货车油量监测系统设计与实现

杨龙

摘 要：针对货运行业中存在的货车司机偷盗油品的问题，为方便监管人员对货车油量的监管，提出了一种基于物联网架构，运用数据采集、ZigBee技术、GSM短信技术的货车油量监测系统设计方案。系统实现了在货车运输途中对货车油量的实时监测，并且当油量使用出现异常时及时通知有关监管人员等功能。实验测试表明，系统运行正常、稳定、安全满足系统设计需求，在货运行业中有一定的实用价值。

关键词：物联网；货运油料；ZigBee；嵌入式系统

1 研究背景

系统设计源于实际需求，在货运行业中，货车从起始地出发到目的地行驶过程中的燃料费用是由货运公司承担的。因此，一些不法司机在运送过程中会从自己驾驶车辆里偷油来牟取私利，但监管方货运公司对这种行为并无有效的监管方式。针对这一情况，进行了详细的系统方案设计。系统在油箱里安装传感器来监测油箱消耗的油量，在进油管里安装流量传感器来监测喷入气缸中的油量，理论上，油箱中消耗的油量和进油管里经过的油量是相等的，通过计算比较二者的值来监测油料的使用是否正常。系统能够实现实时、精确的监控油箱油料的使用情况。

2 系统设计与实现

2.1 系统硬件总体设计

系统的硬件组成框图如图1所示，主要包括数据采集模块、STC89C52RC单片机模块、ZigBee发送与接收模块和GSM发送模块5部分。

STC89C52RC单片机模块是整个检测系统的核心，包括复位电路，振荡电路，以及与各传感器及ZigBee模块的接口。

数据采集模块由液位传感器（超声波模块）、流量传感器和GPS信号接收器3部分组成。其中液位传感器是通过超声波测量液位高度实现的。模块由超声波发射器、接收器和控制电路组成，其工作原理为给与此超声波测距模块一触发信号后发射超声波，当超声波投射到物体而反射回来时，模块输出一回响信号，以触发信号和回响信号间的时间差，来判定物体的距离。当液体通过流量传感器时，传感器会产生一个脉冲信号。统计一段时间内传感器产生的脉冲信号再经过公式转化就能得到这段时间内流过传感器的液体流量。

数据发送模块由ZigBee模块和GSM模块2部分组成。其中ZigBee模块通过串口连接GSM模块，主控芯片处理后的数据以AT命令的形式通过ZigBee转发给GSM模块，最后由GSM模块发送到用户手机。ZigBee模块采用星形网络拓扑结构自组网透明传输模式。

2.2 系统硬件程序设计

监测系统硬件程序设计主要包括主程序设计和中断程序设计两个部分。

主程序是整个系统的总控制程序，主程序流程图如图2所示，其中包括外部中断、定时器以及其它外设的初始化，初始化完成后驱动超声波模块发射超声波，当收到超声波回响信号时，打开计时器记录回响信号的脉冲长度，根据转化关系转化为距离。打开串口中断，接收GPS数据并判断是否为有效数据，读取到有效数据后读取流量传感器的数据，通过模拟串口发送至数据转发模块。

采用中断方式接收GPS数据，能够保证GPS数据的完整性，使其不会因为CPU正在处理其它任务而导致数据的某一位或几位数据的丢失，其中每来一次低电平引发一次单片机中断，在中断程序中判断到来的数据是否有效，如果数据有效则存储到相应的数据位上，每19次中断代表一次数据读取完成。

3 结论

本文提出了一种基于STC89C52RC单片机的货车油量监控系统设计方法，该方法借助于多种传感器，以STC89C52RC单片机为核心进行数据处理，最终实现了货车油量的实时监控。另外，还详细的阐述了该系统的实现方法，包括硬件系统、软件系统及系统控制思想的设计。按照本文提出的方案设计实现的样品，经安装在试验油量箱上进行实际测试，测试结果表明，该系统运行稳定，未出现油量无法检测或检测错误的现象，在方便监管人员的监督的同时也提高了油量检测的效率，有较高的应用价值。

[参考文献]

[1]谢自美.电子线路设计、试验、测试[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[2]潘永雄.新编单片机原理与应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005.

[3]马家辰.MCS-51单片机原理及接口技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001.

[4]张卫钢.通信原理与通信技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.

[5]张毅刚.单片机原理与应用设计[M].北京：电子工业出版社，2008.

[6]王田苗，魏洪星.嵌入式系统设计与实力开发（第1版）[M].北京：清华大学出版社，2008.

[7]王为青，程国钢.单片机Keil Cx51应用开发技术[M].北京：人民邮电出版社，2007.

[8]张卫钢.信号与线性系统[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005.