作者：江蘇省南通市建筑機械廠（226006） 詹衛(wèi)前

avr單片機在柴油機轉(zhuǎn)速測量中的應(yīng)用

摘要：利用atmel新一代avr單片機（at90s2313）實現(xiàn)對柴油機轉(zhuǎn)速的測量，在c語言程序設(shè)計中引入了消息的概念，最后給出了at90s2313與at89c2051在轉(zhuǎn)速測量中使用效果的比較。 關(guān)鍵詞：單片機 轉(zhuǎn)速測量 柴油機 消息 柴油機的轉(zhuǎn)速是一個較為重要的運行參數(shù)，也有很多種用于測量轉(zhuǎn)速的儀表，如：機械軟軸式轉(zhuǎn)速表、頻率-電壓轉(zhuǎn)換式轉(zhuǎn)速表、數(shù)字式轉(zhuǎn)速表等，它們中間有的成本很高而且精度較差、有的工藝復(fù)雜而且可靠性不高。本文介紹了一種利用單片機技術(shù)制成的智能轉(zhuǎn)速表，不僅精度高、工藝簡單、線路簡潔，而且可靠性高、功能強。其不僅可以測量轉(zhuǎn)速，而且可以統(tǒng)計機器運行的累計時間，當柴油機超速時，還可發(fā)出報警信號，切斷油路，保護機器不發(fā)生飛車事故。

1測量原理 在測量柴油機轉(zhuǎn)速時我們采用了電磁感應(yīng)式傳感器，這種傳感器可將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)變成一個脈沖信號輸出，而脈沖信號的頻率與柴油機的轉(zhuǎn)速是一種線性的正比關(guān)系。因此對柴油機轉(zhuǎn)速的測量，實質(zhì)上是對脈沖信號的頻率的測量，可以采用閘門法進行測量。

2線路設(shè)計

智能轉(zhuǎn)速表的框圖如圖1所示

智能轉(zhuǎn)速表主要由脈沖放大及整形電路、單片機（at90s2313）、多路動態(tài)掃描led顯示電路和報警信號輸出電路組成。 在設(shè)計中我們采用了atmel的avr系列單片機中的at90s2313，該單片機有如下特點： （1）片內(nèi)有2k字節(jié)可在線編程（isp編程）的flash存貯器。

（2）片內(nèi)有128字節(jié)sram和128字節(jié)eeprom存貯器。

（3）精簡指令集結(jié)構(gòu)單片機，尤其內(nèi)部32個寄存器全部與alu直接連接，突破傳統(tǒng)瓶頸限制，每mhz時鐘具有1mips的性能。

（4）內(nèi)含帶預(yù)分頻的8位和16位的定時器各一個，16位定時器還具有捕捉、比較及pwm功能。

（5）一個片內(nèi)watchdog定時器。

（6）除具有普通uart串行口外，還具有高速spi接口。

（7）avr的輸出端口可直接驅(qū)動led。

at90s2313的定時器0（8位）工作于定時器方式，用來產(chǎn)生定時閘門信號；而定時器1（16位）工作于計數(shù)器方式，對整形電路送來的脈沖信號進行計數(shù)；片內(nèi)的eeprom用于保存機器運行累計時間，在斷電時可以保持數(shù)據(jù)不丟失。

3程序設(shè)計

在avr單片機的程序設(shè)計中，我們采用了imagecraft的c語言編譯器iccavr，并在單片機程序設(shè)計中引入了windows系統(tǒng)中消息的概念。主要程序流程圖如圖二所示。 主程序 中斷服務(wù)程序

定時器0以中斷方式工作，其負責采集定時器1 的計數(shù)值、對運行時間累計和發(fā)送消息。由于在儀表中對采集到的定時器1 的計數(shù)值，需要進行一些處理，如：判斷是否超過額定速度、將16位二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成bcd碼、為動態(tài)led顯示電路進行軟件譯碼及掃描控制等等。如果所有工作全部放在中斷程序中完成，就會導(dǎo)致中斷服務(wù)程序執(zhí)行時間過長。由于儀表還要完成運行時間的累計工作，盡管中斷服務(wù)程序執(zhí)行時間過長對轉(zhuǎn)速的測量不會有太大影響，但勢必會給時間累計造成過大的累積誤差，影響累計時間的精度。為了解決這個問題，我們采取了下面的方法： 借鑒windows 編程的原理，在單片機編程中引入消息的概念，將中斷產(chǎn)生的標志作為消息，而數(shù)據(jù)處理則放在消息循環(huán)中進行。在這個例子中中斷服務(wù)程序中只進行數(shù)據(jù)的采集和標志位的設(shè)置（發(fā)送消息），而將數(shù)據(jù)的處理放到運行時間要求不很精確的中斷服務(wù)程序之外的主程序循環(huán)中（消息循環(huán)）。這樣一方面減少了中斷服務(wù)程序的長度，縮短了中斷服務(wù)程序執(zhí)行的時間，提高了中斷處理的實時性，另一方面又不影響數(shù)據(jù)的處理。從而很好地解決了數(shù)據(jù)采集的實時性和數(shù)據(jù)處理耗時多而影響時間累計之間的矛盾。

和pc機相比，單片機資源十分有限。因此，單片機系統(tǒng)不可能象windows系統(tǒng)那樣建立龐大的消息循環(huán)機制，將消息分發(fā)給各個程序并行處理。在基于消息的單