信息工程毕业设计汽油型号识别Word下载.docx
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而且,随着汽油市场的开放,汽油的进货渠道不同,汽油的质量也有所不同,市场上出售的汽油辛烷值不确定,影响了消费者的利益,也会带来环境污染情况.
1.2测定方法介绍
为了减少不合格汽油对消费者的损害和减少对环境造成的污染，市场上出现了多种测量汽油型号的方法。
目前国内颁布并实施的辛烷值测定方法有：
GB/T5487-1995《汽油辛烷值测定法（研究法）》，GB/T503-1995《汽油辛烷值测定法（马达法）》，GB/T18339-2001《车用汽油辛烷值测定法（介电常数法）》，福建省除了这3种方法外还有气相色谱法测定辛烷值。
测定方法还有：
近红外光谱法、核磁共振波谱法、喇曼光谱法、拓扑指数法。
在现行国家标准GB17930-1999《车用无铅汽油》产品标准中，规定了汽油辛烷值的检测方法为GB/T5487-1995和GB/T503-19952种方法。
该2种方法均是模拟发动机工作原理的台架试验方法，而介电常数法及气相色谱法为分析比较法，但因种种原因仍然被用于检测车用汽油辛烷值。
GB/T5487-1995《汽油辛烷值测定方法（研究法）》测定辛烷值采用l套爆震试验装置。
包括l台连续可变化压缩比的单缸发动机、电子测爆器、辅助设备和仪表。
通过改变发动机的压缩比获得油品爆震强度，与参比燃料的标准爆震强度相比较，找到辛烷值与压缩比之间的特定关系从而得到辛烷值。
气相色谱法测定辛烷值是利用汽油中不同成分的沸点差异，通过气相色谱仪将汽油中的主要成分分离，然后对有关组分进一步分析确定其含量，分别与其纯烃的辛烷值依体积加和性得到辛烷值，也是物化分析法，气相色谱法测定的前提必须把汽油的主要组成一一分离，而且又要知道相对应的纯烃辛烷值，解决这2个方面问题具有相当难度。
GB/T18339-2001《车用汽油辛烷值测定法（介电常数法）》采用介电常数法原理测定车用汽油的辛烷值。
介电常数是2个电极之间放人某一电介质后，电容比真空时增大的倍数。
不同液体的介电常数不同，运用经验统计方法对大量试验数据进行处理比较后，归纳总结得到车用汽油介电常数与其辛烷值的对应关系，然后通过测定车用汽油的介电常数来确定其辛烷值，是一种物化分析方法，也是经验之法。
该方法的最大缺陷是介电常数值决定了辛烷值，而与汽油固有的抗爆特性无直接关系。
在本设计中我们采用的介电常数法来实现对汽油辛烷值的测量，从而检测出汽油的型号。
2方案设计
2.1系统设计方案论证
方案一：
近红外光谱法
汽油的近红外光谱对应与烃类分子中C—H键的伸展振动的倍频吸收，其光谱可分为两区：
短波近红外（700~1200nm），对应C—H振动吸收的二倍频或更高频；
长波近红外（1100—2500nm），对应C—H振动吸收的一倍频和组频。
近红外光谱法测定汽油辛烷值是通过测定标准样品的辛烷值及其近红外光谱数据，建立并校准模型，然后将未知样品的近红外光谱数据代入模型中，计算出其辛烷值。
傅立叶变换近红外分析汽油辛烷值。
长波近红外（1100～250Onm）进行汽油辛烷值的分析技术研究，由于汽油在长波近红外区的摩尔消光系数高，谱峰重叠少，远离可见区，因而不受颜色影响，信息量丰富，因此其信号质量好，该谱区的推广应用具有较好的前景，同时傅立叶变换近红外光谱仪的分辨率高，对于一些结构非常相近的物质也能分析（如清洁燃料中的烯烃和芳烃）；
同时由于其高波长准确度，能够实现不同仪器之间进行模型传递。
但是这种方法所要用到的实验仪器是我们不具备的，一般用于实验室测试研究的，而且研究起来比较麻烦，故不选用此种方法。
方案二：
气相色谱法
汽油辛烷值的大小与其组成有着密切的关系，但是由于汽油组成成分非常复杂，不可能测定出汽油中每一个组成单体烃的有效辛烷值，气相色谱法就是将大量的实验数据和汽油的组成相关联进行分析，根据结构和性质的相似性，对气相色谱分离的汽油组分进行分组，每一组都有自己的有效辛烷值，从而计算出汽油的辛烷值。
但是这种方法要测量出大量的数据，而且对于我们的研究而言不是很方便，也要耗费很多的时间，故不采用此种方法。
方案三：
介电常数测量法
汽油的组成成分非常复杂，它与原油的产地，加工工艺及汽油的调和都有和大的关系。
汽油辛烷值主要取决于汽油烃类的组成和烃分子的化学结构。
组成汽油的烃类主要是含5~10个C的烷烃，烯烃，环烷烃和芳香烃，每种组分的辛烷值是不同的。
研究表明，饱芳香烃和环烷烃的辛烷值和介电常数有一个大致的关系，辛烷值越大，介电常数也越大。
因此，利用传感器测定汽油的介电常数，即可得到汽油的辛烷值。
现采用电容电测的方法，以电容为传感器，以相对介电常数为相关变量，间接测定汽油辛烷值。
汽油是具有电气绝缘性能的液体混合物，粘度低、流动性好、挥发性强，这些特点为使用电容式传感器直接测量其相对介电常数创造了有利条件。
由电工学知识可知，平行板间的电容为：
C=ε0·
εr·
S／b
（1）
其中，ε0=8．85415×
10-12F／m为真空的介电常数；
εr为相对介电常数（在空气中εr0≈1）。
平行板电容式传感器在空气中的电容为：
C0=ε0·
εr0·
S／b
（2）
式中，S为平行板的面积；
b为平行板的间距。
同一传感器在汽油中的电容为：
εrn·
S／b（3）
于是有：
C／C0=εrn／εr0≈εrn
所以，汽油的相对介电常数εrn，约等于同一传感器以汽油为介质时的电容值C与以空气为介质的电容值C。
之比。
对同一品质的汽油，该比值为一常数。
于是，可以通过测定浸入待测油品中的电容传感器的电容值C来得到待测汽油的相对介电常数εrn。
通过大量实测数据，得出汽油的辛烷值Yn与其相对介电常数εrn之间存在着函数关系，即：
Yn=Y0一k·
εrn（4）
其中，k为斜率参数；
Y。
为截距参数。
这些参数需要根据实际环境在现场由试验标定设置。
电容传感器采用平行板电容器。
针对以上方案的对比，由于方案三具有具有低成本、操作简单等优点,因此本文选择该方案。
2.2芯片引脚及参数介绍
本设计采用单片机AT89S52为主控芯片，MAX038高频精密波形发生器作为整个电路的核心器件，产生高频方波。
由于MAX038产生的是高频信号，很难直接进行计数和相应的计算，这里选用两片74HC393进行分频，从而得到便于处理的方波信号。
同时，最终的汽油标号由液晶显示器1602显示出来。
AT89S52芯片介绍：
图1AT89S52引脚图
AT89S52的特性：
1.与MCS-51兼容。
2.8KBytes，Flash存储器，在线编程，可写1000次；
3.4.0-5.5V工作电压；
4.晶振：
0-33MHZ；
5.3层可编程加密；
6.自带256×
8bit，RAM
7.32个可编程I/O管脚；
8.3个16bit定时、计数器
9.8个中断源
10.全双工UART
11.具体休眠节电模式
12.节电模式中断唤醒
13.自带看门狗
AT89S52是低功耗，8位CMOS工艺处理器，具有8K在线可编程Flash存储器，片内Flash可多次编程，AT89S52是一个功能强大的处理器，可以为许多嵌入式应用提供高灵活性，高性价比的解决方案。
MAX038芯片引脚及参数介绍：
MAX038的工作频率范围为0.1Hz一20MHz；
输出波形可以是三角波、正弦波、锯齿波、方波和脉冲波；
频率和占空比独立调节；
占空比可变（15％一85％）；
具有低阻抗（0.1Ω）输出缓冲器和低失真（0.75％）正弦波。
MAX038的工作电压为+5V，其基本振荡器是一种通过恒定电流对电容C进行交替充放电的张弛振荡器，同时产生三角波和方波。
充放电电流由流入引脚IIN的电流来控制，由施加在引脚FADJ和引脚DADJ的电压来调节。
输出波形的占空比可以通过对引脚DADJ施加电压来控制。
在正常情况下，VDADJ=0V，占空比为50％。
VDADJ从+2.3V变到一2.3V时，占空比从15％变为85％，大概每伏特变化15％。
当VDADJ超过±
2.3V时，将使频率漂移，并引起不稳定。
调节引脚DADJ上的电压可以减少正弦波的失真。
未调整时（VDADJ=0V）的占空比为50％±
2％，若对VDADJ加一个小的调整电压（不大于100mV），则可以使波形准确对称，并使失真减到最小。
MAX038的输出频率由输入IIN引脚的电流、COSC引脚电容和FADJ引脚上的电压决定。
当VDADJ=0V时，输出频率F0=IIIN／C，则周期T。
=C／IIIN。
其中，IIIN为输入IIN引脚的电流（2A～750A），C为COSC所接的电容（10pF～200pF）。
当10μA≤IIIN≤400μA时，MAX038达到最佳工作性能。
所以，当需要固定频率时，取IIIN为100μA。
电容必须用短引线，尽量减小分布电容的影响。
在COSC引脚及其引线周围用一个接地平面来减小其它杂散信号的耦合。
图2MAX038管脚图
表1芯片MAX038引脚资料介绍
引脚
名称
功能
1
REF
2.50V带隙基准电压输出端
2、6、9、11、18
GND
地
3
A0
波形选择输入端，TTL／CMOS兼容
4
A1
波形选择输人端，TTL／CMOS兼容
5
COSC
外部电容连接端
7
DADJ
占空比调整输入端
8
FADJ
频率调整输入端
10
IIN
用于频率控制的电流输入端
12
PDO
相位检波器输出端。
如果不用相位检波器则接地
13
PDI
相位检波器基准时钟输入端。
14
SYNC
TTL／CMOS兼容的同步输出端，可由DGND至DV+间的电压作为基准。
可以用一个外部信号来同步内部的振荡器。
如果不用则开路
15
DGND
数字地。
让他开路使SYNC无效，或是SYNC不用
16
DV+
数字+5V电源。
如果SYNC不用则让他开路
17
V+
+5V电源
19
OUT
正弦波、方波或三角波输出端
20
V-
-5V电源
74HC393芯片引脚及参数介绍：
74HC393内含有两个独立的4位二进制异步计数器，每个计数器有时钟输入（CP），清除控制（CR）和计数输出（Q0-Q3）。
一个74HC393芯片可以将信号进行16分频，两片芯片级联可以将信号进行256分频。
具体分频情况如下：
Q0引脚输出的信号被2分频
Q1引脚输出的信号被4分频
Q2引脚输出的信号被8分频
Q3引脚输出的信号被16分频
图3芯片管脚图
表274HC393引脚：
1，13
1CP,2CP
时钟输入
2，12
1MR,2MR
异步控制复位输入
3，4，5，6
8，9，10，11
1Q0to1Q3
2Q0to2Q3
触发器输出
接地
VCC
电源
液晶显示器1602芯片引脚及资料介绍：
LCD（LiquidCrystalDisplay）是液晶显示器的缩写。
液晶显示器具有功耗低、抗干扰能力强等优点，因此被广泛应用在仪器仪表和控制系统中。
1602字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器。
显示的容量是2行16个字。
表31602采用标准的16脚接口,引脚如下：
地电源
2
VDD
5V正电源
VEE
V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度
RS
RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
R/W
RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据
6
E
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令
DB0
8位双向数据线
DB1
9
DB2
DB3
11
DB4
DB5
DB6
DB7
（IN）
背光型模块背光电源地
背光型模块背光电源+5V
表4LCD寄存器的选择:
操作
命令寄存器写入
忙标志和地址计数器读出
数据寄存器写入
数据寄存器读出
RS位和R/W引脚上的电平决定寄存器的选择，而DB7—DB0决定命令功能。
命令功能说明：
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
（说明：
1为高电平、0为低电平）
（1）清屏。
命令格式：
功能：
清除屏幕显示，并给地址计数器AC置“0”。
（2）返回。
X
置DDRAM（显示数据RAM）及显示RAM的地址为“0”，显示返回到原始位置。
（3）输入方式设置。
I/D
S
设置光标的移动方向，并指定整体显示是否移动。
其中：
I/D=1，为增量方式；
I/D=0，为减量方式。
如S=1，表示移位；
如S=0，表示不移位。
（4）显示开关控制。
D
C
B
D位控制整体显示的开与关，D=1，开显示；
D=0，则关显示。
C位控制光标的开与关，C=1，光标开；
C=0，则光标关。
B位控制光标处字符的闪烁，B=1，字符闪烁；
B=0，字符不闪烁。
（5）光标移位。
S/C
R/L
移动光标或整体显示，DDRAM中内容不变。
S/C=1时，显示移位；
S/C=0时，光标移位。
R/L=1时，向右移位，R/L=0时，向左移位。
（6）功能设置。
DL
N
F
DL位设置接口数据位数，DL=1为8位数据接口；
DL=0为4位数据接口。
N位设置显示行数，N=0单行显示；
N=1双行显示。
F位设置字形大小，F=1时为5*10点阵，F=0时为5*7点阵。
（7）CGRAM地址设置。
A
设置CGRAM（字符生成RAM）的地址，地址范围为0~63。
（8）DDRAM地址设置。
设置DDRAM的地址，地址范围为0~127。
（9）读忙标志BF及地址计数器。
BF
AC
BF位为忙标志。
BF=1，表示忙，此时LCM不能接收命令和数据；
BF=0，则表示LCM不忙，可以接收命令和数据。
AC位为地址计数器的值，范围是0~127。
（10）向CGRAM/DDRAM写数据。
DATA
将数据写入CGRAM或DDRAM中，应与CGRAM或DDRAM地址设置命令结合使用。
（11）从CGRAM/DDRAM中读数据。
从CGRAM或DDRAM中读出数据，应与CGRAM或DDRAM地址设置命令结合使用。
1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，如表1所示，这些字符有：
阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”
液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。
要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符。
图41602的内部显示地址
NE555芯片资料介绍：
NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉冲信号。
图5NE555引脚图
NE555的特点有：
1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。
其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。
2.它的操作电源电压范围极大，可与TTL、CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出准位及输入触发准位，均能与这些逻辑系列的高、低态组合。
3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。
4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。
表5芯片引脚介绍
Trigger
这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。
触发信号上缘电压须大于2/3
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