基于单片机的加油站加油机显示控制系统设计

基于单片机的加油站加油机显示控制系统设计
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系统功能概述

现代加油站为了实现更高的自动化水平，需要具备精准的加油计量、实时的油号价格显示、便捷的人机交互以及完善的加油完成指示功能。本系统基于单片机设计，实现对加油站三种不同油号（92、95、98）的单价显示、实时加油量控制、费用计算、LED 加油完成提醒以及多功能按键输入操作。系统采用定时控制加油流速（0.1L/s），并根据油价自动计算加油费用，适用于中小型加油站终端控制设备的开发教学与产品原型验证。

整套系统功能逻辑清晰，包含加油总量设定、油号选择、实时加油数据展示、费用累计、加油完成提醒与清零复位等功能。系统硬件采用单片机作为核心，通过 LCD 显示屏对各种参数进行呈现，通过按键进行输入控制，并通过 LED 灯提示加油完成，整体结构紧凑、使用便捷，可扩展性强。

系统功能详细说明

3.1 油号价格显示功能

系统启动后，显示屏实时显示三种油号（92/95/98）的单价，如：
- 92号：7.3 元/L
- 95号：8.0 元/L
- 98号：8.9 元/L
  油价可以写入程序或通过按键设定，便于系统更新油价策略。
3.2 加油总量设定功能（最大 500L）

用户可通过按键设定本次加油量，例如输入 45L。系统校验输入是否超出上限（500L），若超量则提示错误。设定完成后用户选择油号，随后可启动加油过程。

3.3 固定速率加油（0.1L/s）

系统通过定时器模拟加油过程，以每秒增加 0.1L 的速率累积加油量，并实时刷新：
- 已加油量（单位 L）
- 当前费用（= 单价 × 已加油量）
加油过程的真实感增强，同时加油速率可根据程序预设进行调整（例如演示时加速）。

3.4 加油完成 LED 闪烁提醒功能

当累计加油量达到设定总量时：
- 系统自动停止加油
- LED 指示灯开始闪烁
- 显示屏提示"加油完成"信息
提醒用户及时结束加油动作，避免操作延误。

3.5 系统复位/清零功能

系统含两个重要按键：
- 清零键：清除当前加油量与费用，不影响油号与价格设置
- 复位键：将系统恢复至初始状态（油量、价格、选择全部恢复默认）
此功能使设备能快速进入下一轮加油流程，减少等待时间。

3.6 操作逻辑简洁

用户只需简单的按键操作即可完成加油设置与执行：
复制代码
```
输入加油量 → 选择油号 → 启动加油 → 等待完成 → 清零或复位
```
智能控制让操作流程符合加油站工作人员的使用习惯。

电路设计

智能加油机系统硬件主要由单片机核心电路、按键输入模块、LCD 显示模块、LED 提示模块和定时加油控制模块组成。

4.1 单片机最小系统模块

单片机作为系统的核心处理器，负责：
- 加油量定时累加
- 油号价格读取与计算
- 显示屏数据刷新
- 按键输入判断
- LED 控制
  系统使用定时器作为模拟加油的核心，通过每 1 秒进入中断累加 0.1L 实现加油逻辑。
4.2 按键输入模块

按键包括：
- 加油量增加/减少键
- 油号选择键
- 启动加油键
- 清零键
- 复位键
按键采用常规独立按键结构，由上拉电阻与 MCU 端口组成，软件进行消抖。

4.3 显示模块（LCD1602 或 OLED）

用于实时显示：
- 油号价格（92 / 95 / 98）
- 已加油数量
- 已产生费用
- 已设定加油总量
  显示器采用 4 位并口或 I2C 通信连接，刷新数据延迟低、显示清晰。
4.4 LED 加油完成提示模块

一个 LED 指示加油完成状态：
- 平时关闭
- 加油完成后闪烁
控制方式：定时闪烁（如 200ms 周期闪烁）可通过定时器实现。

4.5 定时模拟加油模块

使用定时器（如 TIMER0）每 1 秒进入一次中断，加油量加 0.1L。

为演示方便，可将频率提高，如每 100ms 累加 0.1L。

程序设计

程序设计采用模块化结构，逻辑分明，包括初始化模块、按键处理模块、油号选择模块、加油流程模块、价格计算模块、LED 提示模块与显示刷新模块等。

5.1 主程序结构

c 复制代码

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

主循环不断调用各功能模块保持系统实时运行。

5.2 按键扫描模块

c 复制代码

void Key_Scan() {
    if(Key_AddPressed()) setVolume += 1;  
    if(Key_SubPressed()) setVolume -= 1;
    if(setVolume > 500) setVolume = 500;
    if(setVolume < 0) setVolume = 0;

    if(Key_SelectOil()) {
        oilType++;
        if(oilType > 3) oilType = 1;
    }

    if(Key_Start()) start_flag = 1;
    if(Key_Clear()) clear_flag = 1;
    if(Key_Reset()) reset_flag = 1;
}

按键输入用于设置加油量与油号操作。

5.3 加油处理模块（核心）

c 复制代码

void Fuel_Process() {
    if(reset_flag) {
        totalFuel = 0;
        totalPrice = 0;
        setVolume = 0;
        start_flag = 0;
        reset_flag = 0;
        return;
    }

    if(clear_flag) {
        totalFuel = 0;
        totalPrice = 0;
        clear_flag = 0;
    }

    if(start_flag && totalFuel < setVolume) {
        if(timer_tick) {
            totalFuel += 0.1;
            totalPrice = totalFuel * oilPrice[oilType];
            timer_tick = 0;
        }
    }

    if(totalFuel >= setVolume) {
        finish_flag = 1;
    }
}

通过 timer_tick 实现加油定时累加。

5.4 定时器中断模块（每秒加 0.1L）

c 复制代码

void Timer_ISR() interrupt 1 {
    timer_cnt++;
    if(timer_cnt >= 10) {   // 如每100ms加一次
        timer_cnt = 0;
        timer_tick = 1;
    }
}

可根据演示需求修改周期。

5.5 LED 控制模块

c 复制代码

void LED_Control() {
    if(finish_flag) {
        LED = ~LED;  // 闪烁
    } else {
        LED = 0;
    }
}

加油未完成 LED 熄灭，加油完成时闪烁。

5.6 LCD 显示模块

c 复制代码

void Display_Update() {
    LCD_Clear();
    LCD_Print("92:");
    LCD_PrintNum(oilPrice[1]);
    LCD_Print(" 95:");
    LCD_PrintNum(oilPrice[2]);
    LCD_Print(" 98:");
    LCD_PrintNum(oilPrice[3]);

    LCD_SetCursor(1,0);
    LCD_Print("Set:");
    LCD_PrintNum(setVolume);
    LCD_Print(" L");

    LCD_SetCursor(2,0);
    LCD_Print("Fuel:");
    LCD_PrintFloat(totalFuel);

    LCD_SetCursor(3,0);
    LCD_Print("Price:");
    LCD_PrintFloat(totalPrice);
}

总结

本设计完成了一套基于单片机的加油站加油机显示控制系统，包含油号价格显示、加油量设定、定时加油、实时费用计算、LED 完成提醒及复位/清零功能。系统采用状态机控制流程，逻辑清晰、操作方便，并能够通过修改定时器周期实现演示加速。

系统可进一步扩展为实际加油机的控制终端，通过加入流量计、油泵驱动、通讯单元等模块，实现真实商业用途，也适合作为嵌入式课程设计与工程研发的典型实践案例。