替代燃料发动机性能试验台转速信号采集系统的设计毕业论文

 2021-04-20 10:04

摘 要

本文介绍了一种替代燃料发动机性能试验台转速信号采集系统,该系统的设计是基于LM2917、PIC18F4580单片机、VC 显示,实现了转速的实时采集、数据处理、显示。PIC18F4580是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有体积小,兼容性强,灵活性高等一系列优点,广泛应用于各种电控系统中,对各种可能造成的电控系统失效的故障都能准确及时地检测,并且可以进行单片机的在线程序设计,而不需要仿真器,使得转速信号采集的计算机设计成本大大降低并提高了设计的效率。

发动机转速信号采集系统是根据发动机转速传感器的输出信号,经过信号处理电路的处理并由计算机采集、计算后输出给相应的车辆控制系统。本文研究汽车发动机转速信号采集、测量系统的原理,给出了其测量方案,并设计了电路部分。本设计方案在发动机转速测量中获得了较好的应用,有一定的实用推广价值。

运用LM2917芯片的AD转换功能,将转速传感器收集到的频率信号转换成电压信号,建立AD转换的电压值与发动机转速间的对应关系,利用RS232通信使LM2917与HMI形成数据通讯,并运用相应的程序软件实时的将发动机转速直观的显示在人机界面上,可以准确的了解到汽车的工作状况。

关键词: 单片机;转速测量;LM2917;PIC18F4580 AD转换

Abstract

This article presents a performance of alternative fuel engine test stand speed signal acquisition system, the system's design is based on LM2917, PIC18F4580 microcontroller, VC shows, to achieve the speed of real-time acquisition, data processing, display. PIC18F4580 is a low power, high performance CMOS8 bit microcontrollers, with small size, compatibility, flexibility, high series is widely used in various electronic control systems, various electronic control system may cause Failure can be accurate and timely fault detection, and can be online programming microcontroller without the need emulator, so speed signal acquisition greatly reduce the cost of computer design and improved the design efficiency.

Engine speed signal acquisition system is based on engine speed sensor output signal, after signal processing circuit processing by the computer collection, calculations and output to the appropriate vehicle control system. In this paper, automobile engine speed signal acquisition, measurement system principles, gives the measurement program, and the design of the circuit parts. The design of the engine speed to get a better measurement of the application, there are some practical promotional value.

Using LM2917 chip AD conversion, the wheel speed sensors to collect the frequency signal into voltage signal, the establishment of AD conversion with the vehicle wheel speed voltage corresponding relationship between the use of RS232 communications enable the formation of LM2917 data communication with the HMI, and the use of The corresponding software will auto wheel speed real-time visual display of the man-machine interface, you can accurately understand the working conditions of vehicles.

Keywords: microcontroller; speed measurement; LM2917; PIC18F4580 AD conversion

目 录

前 言 1

1 绪 论 2

1.1 汽车电控系统的发展历史简介 2

1.2 汽车电控的现状及发展趋势 2

2 发动机转速信号采集系统 5

2.1发动机转速信号在汽车电控中的作用 5

2.2 发动机转速传感器 5

2.2.1 电磁式转速传感器 5

2.2.2 霍尔效应式传感器 6

2.3 发动机转速信号的处理 7

2.4 转速信号测量原理 8

2.4.1 频率法 8

2.4.2 周期法 9

2.4.3 多倍周期法 10

2.5误差和精度分析 11

2.5.1 频率法测量误差分析 11

2.5.2 周期法测量误差分析 11

2.5.3 多倍周期法测量误差分析 12

3 发动机试验台转速测量电路设计 13

3.1 F-V 变换 13

3.1.1 F-V 变换芯片LM2917 13

3.1.2 原理图设计 15

3.2 方波型电路 16

3.2.1 方波测量的特点 16

3.2.2 方波处理的元件 17

3.2.3 硬件电路原理图设计 17

3.2.4 整体硬件电路图设计 18

4 转速采集下位机测量软件的设计 20

4.1 下位机PIC18F4580单片机介绍 20

4.1.1 PIC18F4580单片机结构特点 21

4.1.2 本设计所用的功能模块 24

4.2 测量软件程序设计 25

4.2.1 所用的编程软件介绍 25

4.2.2 频率法的程序设计 25

4.2.3 AD转换程序设计 26

5 上位机通讯及界面 28

5.1 用RS232与上位机进行数据通讯 28

5.2 上位机VC 显示界面(人机界面) 30

5.2.1 基于VC串口通信的方法 30

5.2.2 控件MSComm 31

5.2.3 上位机程序设计 35

5.3 实验验证图 36

结 论 37

致 谢 38

参考文献 39

附 录 40

附录一 40

附录二 43

前 言

一、 设计目的和意义

随着汽车工业的发展,对石油燃料的要求越来越多,而石油燃料属于不可再生的能源,用量越大价格越高,世界范围内汽车用燃料的价格上涨非常明显,给用车人与国民经济造成越来越大的压力,同时,大量石油燃料的使用,给世界的环境也带来了巨大的影响,各国目前对车辆的排放问题越来越重视,相关的发规也越来越严厉,给汽车制造业也带来了巨大的挑战。目前,替代燃料的研究非常广泛。所谓代用燃料,是指能够取代或部分取代当前内燃机传统燃料(汽油、柴油、煤油)的燃料。就代用燃料种类来说可以分为两类:一是液体燃料,主要有醇类(甲醇、乙醇)、生物柴油等。二是气体燃料,主要有天然气、液化石油气、二甲醚等。就代用燃料的实际使用来说,首先要求内燃机的发动机本身不做大的改动即可使用,其次应有足够的资源,生产、运输、使用和保管比较安全、方便。此外,不会因为使用代用燃料而使发动机的动力性、经济性、排放性、耐久性有所降低。

二、 设计依据

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