众所周知，汽车上运动部件的润滑是决定汽车运行工况和部件使用寿命的一个极其重要的因素。如果运动部件得不到及时和适当的润滑就会被磨损坏，导致汽车无法正常工作；而润滑供油过量也会产生附加热量，造成污染和浪费。实验证明，周期定量供油，既可得到很好的润滑又不会产生污染和浪费。传统的手动润滑无法满足这个要求，因此设计了单片机集中润滑系统。

      1 智能控制器优点

      集中润滑系统由控制器、润滑泵、分油器、软管、电源接线等组成[1-3].本文完成的是系统控制器部分设计。目前市场上的控制器有两种，一种是由分列元件组成的控制器，其缺点是：(1)润滑工作时间和休止时间固定，用户不能根据车辆的工作环境和状态调节供油量。(2)采用电容记忆，数据记忆时间短暂且容易丢失；另一种是由单片机构成的智能控制器，其优点是：(1)系统润滑的工作时间和休止时间可调，用户可根据汽车的不同润滑要求自主设定。(2)采用铁电存储器，数据存储记忆时间长，且掉电后不丢失。

      2 硬件设计

      硬件框图如图1所示，它由CPU、键盘、显示器、报警器、晶振、存储器、电源、继电器、压力开关等九部分组成。

      2．1 单片机

      核心器件单片机选用PHILIPS公司的P87LPC768[4]，它是一种80C51改进型CPU，有WDT(看门狗)、12C总线、LED驱动输出、模拟比较器、8位A／D转换器、PWM(脉冲宽度调制器)、上电复位检测、欠压复位检测等功能，20引脚封装，可以在宽范围的性能要求下实现高集成度、低成本的解决方案，指令执行速度为标准80C51 MCU的两倍。单片机本身的可靠性即电磁兼容特性很好，而且继承了PHILIPS半导体的低功耗特性，工作温度范围为-40℃～85℃(工业级)。P87LPC768在系统中的应用如图2所示。

      其中：

      (1)PO．1～P0．4接键盘电路，采用独立结构键盘。四个按键分别为设置键、计数增加键、位选择键和运行键，用来设定润滑工作时间和休止时间。

      (2)P1．1(RXD)和P1．0(TXD)是显示数据串行输出端和时钟输出端。P0．7是74LS164的选择位。显示电路包括四片74LS164D(8位串入并出的移位寄存器)，作为显示接口驱动三个数码管和四个发光管。三个数码管用于显示键盘设置的时间的个位、十位、百位，四个发光管用于显示系统状态：休息、工作、设置和运行。

      (3)P0．0接报警指示灯，P0．5接蜂鸣器控制电路，在系统出现故障时发出声光报警。

      (4)P1．7接压力信号电路，信号来自外部压力开关，当管路里面压力低时压力开关断开，当压力高时压力开关闭合。

      (5)P1．6接电机控制，通过三极管导通或截止来控制继电器。

      (6)P1．4～P1．2口连接铁电存储器FM24CL04，使用I2C串行总线与主机通信。FM24CL04用来存储键盘设定的润滑工作时间和休止时间，并且可以记忆剩余时间。

      (7)VDD接+5V电源。该+5V电源是通过电压转换芯片MC34063将车载12V电源进行转换而
得来。

      2．2 FM24CL04铁电存储器

      FM24CL04是Ramtron公司推出的的低功耗4KB新型非易失性存储器，串行方式工作，8引脚SOIC封装，工作电压范围为2．7～3．3V，与工业标准的串行EEPROM兼容，但是工作电流只有75μA，比EEPROM低13倍，而编程速度远远比EEPROM快，极大延长了电池寿命，缩短了编程时间。它的写入周期可高达100亿次，数据可保存10年。

      FM24CI04用来存储键盘设定的工作时间和休止时间以及当前剩余的工作时间和休止时间，中途停机则CPU将数据自动保存，下次启动时存储器中数据为掉电前数据，对休止时间进行累计，以免因休止时间过长而造成润滑不足。铁电存储器的应用电路如图3所示。

      2．3 键盘和显示电路

      显示电路主要由四片74LS164D驱动三个8段LED显示器和四个发光二极管。74CL164D的A、B两脚短接作为串行数据输入端，串行输入信号来自CPU的RXD端，CPU的TXD脚输出时钟脉冲，四片74LS164D以前一片并行输出最高位Q8连至后一片的A、B脚的方式串联连接，且共用一个时钟。显示电路如图4所示。

      键盘采用独立结构，电路如图5所示。键盘操作方法如下：(1)按下设置键S1，发光管D1亮，表示系统正处于设置状态，同时若发光管D2亮表示设置的是休止时间，若发光管D3亮，表示设置的是工作时间。设置好休止时间(或者工作时间)后，按下运行键S4表示确定。再按一次设置键S1，则设置工作时间(或者休止时间)，然后按S4键确定。(2)选择键S3可以选择设置的是LED数码管的个位、十位、百位。连续按此键，三个数码管逐次点亮。

      (3)选择好数码管的某位，连续按下增加键S2，数码管循环显示0～9。

      (4)设置好时间，按下运行键S4，发光管D4点亮，表示系统开始进入运行状态。在系统运行中，任何时间按下设置键，系统将停止运行而进入设置状态。

      2.4 硬件抗干扰设计[5]

      抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。本系统采用的抗干扰措施有：

      (1)继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。

      (2)单片机的I／O口与噪声源间加光耦隔离。

      (3)把干扰源(电机、继电器)远离敏感元件(单片机)。

      (4)对单片机使用电源监控及看门狗电路，可大幅提高整个电路的抗干扰性能。

      3 软件设计

      智能控制器程序采用汇编语言编写，主程序流程图如图6所示。

      工作过程说明：控制器设置的两次休止时间间隔最长为999分钟，工作时间最长为999秒。存储器中休止时间每分钟自动减1，工作时间每秒钟自动减1。系统的主要功能控制是由TO中断服务程序确定，如图7所示。

      润滑前后都需检测油路压力是否正常，不正常则蜂鸣器报警，提醒驾驶员排除障碍。障碍排除后，重新上电，系统开始工作。

      4 道路试验结果

      按照本文的设计方法已经制造出控制器样机，并将样机安装到桑塔纳汽车上进行了为期三个月的道路试验。通过试验，对不满足要求的软件和硬件进行了改进，最终样机试验达到了预期的效果：在汽车连续行驶的过程中，控制器控制润滑准确可靠，通过显示器，系统休止剩余时间和工作时间一目了然。当汽车停止后，剩余的休止时间保存在存储器中，汽车再次启动后，显示器中显示的是存储器中剩余休止时间，并开始累计计时。

      试验表明，底盘集中润滑系统的智能控制器运行准确，能实现预期的设计要求，大大提高了车辆部件的使用寿命和行车安全，而且控制简单灵活，适用范围广，比以往旧的控制器有很大的优越性，因此智能控制器在汽车底盘润滑系统的应用中必将取代传统的控制器。