内燃机车实时油耗检测系统的设计与实现
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装置 在实 现人 机交 互 、 用性 以及 对 油 耗数 据 进 行 通
大量和永久 的存储等问题 ， 还没有得到很好的发展 。 本文设计一种基 于单片机系统 的燃油数据 实 时计量装 置。该装 置功 能齐全 ， 成有 液晶显示 集
屏 ， 实 时显示 机车 行 车 过程 中必 要 的 油耗 相关 参 能
数据 以及一些机车相关的参数实时显示 ， 方便行车
人 员随 时进行查 看 和 监督 ； 后 该 装 置设 计 将 机 车 最 行 车过程 的大量 数 据 通过 存 储 器件 进 行 存储 ， 可 也 以通 过对 应 数 据 传 输 接 口将 数 据 转 存 到 上 位 机 电
脑 。该 系统 总设 计框 架如 图 １ 示 。 所 １ １ Ｓ Ｃ Ｏ ５ ６ 单片机 ． Ｔ ９ Ｃ １ ＡＤ
第一作者 简介 ： 陈鲁倩 （９６ ）女 ， １８一 ， 山东菏泽人 ， 士研究 生 ， 硕 研
究方 向： 嵌入式系统应用 。Ｅ ｍ ｉ ｃｅｌ ｉ ２ ０ ＠１６ ｃ 。 － ａ ： ｈｎ ｑ ｎ ０ ９ ２ ．ｏ ｌ ｕａ ｎ ｒ 通讯 作者简 介 ： 陈坤杰 （９ ３ ） 男 ， １６ ～ ， 教授 ， 究方 向： 电一 体 研 机
心的新型多功能随车油耗 实时检测 与存储装置 。该装置设 计有 内、 外双 向数据传 输窗 口， 并设 有传感器采 集装置 ， 时采 集 实 机车运行过程 中的油耗数据 ； 同时显示并存储 油耗和 与之相 关的机 车参数。最 后可以将存储 所得 的相 关数据通 过存 储介 质 转存 到 Ｐ Ｃ机 ， 进行 相关分析 。实验结果表 明该装置在实 际工作环境条件下 ， 保持 了良好 的测 量精度 ， 期运 行 的精度 可以达 长
到 １ 的设 计 要 求 。 ％
关键词 内燃机 车 中图法分类号
燃油消耗
油耗测量 文献标 志码
单片机 Ｂ
Ｕ ６ ． １ ２２ １ ；
近几年 ， 随着 经济的发展 ， 国能源消耗越来 我
越多， 因而对 能源 的节 约 利 用 和有 效 管 理 变得 具 有
重要 意义 。在 我 国铁 路 系统 ， 路 运 输 能耗 成 本 支 铁
命 长。该模块 内置 Ｔ ９３ ６６ Ｃ接 口型液 晶显 示控制
器 ， 与 ＭＣ 可 Ｕ单 片机直 接连 接 。该 液 晶显示屏 可通 过软件 设置 ， 示 多 行 多 个 数 据 ， 便 了机 车 上 多 显 方 个性 能参数 的显示 。该 液 晶屏设计 显示 示例 如 ２图
所示 。
图 １ 内燃机车油耗检测系统结构框图
抗干扰、 低功耗单片机 ， 令代码完全兼容传统 的 指 ８５ 单片机 ， ０１ 其结构包括 中央处理器 （ Ｐ 、 １ Ｃ Ｕ） ６Ｋ
字节 的程 序 存 储 器 （ ｌ ｈ 、３ ２字 节 的 数 据 存 储 Ｆａ ）４５ ｓ 器 （ Ｒ Ｍ） ３个 定 时 计 数 器 、 Ａ Ｔ 串 口、／ 接 ＳＡ 、 ＵＲ ＩＯ
到行车过程中机车的速度与里程信息 。
１ 系统总体设计
内燃 机 车 的燃 油 管 路 大多 是 小 口径 输 油 管 ， 燃 油 流量 大油耗 很小 ， 确 测 量 油耗 的根 本是 把 回油 精 管 路 的燃 油 流 量 进 行 高 精 度 测 量 ， 后 利 用 “ 量 然 流 差法 ” 到瞬 时油耗 Ｊ 得 。为 了进 一 步提 高 测量 精度
数 ， 且采 用 大 容 量 存 储 设 备 ， 得 数 据 存 储 量 问 并 使 题 有极 大提 高 ， 同时增 加 Ｇ Ｓ模块 可 以方便 的接 收 Ｐ
２１ 年 ９ １ ０１ 月 ９日收到 ， 月 １ １ Ｏ １日修改
ＳＣ ０ ５６ Ｄ单 片 机 是 宏 晶 科 技 推 出 的超 强 Ｔ ９ Ｃ １Ａ
出约 占运 输成 本总 支 出 的百 分 之二 十 ｊ铁 路 运 输 ， 仍 以 内燃 机车 占主 导 地位 ， 以 内燃 机 车 的燃 油 消 所 耗是 铁路 系统 运输成 本 的主要部 分 。 目前 ， 国 内燃 机 车 燃 油计 量 仍 然 主要 依 靠 燃 我 油箱 的油 位标 尺 肉眼 观测 ， 油 耗 测 量 数据 极 不 准 其 确 ， 国家 带 来 很 大 的经 济 损 失 。近 几 年 来 ， 些 给 一
第 １ １卷
第３ ６期
２１ 年 １ ０ １ ２月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖ０． １ Ｎｏ ３ Ｄｅ ．２ １ １１ ．６ ｃ ０１
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｌ７— １ １ （０ １ ３ — １３０ ６ １ ８５ ２ １ ６９ ０ —４ １
Ｓ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅ ｇ ｎ ｅｉ ｎ
和装置的可靠性 ， 应采用温度传感器对柴油机进出
油 管处进 行温 度补偿 。 该装 置将 实 时 采 集 的 机 车 油 量 数 据 进 行 计 算 处 理 ， 出所 需 的油 耗 ； 次 通 过 显 示 器 件 将 油 耗 得 其
数字油耗仪的出现使测量方法有了较大改进 ， 使得
机车 随车 油耗 实时 测量 得 以实 现 ， 是 目前 的相 关 但
化。
口、 门狗、 路 ｌ 位高速 Ａ 看 ８ ０ Ｄ转换器等模块 。
９０ １４
科
学
技
术
与
工
程
１ １卷
１ ４ 液晶显 示模块 ．
显 示器件 采用 Ｓ ２ ０２ Ａ标 准 图形 点 阵液 晶 ＭＧ ４ １８ 显示模 块 ， 采用 Ｃ Ｂ工艺制 作 ， 构稳 固 ， 用 寿 其 Ｏ 结 使
＠ ２ １ ＳｉＴ ｃ． ｎ ｒ． ０ ｃ． ｅｈＥ ｇｇ １
内燃机车实时 油耗检测 系统的设计与实现
陈鲁倩 陈坤 杰 逢 滨
（ 南京农业大学工学院 ， 南京 ２０ ３ ） １０ １
摘
要
为实现内燃机 车柴 油消耗 的精确测量 ， 提高内燃机 车燃 油计 量水平 ， 针对东风 ４型机 车 ， 计 了一种 以单片机为 核 设
大量和永久 的存储等问题 ， 还没有得到很好的发展 。 本文设计一种基 于单片机系统 的燃油数据 实 时计量装 置。该装 置功 能齐全 ， 成有 液晶显示 集
屏 ， 实 时显示 机车 行 车 过程 中必 要 的 油耗 相关 参 能
数据 以及一些机车相关的参数实时显示 ， 方便行车
人 员随 时进行查 看 和 监督 ； 后 该 装 置设 计 将 机 车 最 行 车过程 的大量 数 据 通过 存 储 器件 进 行 存储 ， 可 也 以通 过对 应 数 据 传 输 接 口将 数 据 转 存 到 上 位 机 电
脑 。该 系统 总设 计框 架如 图 １ 示 。 所 １ １ Ｓ Ｃ Ｏ ５ ６ 单片机 ． Ｔ ９ Ｃ １ ＡＤ
第一作者 简介 ： 陈鲁倩 （９６ ）女 ， １８一 ， 山东菏泽人 ， 士研究 生 ， 硕 研
究方 向： 嵌入式系统应用 。Ｅ ｍ ｉ ｃｅｌ ｉ ２ ０ ＠１６ ｃ 。 － ａ ： ｈｎ ｑ ｎ ０ ９ ２ ．ｏ ｌ ｕａ ｎ ｒ 通讯 作者简 介 ： 陈坤杰 （９ ３ ） 男 ， １６ ～ ， 教授 ， 究方 向： 电一 体 研 机
心的新型多功能随车油耗 实时检测 与存储装置 。该装置设 计有 内、 外双 向数据传 输窗 口， 并设 有传感器采 集装置 ， 时采 集 实 机车运行过程 中的油耗数据 ； 同时显示并存储 油耗和 与之相 关的机 车参数。最 后可以将存储 所得 的相 关数据通 过存 储介 质 转存 到 Ｐ Ｃ机 ， 进行 相关分析 。实验结果表 明该装置在实 际工作环境条件下 ， 保持 了良好 的测 量精度 ， 期运 行 的精度 可以达 长
到 １ 的设 计 要 求 。 ％
关键词 内燃机 车 中图法分类号
燃油消耗
油耗测量 文献标 志码
单片机 Ｂ
Ｕ ６ ． １ ２２ １ ；
近几年 ， 随着 经济的发展 ， 国能源消耗越来 我
越多， 因而对 能源 的节 约 利 用 和有 效 管 理 变得 具 有
重要 意义 。在 我 国铁 路 系统 ， 路 运 输 能耗 成 本 支 铁
命 长。该模块 内置 Ｔ ９３ ６６ Ｃ接 口型液 晶显 示控制
器 ， 与 ＭＣ 可 Ｕ单 片机直 接连 接 。该 液 晶显示屏 可通 过软件 设置 ， 示 多 行 多 个 数 据 ， 便 了机 车 上 多 显 方 个性 能参数 的显示 。该 液 晶屏设计 显示 示例 如 ２图
所示 。
图 １ 内燃机车油耗检测系统结构框图
抗干扰、 低功耗单片机 ， 令代码完全兼容传统 的 指 ８５ 单片机 ， ０１ 其结构包括 中央处理器 （ Ｐ 、 １ Ｃ Ｕ） ６Ｋ
字节 的程 序 存 储 器 （ ｌ ｈ 、３ ２字 节 的 数 据 存 储 Ｆａ ）４５ ｓ 器 （ Ｒ Ｍ） ３个 定 时 计 数 器 、 Ａ Ｔ 串 口、／ 接 ＳＡ 、 ＵＲ ＩＯ
到行车过程中机车的速度与里程信息 。
１ 系统总体设计
内燃 机 车 的燃 油 管 路 大多 是 小 口径 输 油 管 ， 燃 油 流量 大油耗 很小 ， 确 测 量 油耗 的根 本是 把 回油 精 管 路 的燃 油 流 量 进 行 高 精 度 测 量 ， 后 利 用 “ 量 然 流 差法 ” 到瞬 时油耗 Ｊ 得 。为 了进 一 步提 高 测量 精度
数 ， 且采 用 大 容 量 存 储 设 备 ， 得 数 据 存 储 量 问 并 使 题 有极 大提 高 ， 同时增 加 Ｇ Ｓ模块 可 以方便 的接 收 Ｐ
２１ 年 ９ １ ０１ 月 ９日收到 ， 月 １ １ Ｏ １日修改
ＳＣ ０ ５６ Ｄ单 片 机 是 宏 晶 科 技 推 出 的超 强 Ｔ ９ Ｃ １Ａ
出约 占运 输成 本总 支 出 的百 分 之二 十 ｊ铁 路 运 输 ， 仍 以 内燃 机车 占主 导 地位 ， 以 内燃 机 车 的燃 油 消 所 耗是 铁路 系统 运输成 本 的主要部 分 。 目前 ， 国 内燃 机 车 燃 油计 量 仍 然 主要 依 靠 燃 我 油箱 的油 位标 尺 肉眼 观测 ， 油 耗 测 量 数据 极 不 准 其 确 ， 国家 带 来 很 大 的经 济 损 失 。近 几 年 来 ， 些 给 一
第 １ １卷
第３ ６期
２１ 年 １ ０ １ ２月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖ０． １ Ｎｏ ３ Ｄｅ ．２ １ １１ ．６ ｃ ０１
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｌ７— １ １ （０ １ ３ — １３０ ６ １ ８５ ２ １ ６９ ０ —４ １
Ｓ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅ ｇ ｎ ｅｉ ｎ
和装置的可靠性 ， 应采用温度传感器对柴油机进出
油 管处进 行温 度补偿 。 该装 置将 实 时 采 集 的 机 车 油 量 数 据 进 行 计 算 处 理 ， 出所 需 的油 耗 ； 次 通 过 显 示 器 件 将 油 耗 得 其
数字油耗仪的出现使测量方法有了较大改进 ， 使得
机车 随车 油耗 实时 测量 得 以实 现 ， 是 目前 的相 关 但
化。
口、 门狗、 路 ｌ 位高速 Ａ 看 ８ ０ Ｄ转换器等模块 。
９０ １４
科
学
技
术
与
工
程
１ １卷
１ ４ 液晶显 示模块 ．
显 示器件 采用 Ｓ ２ ０２ Ａ标 准 图形 点 阵液 晶 ＭＧ ４ １８ 显示模 块 ， 采用 Ｃ Ｂ工艺制 作 ， 构稳 固 ， 用 寿 其 Ｏ 结 使
＠ ２ １ ＳｉＴ ｃ． ｎ ｒ． ０ ｃ． ｅｈＥ ｇｇ １
内燃机车实时 油耗检测 系统的设计与实现
陈鲁倩 陈坤 杰 逢 滨
（ 南京农业大学工学院 ， 南京 ２０ ３ ） １０ １
摘
要
为实现内燃机 车柴 油消耗 的精确测量 ， 提高内燃机 车燃 油计 量水平 ， 针对东风 ４型机 车 ， 计 了一种 以单片机为 核 设