Курсовая работа: Измеритель расхода топлива
Требуется разработать измеритель расхода топлива, данные (скорость автомобиля и расход топлива) для которого поступают в виде напряжений. Скорости от 0 до 200 км/час соответствует напряжение от 0 до 10В, и расходу от 0 до 10 мл/с – такое же напряжение. По заданию необходимо выводить на трехразрядный семисегментный индикатор расход топлива в мл/км.
Используем восьми разрядные АЦП для преобразования аналогового си-нала в цифровой. Таким образом, поступающие напряжения будут переведены в двоичные комбинации, которыми будет оперировать микроконтроллер.
Для того чтобы получить расход топлива R в мл/км, нужно воспользоваться следующей формулой
, (1)
где ν – расход топлива, мл/с;
υ – скорость автомобиля, км/час.
Чтобы перейти от имеющихся двоичных комбинаций, значения которых находятся в диапазоне от 00000000 до 11111111 (от 0 до 255), к величинам скорости и расхода, приходится вводить переводные коэффициенты. Для скорости этот коэффициент равен отношению максимальной скорости (200 км/час) к максимальному значению кода (255). Получим
, (2)
где Кυ – значение двоичного кода скорости (от 0 до 255).
Для расхода переводной коэффициент равен отношению максимального расхода (10 мл/c) к максимальному значению кода (255).
, (3)
где Кν – значение двоичного кода расхода (от 0 до 255).
Подставим выражения (2) и (3) в формулу (1), получим следующую формулу
. (4)
По заданию если скорость равна 0, то на индикатор выводится расход топлива в л/час. Чтобы получить расход топлива R в л/час, нужно воспользоваться формулой
. (5)
С учетом выражения (3), имеем
. (6)
Микроконтроллером для вычислений по формулам (4) и (6) используются значения в двоичной форме, соответственно и коэффициенты выражаются в двоичной форме, и результат будет получен также в двоичной форме. Поэтому перед выводом на индикатор, потребуется приведение результата к десятичной форме. Все эти особенности должны учитываться при написании программы.
Предполагается, что для вывода значения расхода топлива, найденного по формуле (4) трехразрядного индикатора вполне хватит. Максимальное выводимое на индикатор значение расхода топлива (999 мл/км) для современных автомобилей является абсурдным, т.е. недостижимым.
Таким образом, для реализации измерителя расхода топлива потребуется микроконтроллер семейства МК51, два АЦП и трехразрядный семисегментный индикатор.
2. Описание структурной схемы устройства
В предыдущем разделе уже оговаривались блоки необходимые для реализации проектируемого устройства. На основании анализа технического задания можно изобразить структурную схему устройства (рисунок 1).
Рисунок 1 – Структурная схема устройства
На рисунке 1 изображены основные блоки проектируемого устройства. АЦП служат для преобразования входного напряжения в двоичный код (оцифровывает аналоговый сигнал). Так у нас два информативных аналоговых сигнала, следовательно, потребуется два АЦП. Микроконтроллер выполняет обработку, полученных с портов данных и выдает результат на индикаторы.
3. Разработка программы
3.1 Блок схема программы
Рисунок 2 – Блок – схема работы программы
Более подробного рассмотрения в виде алгоритмов требуют блоки реализации формул, блок преобразования в десятичную форму записи, блок вывода результата на индикатор. Алгоритмы блоков приведены в следующем подразделе пояснительной записки.
3.2 Алгоритмы блоков
3.2.1 Алгоритм реализации формул
