基于单片机的汽车自助加油控制系统设计（有完整资料）

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编号：

T1582410M

设计简介：

本设计是基于单片机的汽车自助加油控制系统设计，主要实现以下功能：

1、通过超声波可以检测油箱液位，液位低于阈值进行报警
2、通过按键开始和停止加油，设置油价和液位阈值
3、三种加油模式：定价加油，定量加油以及正常加油
4、开始加油时，水泵工作，通过流量传感器检测加油量
5、加油结束时，可以通过刷卡支付以及扫码支付
6、可以实现加油卡注册、注销以及卡充值功能
7、WiFi连接手机，可以传输数据（当前加油数据、液位以及金额总量），设置阈值和油价

电源： 5V
传感器：超声波模块（HC-SR04）、自动识别模块（RFID-RC522）、二维码扫码枪（EM2000X）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：继电器、直流电机（MX1508）
人机交互：独立按键

标签：STM32、OLED12864、EM2000X、HC-SR04、RFID-RC522、MX1508

题目扩展：基于单片机的智能饮水站系统设计、基于STM32的加油站设计、基于单片机智能无人加油站系统设计

一、主控部分

核心：STM32 单片机功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 超声波测距模块：检测汽车油箱内的液位高度
2. RFID 识别模块：支持刷卡支付、账户充值等操作
3. 水流量传感器模块：精确检测加油量数据
4. 扫码枪模块：用于扫码支付操作
5. 独立按键：用于切换系统界面、切换运行模式、设置油价、液位阈值、定价金额、充值金额，管理授权卡，启动加油及配网等操作
6. 供电电路：为整个汽车自助加油控制系统供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示油价、加油量、油箱液位、加油状态、消费费用及卡片操作等信息
2. 直流电机模块：模拟油箱的开关动作，配合加油流程控制
3. 继电器模块：实现信号屏蔽功能与防爆保护功能
4. WIFI 模块：连接腾讯云平台，上传并显示加油相关数据，支持远程设置各项参数阈值
5. 蜂鸣器报警模块：当油箱液位过高时，触发蜂鸣器报警提醒

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计的主要硬件包括 STM32F103C8T6 单片机最小系统、HC-SR04 超声波传感器、流量传感器、MX1508 电机驱动模块及配套水泵、RC-522 RFID 模块、按键模块、两个继电器、条形码扫码模块、WiFi 模块、显示屏、电源电路组件等。焊接流程先准备好电路板与各元器件，清洁焊盘后，先焊接单片机最小系统等核心元件，再依次焊接传感器、驱动模块、通信模块等外设，最后焊接电源接口与指示灯等辅助元件，每焊完一部分需检查焊点是否牢固、有无短路。注意事项包括焊接前确认元器件型号与极性，避免焊错；焊接时控制好电烙铁温度与焊接时间，防止烫坏元器件或电路板；对于引脚密集的芯片，可先焊对角固定，再逐脚焊接以防连锡；传感器等精密元件需轻拿轻放，避免机械损坏；焊接完成后全面检查电路连接，确保无虚焊、短路后再通电测试，防止因电路问题损坏元器件。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 显示功能测试

该设计的显示系统围绕自助加油功能构建多场景交互界面。界面 0 作为基础显示，呈现油价、实时加油量、油箱当前液位及加油状态（如待机、加油中、暂停等），是用户操作时的核心信息窗口；界面 1 用于油价设置，方便管理人员调整油品价格；界面 2 聚焦液位阈值设定，可配置油箱液位的警戒范围，保障加油安全；界面 3、4 分别对应加油油量、定价金额设置，满足定量加油、按金额加油等不同需求；界面 5、6 则围绕加油卡管理，实现卡片的添加 / 删除、充值操作，覆盖从加油参数配置到支付管理的全流程功能，通过多界面协同，支撑自助加油系统的便捷使用与灵活管控。显示功能测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 显示功能测试图

5.3 按键功能测试

该设计的按键系统通过 7 个按键实现多场景交互控制。按键 1 主要用于界面切换或触发支付功能；按键 2 在不同界面承担递增调节作用，如界面 0 切换加油模式，界面 1 使油价增加 0.1，界面 2 让液位阈值加 1，界面 3 使加油量加 1，界面 4 让定价金额加 1，界面 5 用于添加或删除卡片，界面 6 使充值金额加 10；按键 3 主要负责递减调节或相关操作切换，如界面 0 控制加油启停或支付，界面 1 使油价减 0.1，界面 2 让液位阈值减 1，界面 3 使加油量减 1，界面 4 让定价金额减 1，界面 5 切换卡号，界面 6 减少充值金额；按键 4 用于进入或退出充值金额模式，也可触发支付；按键 5 负责启动配网功能；按键 6 控制信号屏蔽状态的切换；按键 7 实现防爆功能的切换，各按键协同配合，满足系统在不同界面和场景下的操作需求。按键功能测试功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 按键功能测试图

5.4 付款功能测试

系统每 500ms 定时获取油箱液位数据并实时结算当前加油量。串口用于接收商品条形码信息，当系统处于结算界面时，串口 1 专门接收扫码数据：若扫码验证为有效付款信息，付款成功后自动清屏并结束当前流程；若扫码数据无效，则在界面显示 “无效付款码” 提示，同时继续保持当前加油量的计算状态，确保数据记录的连续性与操作的准确性。付款功能测试如下图 5-4 所示：

图 5-4 付款功能测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件介绍如图 6-1 所示：

图 6-1 软件介绍图

6.2 阈值设置功能测试

在不同界面下，按键 2 和按键 3 承担阈值设置相关功能，按键 2 可实现递增调节，像界面 1 使油价增加 0.1、界面 2 让液位阈值加 1 等；按键 3 负责递减调节，例如界面 1 使油价减 0.1、界面 2 让液位阈值减 1 等，二者协同配合来完成系统各相关阈值的调节操作。阈值设置功能测试图如下图 6-2 所示。

图 6-2 阈值设置功能测试图

6.3 付款功能测试

该加油系统中，加油结束后，显示屏会显示加油费用，并提示请刷卡或扫码支付。系统设置按键模拟 RFID 支付与按键模拟扫码支付两种方式，使用者通过相应按键操作，即可完成加油付款流程，实现便捷的支付体验。付款功能测试功能如下图 6-3 所示：

图 6-3 付款功能测试图