基于单片机的加油站加油机显示控制系统设计_电路方案

1 基于单片机的加油站加油机显示控制系统设计

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1.1 设计背景与研究意义

随着加油站信息化和自动化水平的不断提高，传统依赖人工读数和人工计算的加油方式已经难以满足现代加油站对效率、准确性和安全性的要求。特别是在中小型加油站中，设备成本、系统可靠性以及操作简便性是系统设计时必须重点考虑的因素。基于单片机的加油机显示控制系统，凭借其成本低、可靠性高、可扩展性强等优点，成为一种非常适合中小型加油站应用的解决方案。

本系统以单片机为核心控制单元，通过对显示模块、按键输入模块、LED指示模块以及加油过程逻辑的统一管理，实现对加油信息的实时显示、加油量与费用的精确计算以及加油过程的安全提示。系统能够实时显示不同油号的单价和当前加油总费用，支持用户设置加油总量并选择油号，具有清零与复位功能，整体控制逻辑清晰，操作流程简单，具有较高的实用价值和推广意义。

2 系统功能设计与工作原理

2.1 系统总体功能概述

本加油站加油机显示控制系统主要完成加油信息显示、加油过程控制和用户交互三大核心功能。系统在上电后完成初始化，显示各类汽油的单价信息，等待用户通过按键进行油号选择和加油量设置。当用户启动加油后，系统按照固定速率进行加油量累计，并实时计算费用，通过显示屏动态显示当前加油量和费用。在加油完成后，通过LED指示灯闪烁提示用户，同时支持复位与清零操作，为下一次加油做好准备。

2.2 油价显示功能

系统能够在显示屏上实时显示92号、95号和98号汽油的单价。单价信息可以在程序中预先设定，也可通过扩展接口实现后期修改。通过清晰直观的显示，用户在加油前即可明确不同油号的价格信息，从而做出合理选择。

2.3 加油量设置与油号选择功能

系统支持用户通过按键设置本次加油的目标油量，最大支持500升。用户可以通过加减按键调整加油量，并通过油号选择按键在92号、95号和98号汽油之间切换。单片机实时记录用户的输入信息，并在显示屏上同步显示，确保设置过程直观、准确。

2.4 加油过程控制与费用计算功能

在用户启动加油后，系统按照固定速率0.1L/s进行加油量累计。单片机通过定时器中断实现对加油时间的精确控制，并根据已加油量和所选油号的单价，实时计算当前加油费用。计算结果不断刷新显示，使用户能够随时掌握加油进度和费用情况。

2.5 加油完成提示与安全提醒功能

当加油量达到用户设定的目标值后，系统自动停止加油，并控制LED指示灯进行闪烁提示，提醒用户加油已完成。这种可视化提示方式能够有效避免加油结束后用户未及时察觉的情况，提高加油过程的安全性。

2.6 复位与清零功能

系统具备复位和清零功能，操作员可以在一次加油结束后，通过按键快速清除本次加油数据，使系统恢复到初始状态，方便进行下一轮加油作业，提高整体工作效率。

3 系统硬件电路设计

3.1 单片机最小系统模块

单片机是整个加油机显示控制系统的核心。最小系统主要由电源电路、时钟电路和复位电路组成。电源电路为单片机提供稳定的工作电压，确保系统长期稳定运行；时钟电路为单片机提供统一的时间基准，保证程序执行的准确性；复位电路用于系统上电初始化或异常情况下的系统恢复，确保程序从已知状态开始运行。

3.2 显示模块电路设计

显示模块用于显示油价信息、加油量和加油费用，是人机交互的重要组成部分。常用的显示器件包括字符型液晶显示屏或图形液晶显示屏。单片机通过并行或串行接口与显示模块进行通信，定期刷新显示内容，使用户能够实时获取加油相关信息。

3.3 按键输入模块电路设计

按键模块用于实现油号选择、加油量设置、启动加油以及复位清零等操作。每个按键通过限流电阻与单片机的输入端口相连，单片机通过扫描或中断方式检测按键状态，从而识别用户的操作指令。

3.4 LED指示灯模块电路设计

LED指示灯模块主要用于加油完成提示和系统状态指示。单片机通过GPIO口控制LED的亮灭和闪烁频率。在加油完成时，LED以闪烁方式提醒用户，增强系统的可视化效果。

3.5 定时与计量相关电路模块

虽然本系统中的加油速率是通过软件逻辑模拟实现，但定时器模块在其中起到关键作用。单片机内部定时器通过精确定时中断，为加油量累加和费用计算提供可靠的时间基准，确保计量的准确性。

4 系统软件程序设计

4.1 软件设计总体思路

系统软件采用模块化设计思想，将显示、按键处理、加油控制、费用计算和指示控制等功能分别封装成独立的程序模块。主程序负责系统初始化和任务调度，各功能模块在主循环或定时中断的控制下协同工作，使系统运行逻辑清晰、维护方便。

4.2 主程序控制模块

主程序负责完成系统初始化，并在循环中不断调用各功能模块，实现系统的整体控制。

void main(void)
{
    System_Init();
    while(1)
    {
        Key_Scan();
        Display_Update();
        Fuel_Control();
    }
}

4.3 显示控制程序模块

显示控制模块根据系统当前状态，动态刷新显示内容，包括油价、设定加油量、已加油量和当前费用。

void Display_Update(void)
{
    LCD_ShowPrice(oil_type);
    LCD_ShowVolume(current_volume);
    LCD_ShowCost(current_cost);
}

4.4 按键处理程序模块

按键处理模块用于识别用户输入，实现油号切换、加油量调整以及启动和复位操作。

void Key_Scan(void)
{
    if(Key_Oil_Select())
        oil_type = Next_Oil_Type();
    if(Key_Add())
        target_volume++;
    if(Key_Sub())
        target_volume--;
    if(Key_Start())
        start_flag = 1;
}

4.5 加油控制与计量程序模块

该模块是系统的核心功能模块，通过定时器实现0.1L/s的加油速率，并实时累加加油量。

void Fuel_Control(void)
{
    if(start_flag)
    {
        current_volume += 0.1;
        current_cost = current_volume * oil_price[oil_type];
        if(current_volume >= target_volume)
        {
            start_flag = 0;
            LED_Flash();
        }
    }
}

4.6 费用计算程序模块

费用计算模块根据当前加油量和所选油号单价进行实时计算，并将结果传递给显示模块。

float Calculate_Cost(float volume, float price)
{
    return volume * price;
}

4.7 复位与清零程序模块

复位模块用于在加油完成后清除数据，使系统恢复初始状态。

void System_Reset(void)
{
    current_volume = 0;
    current_cost = 0;
    target_volume = 0;
}

5 系统运行过程分析与总结

本基于单片机的加油站加油机显示控制系统，通过合理的硬件模块划分和清晰的软件结构设计，实现了油价显示、加油量控制、费用实时计算以及加油完成提示等功能。系统在运行过程中逻辑清楚、响应及时，能够有效满足中小型加油站对加油机显示与控制的基本需求。通过该系统的设计与实现，不仅提高了加油过程的自动化和准确性，也为后续功能扩展和系统升级提供了良好的基础。

基于单片机的加油站加油机显示控制系统设计