论文导读：基于此，本文介绍的汽车油料监控系统分为油量数据采集器、手持无线抄表器及PC机配套的燃油绩效管理软件三部分，无线抄表器作为中间媒介可实现短时远距离抄表，抄表时间只需5到20秒（依数据多少而定）。由于油量信号响应速度相对比较缓慢，难免会有各种干扰窜入，因此本设计中采用A/D转换电路，其中R1起到电流保护作用，防止电流过大烧坏器件，R1与C2组成低频滤波电路，D1和D2起过压保护作用。与单片机89C51接口时只需CS、CLK、DO、三根线，其中CS为片选信号，由P3.5引脚控制，低电平有效。仪器采集来的数据需记录在存储器中，以备PC机分析处理。
关键词：单片机，数据采集，A/D转换，存储器，无线射频通信
随着不可再生资源石油的消耗不断增加，汽油柴油价格呈现不断上升趋势，汽车油料消耗在运输成本中的比重也日益增大，同时油料的非正常消耗的现象也随着油价的上涨而愈演愈烈。其形式多样，且企业目前尚无有效的监控方式和技术手段，给企业造成了不必要的经济损失。
因此企业管理者迫切需要一种实时的油耗监控仪器，能够在不改变汽车构造、不更换任何配件且不影响车辆任何操作和功能的基础上，全程实时监控车辆燃油消耗，确定实际加油量和非正常消耗的时间与数量，有利于管理人员对油料消耗的有效管理。
1.系统概述
经过调研，目前市场上的主流产品多采用USB或COM口等有线方式连接采集器和PC机，然而当今物流企业的大型运输车队为了提高运营效率，节省运营成本，均为短时停车，约5到10分钟。因此如果采用上述方式，会大大降低企业运营效率，而且由于经常插拔仪器，容易造成接口处老化磨损，降低系统的使用寿命。基于此，本文介绍的汽车油料监控系统分为油量数据采集器、手持无线抄表器及PC机配套的燃油绩效管理软件三部分，无线抄表器作为中间媒介可实现短时远距离抄表，抄表时间只需5到20秒（依数据多少而定）。
油量数据采集器加装在大型运输车辆上实时记录车辆在行驶过程中的燃油消耗状况，管理者可通过手持无线抄表器读取采集器中记录的数据，并通过串口通信上传至PC机，由配套的燃油绩效管理软件对数据按照规定的数据格式进行相应的处理得到车辆行驶过程中的油耗使用曲线，从而分析出燃油是否正常消耗，若存在非正常消耗可进一步捕捉非正常油料消耗的数量及时间段，为管理人员进行绩效管理提供技术手段。
2.数据采集与数据存储
2.1数据采集
本系统在汽车行驶过程中由油量采集器实时记录汽车油耗，数据采集的采样周期由时钟芯片ISL1208输出的外部中断控制，该芯片有强大的报警功能，能够被设置成任意的时钟/日历值，与报警相匹配。本系统将ISL1208设置成每3分钟报警一次，即输出一个下降沿引发外部中断，89C51响应外部中断，实现汽车油量数据采样及时钟数据的采集。由于油量信号响应速度相对比较缓慢，难免会有各种干扰窜入，因此本设计中采用A/D转换电路，其中R1起到电流保护作用，防止电流过大烧坏器件，R1与C2组成低频滤波电路，D1和D2起过压保护作用。免费论文网。处理后的电压信号经由ADC0831进行A/D转换，该芯片为串行A/D转换芯片，采用逐次逼近式转换结构。与单片机89C51接口时只需CS、CLK、DO、三根线，其中CS为片选信号，由P3.5引脚控制，低电平有效；CLK为时钟信号，DO为A/D转换数据串行输出。免费论文网。
2.2数据存储
仪器采集来的数据需记录在存储器中，以备PC机分析处理。因此数据存储是油量采集器的一个关键技术，在系统中起到至关重要的作用。设计采用存储器CAT24WC64，该存储器是一个64K位串行CMOS E2PROM，内部含有8192个字节，支持I2C总线数据传输协议。由于本系统要对汽车行驶过程中的油耗实时记录，因此每次采样时的样值与此时对应的时钟值均应记录在存储器中，出于降低仪器成本和减少仪器体积的考虑，在能满足用户需求的情况下尽量减少存储器的数量。因此为了节省存储器的存储空间。免费论文网。即上电第一次采样后按照分、时、日、月、年、样值的顺序写入存储器，而之后的采样数据按照样值、分、时、日、月、年的顺序写入，这样就可以保证存储器中的数据格式为上电时间+样值+…+样值+仪器断电前最后一次采样的时间，这样可大大提高存储器的利用率。
3.无线射频通信
3.1无线射频通信在本系统中的应用
由于燃油采集器加装在大型运输车辆上，若经常装卸读取数据会造成很大的不便，为此，设计一套手持无线抄表系统通过无线射频方式对采集器定期进行数据采集，设置采集器的时钟，清除采集器的存储器。由于无线抄表的三个主要功能均依赖于无线传输，要实现上述功能，需油量采集器和抄表器上均具无线射频传输模块，因此无线传输模块是本系统的重要组成部分。无线传输的性能决定了整个系统的可靠性，因此，采用以nRF401为核心的PTR2000模块。该模块采用433.92MHz和434.33MHz两个工作频段，不必考虑电磁干扰问题，而且支持19.2k的高速工作，数据传输时间很短，距离长，可以与单片机直接串行通信。
3.2通信协议
由于无线收发模块的特点，除注意发送、接收和待机的编程外，还应特别注意通信协议的制定及纠错的处理。无信号时，PTR2000串口输出的是随机数据，所以协议的第一件事就是能够识别噪声和有效数据。通过测试发现，0FFH后跟一个00H的噪声出现几率相当小，因此，单片机发送数据的开始应该以一组或几组0FFH跟一个00H作为通信的起始位。而接收协议规定以0FFH后跟一个00H开始的包。而且，为了0FFH和00H的准确接收，制定协议时可在一组0FFH+00H数据前加2个（或多个）字节的固定标志，这样传输会更加稳定。另一点需要注意的问题是纠错，本系统采用的是累加和校验方式，若校验出错，从机会向主机发送一个固定字节数据，通知主机重新发送。设计一套满足抄表要求的抄表器（主机）与采集器（从机）之间的通信协议：按串行方式3、波特率9600bit/s、累加和校验的串行方式进行通信。
4. PC机汽车油耗绩效管理系统
本系统采用C#语言设计，包括如下功能：与抄表器进行通信，存储数据建立数据库，数据表格显示，数据曲线显示等。通讯功能由Visual C#2005里的serialPort类来实现的，首先打开通信端口，再设置通信的波特率等参数。本系统设置通信口波特率为2400bps、无奇偶校验位，8位数据位，1位停止位。接收到的数据存入数据库文件中，数据库采用Microsoft Access数据库。软件根据既定数据格式对数据进行分析处理，出曲线图，管理者通过分析曲线图可得知汽车一段时间的用油状况。
5.结论
本文研究的汽车油耗监控系统，由89C51单片机控制数据采集，数据存储，以射频传输方式实现无线抄表，通过串口与计算机进行数据传输，计算机分析采集数据，很好的结合了单片机和计算机的优点。本系统具有体积小、操作方便、实用性强等优点，解决了管理人员对油料消耗无有效管理手段这一棘手的问题，具有很高的应用价值。
参考文献：
[1]刘华东.单片机原理与应用[M].2版.北京：北京电子工业出版社，2006.
[2]孙涵芳,徐爱卿.MCS-51/96系列单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社,1977.
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