单片机实现喷油泵转速和提前角的高精度测量
文章介绍了用单片机高精度测量喷油泵转速和提前角的硬件电路设计及软件程序流程图，对同类系统有较高的参考价值。
1引言
喷油提前角是指发动机在运转中，喷油嘴向气缸开始喷油的瞬时（以喷油嘴针阀升起为标志）到活塞行至上止点时的曲轴转角。在使用中用供油提前角来代替。由于柴油机喷油泵凸轮驱动装置的磨损，提前角会发生变化。另外，发动机气缸套、活塞磨损或曲轴、连杆瓦在镗修或更换后，也会使提前角偏离正常燃烧所要求的值。因此，发动机在使用中，喷油提前角需要经常检查或调整。高精度测量提前角的值是准确调整的关键。本文介绍的用单片机测量提前角的方法，具有测量精度高、范围宽、简单的特点。
2测量原理
在试验台电机的主轴上和喷油泵分别固定一个光电传感器，光脉冲由光电电路转换成电脉冲，分别用N1和N2表示。8051单片机定时/计数器0设置为工作方式2，即自动重新装入初值的8位定时/计数器，设置TMOD门控位GATE=1及TRO=1使定时/计数器0工作受INT0控制。通过图1所示测量电路测出的结果计算出主轴转速。图3所示提前时间测量电路，测出油泵正常运行于某一速度的脉冲N1和脉冲N2相差的时间T，计算出提前角。由于测量主轴一转的时间绝对误差仅为一个基准脉冲周期（1s），所以转速的相对测量误差很小。
油泵运行于某一速度，来自测量主轴转速的光码盘脉冲信号NO到达8051的P3.4脚，由单片机检测出P3.4脚脉冲信号到，同时置P1.0脚为高电平，D触发器在NO的下一个脉冲上升沿到，Q输出高电平，INT0使定时器T0开始工作，用R0、R1记录定时器的中断次数，定时器T0定时一段时间t（该时间应小于NO脉冲两个上升沿之间的间隔），时间到，请求CPU将P1.0脚置低电平，定时器T0继续工作，开始记录时间Δt，D触发器等待NO的下一个脉冲上升沿到，Q端输出低电平，INTO使定时器T0停止工作。CPU计算NO连续两个脉冲上升沿之间的总计时间T，此时间为主轴转一圈的时间，因此主轴转速为1/T。
(2）提前角的测量
油泵运行于某一速度，来自测量主轴转速的光码盘脉冲信号NO到达8051的P3.4脚，由单片机检测出P3.4脚脉冲信号到，同时置P1.0脚为高电平，D触发器在S的下一个脉冲（N1脉冲）上升沿到，Q输出高电平，INT0使定时器T0开始工作，用R0、R1记录定时器的中断次数，定时器T0定时一段时间t（该时间应小于NO、N1脉冲紧邻的两个上升沿之间的间隔U），时间到，请求CPU将P1.0脚置低电平，定时器0继续工作，开始记录时间Δt。D触发器等待S的下一个脉冲上升到，Q端输出低电平，INT0使定时器T0停止工作。CPU计算总计时间T（t+Δt），此时间为NO比N1的提前时间。按照测量转速方法测出主轴转一转需要的时间A，然后用公式：提前角=T/A计算出提前角。
3测量子程序流程图
下边给出的是主轴转速测量子程序流程图，提前角的测量参照此流程图即可。
1引言
喷油提前角是指发动机在运转中，喷油嘴向气缸开始喷油的瞬时（以喷油嘴针阀升起为标志）到活塞行至上止点时的曲轴转角。在使用中用供油提前角来代替。由于柴油机喷油泵凸轮驱动装置的磨损，提前角会发生变化。另外，发动机气缸套、活塞磨损或曲轴、连杆瓦在镗修或更换后，也会使提前角偏离正常燃烧所要求的值。因此，发动机在使用中，喷油提前角需要经常检查或调整。高精度测量提前角的值是准确调整的关键。本文介绍的用单片机测量提前角的方法，具有测量精度高、范围宽、简单的特点。
2测量原理
在试验台电机的主轴上和喷油泵分别固定一个光电传感器，光脉冲由光电电路转换成电脉冲，分别用N1和N2表示。8051单片机定时/计数器0设置为工作方式2，即自动重新装入初值的8位定时/计数器，设置TMOD门控位GATE=1及TRO=1使定时/计数器0工作受INT0控制。通过图1所示测量电路测出的结果计算出主轴转速。图3所示提前时间测量电路，测出油泵正常运行于某一速度的脉冲N1和脉冲N2相差的时间T，计算出提前角。由于测量主轴一转的时间绝对误差仅为一个基准脉冲周期（1s），所以转速的相对测量误差很小。
油泵运行于某一速度，来自测量主轴转速的光码盘脉冲信号NO到达8051的P3.4脚，由单片机检测出P3.4脚脉冲信号到，同时置P1.0脚为高电平，D触发器在NO的下一个脉冲上升沿到，Q输出高电平，INT0使定时器T0开始工作，用R0、R1记录定时器的中断次数，定时器T0定时一段时间t（该时间应小于NO脉冲两个上升沿之间的间隔），时间到，请求CPU将P1.0脚置低电平，定时器T0继续工作，开始记录时间Δt，D触发器等待NO的下一个脉冲上升沿到，Q端输出低电平，INTO使定时器T0停止工作。CPU计算NO连续两个脉冲上升沿之间的总计时间T，此时间为主轴转一圈的时间，因此主轴转速为1/T。
(2）提前角的测量
油泵运行于某一速度，来自测量主轴转速的光码盘脉冲信号NO到达8051的P3.4脚，由单片机检测出P3.4脚脉冲信号到，同时置P1.0脚为高电平，D触发器在S的下一个脉冲（N1脉冲）上升沿到，Q输出高电平，INT0使定时器T0开始工作，用R0、R1记录定时器的中断次数，定时器T0定时一段时间t（该时间应小于NO、N1脉冲紧邻的两个上升沿之间的间隔U），时间到，请求CPU将P1.0脚置低电平，定时器0继续工作，开始记录时间Δt。D触发器等待S的下一个脉冲上升到，Q端输出低电平，INT0使定时器T0停止工作。CPU计算总计时间T（t+Δt），此时间为NO比N1的提前时间。按照测量转速方法测出主轴转一转需要的时间A，然后用公式：提前角=T/A计算出提前角。
3测量子程序流程图
下边给出的是主轴转速测量子程序流程图，提前角的测量参照此流程图即可。
4结束语
本文介绍的方法在2家油泵试验台厂生产的30余台油泵试验台上的实际应用运行可靠、测量准确，完全满足试验要求。本系统对其它系统速度和时间的高精度测量有一定的参考价值。
5参考文献
［1］《单片微机原理及应用》［M］.丁元杰主编机械工业出版社.1996,10
［2］《微型计算机技术及应用》［M］.戴梅萼史嘉权清华大学出版社.1996，5
本文来源：61ic 作者：薛庆吉
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