一、引言

當前，能源已成為制約很多國家發(fā)展的瓶頸，特別是廣大發(fā)展中國家，能源緊缺現(xiàn)象逐步凸現(xiàn)，世界各國對石油資源的爭奪不斷加劇，甚至引發(fā)局部戰(zhàn)爭;作為最大的發(fā)展中國家，我國必須在實現(xiàn)能源來源多元化的同時，加強對已有資源的有效管理和使用，杜絕浪費和無效流失現(xiàn)象。傳統(tǒng)的人工加油的方式由于受人的影響較大，不僅加油量誤差較大，且容易造成少加、錯加、加冒等人為差錯。而該系統(tǒng)的優(yōu)點： 1、精確定量加油 2、節(jié)約人力 3、節(jié)約時間 4、安全可靠 5、體積小 6、成本低廉;可有效避免傳統(tǒng)加油方式的缺點。

二、工作原理

本論文所設計的精確加油系統(tǒng)是在傳統(tǒng)加油管上安裝智能測控系統(tǒng)而構(gòu)成的，該測控系統(tǒng)主要由PIC單片機、IC卡、計量電路、電控系統(tǒng)以及油路控制閥、漏電檢測與報警電路系統(tǒng)等組成。 當用戶將含有油量(以加密數(shù)值形式表示)的IC卡插入表內(nèi)時，控制閥在電控系統(tǒng)控制下開通油路。飛機每用一個計量單位，計量電路便發(fā)出一組等周期計量脈沖序列，該脈沖序列如經(jīng)電控系統(tǒng)判定為有效，即可以從油量中減去一個計量單位，并通過液晶模塊顯示表內(nèi)剩余油量。當剩余油量為零時，控制閥自動關閉，油路即被切斷，此時須重新持卡充值。在正常情況下控制閥處于接通態(tài)，只有當特殊事件發(fā)生時控制閥才從接通態(tài)變?yōu)殛P閉態(tài)。

三、硬件規(guī)劃

精確加油系統(tǒng)由低功耗單片機(PIC16C57)、IC卡讀寫控制電路、EEPROM存儲電路、液晶顯示、電源電壓監(jiān)測電路、電源保護電路、漏電檢測及報警電路等組成。硬件系統(tǒng)總體規(guī)劃如下圖所示：

1、 PIC單片機及電路組成

PIC單片機是MicroChip公司近年來推出的新型單片機系列。它采用先進的RISC技術，具有低價格、低功耗、高性能、全靜態(tài)、易使用等特點，目前已在儀器儀表、工業(yè)自動化、計算機通訊以及民用產(chǎn)品等領域得到廣泛應用。本設計中采用了PIC系列中的主流型號PIC16C57作為電路系統(tǒng)的控制核心。該單片機在靜態(tài)時處于低功耗睡眠狀態(tài)，功耗小于3uA。當接收到計量脈沖或有IC卡操作時，單片機由睡眠態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)。在本系統(tǒng)中，單片機通過C5、C6口以I2C總線方式對IC卡進行讀寫操作，以模擬I2C方式與存儲器IC2進行數(shù)據(jù)通訊，并通過B2、B4口分別獲取實時電池電壓及電源保護信號，通過輸出口B6、B7控制電控閥動作，通過輸出口A0、A1驅(qū)動漢字液晶模塊。

2、IC卡及讀寫電路

IC卡由于具有存儲容量大、數(shù)據(jù)保密性好、抗干擾能力強、操作速度快等突出優(yōu)點，近年來在世界范圍內(nèi)得到廣泛應用。本系統(tǒng)采用符合ISO7816國際標準的IC卡，用于可靠存儲用戶密鑰、油量、用油記錄等關鍵數(shù)據(jù)。單片機通過IC卡讀寫電路完成對IC卡信息的讀寫，本讀寫電路在卡口保護、輔助偽卡識別、確保準確安全讀寫IC卡信息等方面都進行了精心而合理的設計。

3、EEPROM存儲電路

EEPROM存儲器IC2采用24LC02B芯片，該芯片可以在無電源狀態(tài)下長期可靠存儲系統(tǒng)內(nèi)重要數(shù)據(jù)，工作壽命可達106次。當用戶卡插入系統(tǒng)時，卡內(nèi)密碼、卡號、油量及用戶用油記錄等關鍵數(shù)據(jù)將以密文形式存儲在24LC02B芯片中。

4、液晶顯示

液晶顯示電路采用PHILIP標準I2C通訊塊制作，可漢字顯示欠壓、充值、關閥、卡誤和油量五種信息狀態(tài)及其任意組合。

5、電源電壓監(jiān)測電路

系統(tǒng)采用S80751芯片進行電壓實時監(jiān)測，當系統(tǒng)電池電壓在正常值時，S80751的輸出1腳為高電平;當電池電壓低于保護值時，該芯片的1腳變?yōu)榈碗娖剑瑔纹瑱C檢測到該信號后，即控制液晶模塊顯示欠壓，以提醒用戶更換電池。

6、電源保護電路

為有效保護系統(tǒng)電源，本電路可對電池盒位置進行高靈敏檢測。當電池盒被拉開時，保護電路輸出低電平，單片機監(jiān)測該信號后，即控制閥門使其關斷。直到電池安裝好并將電池盒推入表內(nèi)正常位置時，單片機才會再次控制閥門使重新開閥供油。

7、漏電檢測及報警電路

由于電控系統(tǒng)工作場合復雜，因此需具備漏電檢測與報警功能。漏電檢測由漏電檢測線圈的輸出經(jīng)整形后輸入到RC6口，電路原理圖如圖 (a)所示。當漏電流超過一定閾值時，比較器輸出低電平，否則保持高電平，再通過一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路產(chǎn)生如圖 (b)所示波形，低電平保持時間t可由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行調(diào)整設定。在本系統(tǒng)中t為10ms，由于PIC16C57沒有中斷功能，因此程序中必須每隔一定時間(小于10ms)對RC6口進行查詢，以檢測是否漏電，一旦檢測到RC6變低，經(jīng)過確認后進行報警，同時關閉控制閥。PIC16C57本身具有看門狗定時器，當系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，能自動進行掉電保護和系統(tǒng)復位。

圖 (a)電路原理圖

　　圖 (b)波形圖

　　四、系統(tǒng)軟件設計

五、結(jié)束語

經(jīng)過調(diào)試，本設計能夠在脫離在線仿真器的情況下，上電后獨立的運行程序，并能在PC機軟件的控制下，實現(xiàn)對IC卡中任意位置的讀寫，其中讀寫的起始地址、讀寫數(shù)據(jù)的個數(shù)以及數(shù)據(jù)內(nèi)容可以在PC機端輸入或選擇。 本設計硬件電路簡單，功能齊全，加油精確定量，安全可靠且體積小、成本低廉，是加強部隊油料管理的絕佳選擇。

最后需要指出的是，本設計不僅可以用于飛機加油系統(tǒng)中，還可以應用到部隊和地方與油料相關的所有系統(tǒng)中，雖然其具體應用到與油料相關的系統(tǒng)中還要根據(jù)具體環(huán)境和需要做進一步的規(guī)劃和改進，但是其基本的應用價值已得到體現(xiàn)，希望其優(yōu)良的性能能夠為部隊和地方的油料資源管理作出貢獻。同時如果該系統(tǒng)能應用于地方加油站，就能大大簡化加油站人力、物力，實現(xiàn)精確加油，避免浪費現(xiàn)象，為節(jié)約能源和提高效率做出貢獻。