。[0012]本實(shí)用新型可以解決已有油量檢測(cè)裝置無(wú)法全天候長(zhǎng)期檢測(cè)車(chē)輛燃油量的問(wèn)題， 采用獨(dú)立于車(chē)輛電子控制和燃油傳輸系統(tǒng)的方式，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)工程車(chē)輛的燃油 使用情況。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為單片機(jī)及其外圍電路圖；圖3為超聲發(fā)射接收模塊電路圖；圖4為時(shí)鐘模塊電路圖；圖5為存儲(chǔ)器模塊電路圖；圖6為紅外數(shù)據(jù)傳輸模塊電路圖；圖7為溫度傳感模塊電路圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，工程車(chē)輛箱蓋式油量跟蹤儀包括單片機(jī)5、溫度傳感模塊1、時(shí)鐘模塊 2、存儲(chǔ)器模塊6、電源模塊3、超聲波發(fā)射接收模塊4和紅外數(shù)據(jù)傳輸模塊7。電源模塊3可由三節(jié)1. 5V干電池串聯(lián)供電，4. 5V電源提供給溫度傳感模塊1和超 聲波發(fā)射接收模塊4，3V供電提供給單片機(jī)5及其他外圍。如圖2所示，該跟蹤儀以低功耗單片機(jī)ICl芯片為處理核心，本實(shí)施例中的ICl芯 片選用MSP430F149。ICl芯片的管腳1連接3V供電電壓VCC，ICl芯片的管腳2連接溫度 傳感器LM35的電壓輸出，ICl芯片的管腳12、13分別連接超聲發(fā)射接收模塊IC7的Trig和 ECHO, ICl芯片的管腳14連接紅外編解碼芯片IC2的中斷輸出IRQ，ICl芯片的管腳15連 接時(shí)鐘芯片PCF8563的中斷輸出INT，ICl芯片的管腳觀、29、30、31分別連接紅外編解碼芯 片IC2的SPI數(shù)據(jù)輸入輸出CS、SOMI、SΙΜ0, SCLK, ICl芯片的管腳33,34分別連接E2PROM 芯片IC6的I2C數(shù)據(jù)接口 EEP_SDA，EEP_SCL，ICl芯片的管腳36、38、39、40分別連接E2PROM 芯片IC6的接地控制、溫度傳感器IC8的接地控制、超聲發(fā)射接收模塊IC7的接地控制、紅 外收發(fā)接頭IC4的接地控制，ICl芯片的管腳44、45分別連接時(shí)鐘芯片IC5的1 數(shù)據(jù)輸出 SDA、SCL, ICl芯片的管腳52,53連接8M晶振的兩端，ICl芯片的管腳54、55、56、57、58連 接JTAG下載接頭IC9，ICl芯片的管腳62、63連接電源地、ICl芯片的管腳64連接供電電 壓 VCC。如圖3所示，油箱液位高度由超聲發(fā)射接收模塊進(jìn)行測(cè)量。超聲發(fā)射接收模塊IC7 由4. 5V VCC4. 5供電，模塊工作狀態(tài)由場(chǎng)效應(yīng)管控制Q6控制，場(chǎng)效應(yīng)管控制Q6的導(dǎo)通截至 受控制于單片機(jī)ICl芯片的39管腳CJ-PW，單片機(jī)ICl芯片的12管腳產(chǎn)生方波數(shù)據(jù)發(fā)送 到超聲發(fā)射接收模塊IC7的Trig管腳，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)D4LED會(huì)閃亮，接收到數(shù)據(jù)通過(guò)ECHO管 腳接入到單片機(jī)ICl芯片的13管腳。超聲測(cè)距的諧振頻率40KHz，工作電流1mA，精度可達(dá) 5mm，最大測(cè)距可達(dá)1. 3m，能滿(mǎn)足常規(guī)油箱的液位測(cè)量。如圖4所示，時(shí)鐘芯片IC5提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息。時(shí)鐘芯片IC5由3V供電電壓VCC 供電，時(shí)鐘芯片IC5的OSCI和OSCO管腳連接32. 768K頻率晶振，SCL、SDA數(shù)據(jù)輸出接口由R9，R10電阻上拉，與單片機(jī)ICl芯片的44、45管腳連接，提供實(shí)時(shí)日歷信息。時(shí)鐘芯片IC5 的INT提供定時(shí)時(shí)間中斷，為節(jié)省功耗，單片機(jī)一般處于休眠狀態(tài)，由時(shí)鐘芯片IC5定時(shí)喚 醒，時(shí)鐘芯片平時(shí)處于低功耗計(jì)時(shí)狀態(tài)，定時(shí)產(chǎn)生中斷喚醒單片機(jī)，同時(shí)提供數(shù)據(jù)記錄的時(shí) 間信息。如圖5所示，E2PROM芯片IC6提供液位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，由3V供電電壓VCC供電，芯片 工作狀態(tài)由場(chǎng)效應(yīng)管控制Q5控制，場(chǎng)效應(yīng)管控制Q5的導(dǎo)通截至受控制于單片機(jī)ICl芯片 的36管腳EEP-PW，SCL、SDA數(shù)據(jù)輸出接口由R9，R10電阻上拉，與單片機(jī)ICl芯片的33、34 管腳連接。E2PROM芯片IC6的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)字段包含時(shí)鐘信息和油位高度，采用4個(gè)字節(jié)為一 個(gè)單位，2個(gè)字節(jié)表示時(shí)間，2個(gè)字節(jié)表示高度，可提供64KB存儲(chǔ)空間，按每10分鐘測(cè)試一 次的頻率計(jì)算，最大可提供3個(gè)月的數(shù)據(jù)容量。如圖6所示，紅外編解碼芯片IC2、反相器芯片IC3、紅外收發(fā)接頭IC4共同組成紅 外數(shù)據(jù)傳輸模塊。紅外編解碼芯片IC2、反相器芯片IC3、紅外收發(fā)接頭IC4由3V供電電壓 VCC供電，紅外編解碼芯片IC2的低功耗模式由SHDN管腳控制，SHDN連接單片機(jī)ICl芯片的 42管腳，紅外收發(fā)接頭IC4工作狀態(tài)由場(chǎng)效應(yīng)管控制Ql控制，場(chǎng)效應(yīng)管控制Ql的導(dǎo)通截至 受控制于單片機(jī)ICl芯片的40管腳RT-PW。紅外編解碼芯片IC2的Xl和X2連接1. 8432M 晶振，中斷接口 IRQ與單片機(jī)ICl芯片的14管腳連接，當(dāng)有紅外數(shù)據(jù)接收到時(shí)產(chǎn)生中斷，紅 外編解碼芯片IC2的DIN、D0UT、SCLK和CS數(shù)據(jù)接口與單片機(jī)ICl芯片的28,29,30,31管 腳連接，實(shí)現(xiàn)紅外數(shù)據(jù)的SPI接口傳輸。紅外編解碼芯片IC2的數(shù)據(jù)接口 TX、RX與反相器 芯片IC3的A和Y連接，反相器芯片IC3輸出T)(D和RXD與紅外收發(fā)接頭IC4的T)(D、RXD 連接，實(shí)現(xiàn)紅外方式的數(shù)據(jù)采集傳輸。利用手持式PDA的紅外通信方式，可以采集工程車(chē)輛 箱蓋式油量跟蹤儀的歷史油量數(shù)據(jù)。如圖7所示，溫度傳感器IC8提供溫度校正的基準(zhǔn)溫度。溫度傳感器IC8由4. 5V VCC4. 5供電，提供模擬電壓輸出TEM，電壓輸出TEM與單片機(jī)ICl芯片的管腳2連接，進(jìn)行 A/D數(shù)據(jù)采集。溫度傳感器IC8工作狀態(tài)由場(chǎng)效應(yīng)管控制Q2控制，場(chǎng)效應(yīng)管控制Q2的導(dǎo)通 截至受控制于單片機(jī)ICl芯片的38管腳TEM-PW。工程車(chē)輛箱蓋式油量跟蹤儀工作流程如下等待時(shí)鐘芯片IC5的定時(shí)時(shí)間，定時(shí)時(shí)間到，時(shí)鐘芯片IC5產(chǎn)生中斷信號(hào)，喚醒單 片機(jī)ICl芯片，單片機(jī)ICl芯片喚醒紅外編解碼芯片IC2的SHDN、反相器芯片IC3、紅外收 發(fā)接頭IC4、E2PROM芯片IC6、超聲發(fā)射接收模塊IC7、溫度傳感器IC8。單片機(jī)ICl芯片產(chǎn) 生40KHz的脈沖，發(fā)送到超聲發(fā)射接收模塊IC7，進(jìn)行液位測(cè)量；等待超聲發(fā)射接收模塊IC7 的接收信號(hào)，進(jìn)行發(fā)射接收時(shí)間計(jì)算。單片機(jī)ICl芯片讀取溫度傳感器IC8的電壓數(shù)據(jù)，進(jìn) 行A/D轉(zhuǎn)換計(jì)算出溫度數(shù)據(jù)，修正溫漂下的聲速，進(jìn)行液位計(jì)算。單片機(jī)ICl芯片進(jìn)行多次 液位測(cè)量，剔除異常值，取測(cè)量結(jié)果的平均值作為最終測(cè)量結(jié)果。單片機(jī)ICl芯片讀取時(shí)鐘 芯片IC5的時(shí)間信息，將時(shí)間信息與最終測(cè)量結(jié)果組成一個(gè)記錄字段，存儲(chǔ)到E2PROM芯片 IC6。存儲(chǔ)完畢后，單片機(jī)ICl芯片關(guān)閉紅外編解碼芯片IC2的SHDN、反相器芯片IC3、紅外 收發(fā)接頭IC4、E2PR0M芯片IC6、超聲發(fā)射接收模塊IC7、溫度傳感器IC8，然后單片機(jī)ICl芯 片進(jìn)入休眠。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)為與油箱蓋匹配的圓形狀，安置于的油箱蓋內(nèi)，并填充防爆膠。超 聲發(fā)射接收模塊IC7的VCC管腳與VCC4. 5供電電源之間設(shè)置了合攏扣開(kāi)關(guān)，超聲發(fā)射接收模塊IC7供電由油箱蓋合攏扣控制，當(dāng)油箱蓋被打開(kāi)時(shí)，合攏扣被打開(kāi)，超聲測(cè)距不受電， 液位測(cè)量不工作；當(dāng)油箱蓋合攏時(shí)，合攏扣被合上，超聲發(fā)射接收模塊IC7受電，進(jìn)行液位 測(cè)量。由于油箱蓋被打開(kāi)時(shí)，油量跟蹤儀測(cè)量的數(shù)據(jù)無(wú)意義，所以在油箱與箱蓋之間設(shè)置了 擰合開(kāi)關(guān)，用于防止空測(cè)量。由于油箱蓋加油孔具有一定傾斜度，因此該跟蹤儀置在油箱蓋 內(nèi)要完成正確的測(cè)量，和豎直方向的傾斜度必須小于15°左右。本實(shí)用新型的指標(biāo)如下1、可測(cè)量油箱液位的最大深度1. 3m ；2、E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)最大時(shí)間3個(gè)月；3、休眠工作電流小于0. ImA ；4、三節(jié)1. 5V干電池使用時(shí)間可達(dá)3個(gè)月；5、紅外數(shù)據(jù)傳輸最高速率115200bps ；6、紅外數(shù)據(jù)傳輸最大距離1. 5m。
權(quán)利要求1.工程車(chē)輛箱蓋式油量跟蹤儀，包括單片機(jī)、溫度傳感模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)器模塊、電 源模塊、超聲波發(fā)射接收模塊和紅外數(shù)據(jù)傳輸模塊，其特征在于所述的電源模塊包括3V電源和4. 5V電源，所述的3V電源給單片機(jī)供電，所述的4. 5V 電源分別給溫度傳感模塊和超聲波發(fā)射接收模塊供電；所述的超聲波發(fā)射接收模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送端、數(shù)據(jù)接收端、工作模式控制端分別與單片 機(jī)I/O 口連接；所述的時(shí)鐘模塊為單片機(jī)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息； 所述的存儲(chǔ)器模塊通過(guò)數(shù)據(jù)口與單片機(jī)交換數(shù)據(jù)； 所述的溫度傳感模塊的信號(hào)處輸出端與單片機(jī)I/O 口連接； 所述的紅外數(shù)據(jù)傳輸電路通過(guò)數(shù)據(jù)口與單片機(jī)交換數(shù)據(jù)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及工程車(chē)輛箱蓋式油量跟蹤儀。目前車(chē)輛的油量檢測(cè)裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)油量使用情況的不中斷監(jiān)督。本實(shí)用新型包括單片機(jī)、溫度傳感模塊、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)器模塊、電源模塊、超聲波發(fā)射接收模塊和紅外數(shù)據(jù)傳輸模塊。電源模塊分別給單片機(jī)、溫度傳感模塊和超聲波發(fā)射接收模塊供電；超聲波發(fā)射接收模塊與單片機(jī)I/O口連接；時(shí)鐘模塊為單片機(jī)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息；存儲(chǔ)器模塊通過(guò)數(shù)據(jù)口與單片機(jī)交換數(shù)據(jù)；溫度傳感模塊的信號(hào)處輸出端與單片機(jī)I/O口連接；紅外數(shù)據(jù)傳輸電路通過(guò)數(shù)據(jù)口與單片機(jī)交換數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)工程車(chē)輛的燃油使用情況。
文檔編號(hào)G08C23/04GK201828310SQ20102058230
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者周光輝, 蔡文郁 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)