一、引言

當前，能源已成為制約很多國家發展的瓶頸，特別是廣大發展中國家，能源緊缺現象逐步凸現，世界各國對石油資源的爭奪不斷加劇，甚至引發局部戰爭;作為最大的發展中國家，我國必須在實現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象。傳統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。而該系統的優點： 1、精確定量加油 2、節約人力 3、節約時間 4、安全可靠 5、體積小 6、成本低廉;可有效避免傳統加油方式的缺點。

二、工作原理

本論文所設計的精確加油系統是在傳統加油管上安裝智能測控系統而構成的，該測控系統主要由PIC單片機、IC卡、計量電路、電控系統以及油路控制閥、漏電檢測與報警電路系統等組成。 當用戶將含有油量(以加密數值形式表示)的IC卡插入表內時，控制閥在電控系統控制下開通油路。飛機每用一個計量單位，計量電路便發出一組等周期計量脈沖序列，該脈沖序列如經電控系統判定為有效，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，只有當特殊事件發生時控制閥才從接通態變為關閉態。

三、硬件規劃

精確加油系統由低功耗單片機(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。硬件系統總體規劃如下圖所示：

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、易使用等特點，目前已在儀器儀表、工業自動化、計算機通訊以及民用產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作為電路系統的控制核心。該單片機在靜態時處于低功耗睡眠狀態，功耗小于3uA。當接收到計量脈沖或有IC卡操作時，單片機由睡眠態轉為工作狀態。在本系統中，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進行數據通訊，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、數據保密性好、抗干擾能力強、操作速度快等突出優點，近年來在世界范圍內得到廣泛應用。本系統采用符合ISO7816國際標準的IC卡，用于可靠存儲用戶密鑰、油量、用油記錄等關鍵數據。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下長期可靠存儲系統內重要數據，工作壽命可達106次。當用戶卡插入系統時，卡內密碼、卡號、油量及用戶用油記錄等關鍵數據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及其任意組合。

5、電源電壓監測電路

系統采用S80751芯片進行電壓實時監測，當系統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腳變為低電平，單片機檢測到該信號后，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，再通過一單穩態觸發器電路產生如圖 (b)所示波形，低電平保持時間t可由單穩態觸發器進行調整設定。在本系統中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，當系統出現異常時，能自動進行掉電保護和系統復位。

圖 (a)電路原理圖

圖 (b)波形圖

四、系統軟件設計

系統軟件采用PIC16C5X精簡指令集編寫。軟件設計緊密結合精確加油系統的工作原理，充分體現了對PIC單片機對信息讀寫、卡類型判斷、計量信號判斷與數據處理、電壓監測、電源保護和漏電監測及報警的實時控制功能。系統流程框圖如圖所示。

五、結束語

經過調試，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，實現對IC卡中任意位置的讀寫，其中讀寫的起始地址、讀寫數據的個數以及數據內容可以在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中，還可以應用到部隊和地方與油料相關的所有系統中，雖然其具體應用到與油料相關的系統中還要根據具體環境和需要做進一步的規劃和改進，但是其基本的應用價值已得到體現，希望其優良的性能能夠為部隊和地方的油料資源管理作出貢獻。同時如果該系統能應用于地方加油站，就能大大簡化加油站人力、物力，實現精確加油，避免浪費現象，為節約能源和提高效率做出貢獻。
責任編輯；zl