基于单片机的机油低压报警系统

王新辉等

摘要：本文是基于单片机的机油低压报警系统，该系统能够对机油压力数字显示，实现发动机当前机油压力输出，当达到所设定的压力下限时并报警，以保证发动机各零部件的安全和驾驶员的人身安全。该系统结构简单，可靠性高，操作方便。包括蓄电池、汽车点火开关、模数转换器、AT89C51单片机信号处理模块、传感器模块、显示和报警模块等组成。

关键词：发动机；机油压力；报警

前言

机油，即发动机润滑油，被誉为汽车的“血液”。当发动机润滑系统主油道中的机油压力低于正常范围时，会破坏发动机的润滑条件，造成润滑、冷却和清洁不良，将引起零件磨损。车辆在满载中速行驶的情况下，部分连杆轴瓦将烧毁，曲轴轴径轻者拉伤，重者报废，将造成严重的经济损失，而现有的限速装置难以适应这种情况。近年来随着科技的飞速发展，设计出一种不过分依赖驾驶员的单片机汽车机油压力报警系统， 使得机油压力能从客观因素角度加以有效控制， 才能真正减少发动机事故的发生。

1.硬件设计模块

本系统采用AT89C51单片机构成，AT89C51的特点是8位单片机，内含4K的可反复擦写的只读程序储存器（PEROM）和256B的数据储存器（RAM）；片内振荡器和时钟电路；32根I/O线；外部存储器寻址范围ROM、RAM均为64K；2个16位的定时器/计数器；5个中断源，两个中断优先级；全双工串行口；布尔处理器。能够实时处理检测单元传过来的信息。同时，AT89C51单片机具有低功耗和低电压工作模式的特点。

1.1电源模块

本设计使用12V电源为系统供电，但本系统适用电压为5V，需设计电源电路将其转化为5V电压。用LM7805三端稳压器组成稳压电源输出电压稳定，电压大小为+5V，满足单片机的工作电源需求，LM7805所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。

1.2油压传感器

本系统采用采用电阻应变片压力传感器。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常較小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给模数转换器，然后传输给信号处理模块和显示和报警模块。

1.3模数转换模块

本系统中模数转换芯片采用ADC0809，美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

1.4显示模块

本系统中显示模块由MAX7221芯片以及LED显示器相关电路组成。每片可驱动8位7段加小数点的共阴极数码管，可以数片级联，而与微处理器的连接只需3根线。MAX7221芯片上包括BCD译码器、多位扫描电路、段驱动器、位驱动器和用于存放每个数据位的8×8静态RAM以及数个工作寄存器。通过指令设置这些工作寄存器，可以使MAX7221进入不同的工作状态。

1.5报警模块

报警模块主要负责声音报警和灯光报警，报警电路均比较简单，声音报警由单片机引脚接上拉电阻，晶体管及扬声器构成，灯光报警由两个发光二极管构成。

2.软件设计模块

本文设计的一种基于单片机的机油低压报警装置工作流程如下所示：点火开关拧动后给单片机供电，程序初始化开始执行，机油压力传感开始检测发动机运转工程中机油的压力，输出的电压信号经过ADC0809模数转换器，将模拟信号转换成数字信号，然后把数据传给单片机，经过单片机和初始时设定的阈值进行比较，将该机油压力与之前系统所设定机油最低压力阈值进行比较，压力不高于设定的机油最低压力阈值时，发动机工作处于正常模式；当机油压力高于设定的机油最低压力阈值时，发动机工作处于低压模式，信号处理模块向显示模块和报警模块发送执行指令。显示器红色LED灯闪烁，蜂鸣器长鸣，起到报警的作用，提醒司机停车并检查原因。该系统起到了显示当前机油压力，低于限定压力报警的功能。如此往复循环的检测发动机的机油压力，从而实现全时段发动机机油压力检测和显示。

3.结语

本文设计的系统能够解决发动机润滑系统主油道中的机油压力低于正常范围时，破坏发动机的润滑条件，造成润滑、冷却和清洁不良，从而引起零件磨损，甚至报废，影响车辆正常使用。此装置结构简单，可靠性高，操作方便。

参考文献：

[1]李朝青.单片机原理与接口技术[M].北京航空航天大学出版社，2008.

[2]陈家瑞.汽车构造.北京：机械工业出版社，2005.

[3]王建昕.发动机原理.北京：清华大学出版社，2011.

作者简介：王新辉 （1989.12-），河南周口人，长安大学硕士研究生，主要研究方向为车辆安全技术，专业：车辆工程。