【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文） 題 目： 基于單片機(jī)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 的 控制 與檢測(cè)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 所 屬 系： 自動(dòng)化技術(shù)系 班 級(jí)： 電子 0913班 摘 要 本 設(shè)計(jì) 主要介紹 基于單片機(jī) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的 控制 與檢測(cè)系統(tǒng) 。具有 溫度檢測(cè)，扭矩檢測(cè)，氣壓檢測(cè)，輸出保護(hù)， 電子點(diǎn)火，電子噴油，剎車 ， 報(bào)警等功能。 具有 精確的電子點(diǎn)火 功能 ，能 實(shí)現(xiàn)噴油量的控 制， 遇到緊急情況 具有 智能剎車 功能 ， 能 檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度，轉(zhuǎn)速，扭矩 ，實(shí)現(xiàn)及時(shí)控制 。 能檢測(cè)系統(tǒng)在工作時(shí)出現(xiàn)的壓力過大，溫度過高，轉(zhuǎn)速過快 ，具 有保護(hù)功能并能報(bào)警。此 設(shè)計(jì) 是以 MC68HC908GP32 單片機(jī) 為核心 的 控制器 ，采用 K 型溫度傳感器和鉑電阻溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)測(cè)溫功能。 此 設(shè)計(jì) 采用低功耗元器件，具有節(jié)能環(huán)保， 測(cè)量精度高 ， 可靠性高 ，穩(wěn)定性高 。 關(guān)鍵詞 傳感器 單片機(jī) 電子點(diǎn)火 電 子 噴 油 剎車 發(fā)動(dòng)機(jī) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 1 前言 ............................................................................... 1 2 整體方案 ........................................................................... 1 基于單片機(jī)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制與檢測(cè)系統(tǒng)模塊 ....................................... 1 轉(zhuǎn)速傳感器 ....................................................................... 2 爆震傳感器 ....................................................................... 2 節(jié)氣門開度傳感器 ................................................................. 3 溫度傳感器 ....................................................................... 3 壓力傳感器 ....................................................................... 4 單片機(jī) ........................................................................... 4 電子點(diǎn)火 ......................................................................... 5 電子噴油 ......................................................................... 6 剎車制動(dòng) ........................................................................ 6 負(fù)荷特性控制機(jī)構(gòu) ................................................................ 7 輔助電源模塊 .................................................................... 7 3 單元電路的設(shè)計(jì) ..................................................................... 8 溫度調(diào)理電路 ..................................................................... 8 剎車制動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ............................................................... 9 大氣壓力調(diào)理電路的設(shè)計(jì) ........................................................... 9 單片機(jī)的設(shè)計(jì) .................................................................... 11 電子點(diǎn)火電路的設(shè)計(jì) .............................................................. 13 輔助電源模塊的設(shè)計(jì) .............................................................. 13 扭矩 轉(zhuǎn)速 油耗調(diào)理電路的設(shè)計(jì) .................................................... 14 輸出保護(hù)電路的設(shè)計(jì) .............................................................. 14 電噴電路中閥值比較電路的設(shè)計(jì) .................................................... 14 電噴電路中執(zhí)行器控制電路的設(shè)計(jì) ................................................. 15 轉(zhuǎn)速油門控制電路的設(shè)計(jì) ......................................................... 15 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) ................................................................. 16 4 結(jié)論 .............................................................................. 16 參考文獻(xiàn) ............................................................................ 16 致謝 ................................................................................ 17 1 1 前言 汽車工業(yè)作為現(xiàn)代工業(yè)的一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展水平的標(biāo)志。近年來隨著人們的生活水平的不斷提高，人們對(duì)汽車的需求量也日益提高，發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的核心部件，除了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制造工藝改進(jìn)外還要對(duì)其性能做一個(gè)檢測(cè)。 保證發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性。 另外隨著電子和自動(dòng)化技術(shù)的不斷革新，發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，具體地表現(xiàn)為測(cè)試設(shè)備功能越來越強(qiáng)大，集成度高，使發(fā)動(dòng)機(jī)的某些性能指標(biāo)測(cè)量手段得到改進(jìn)。在此基礎(chǔ)之上引進(jìn)單片機(jī)控制技術(shù)，把單片機(jī)與測(cè)量設(shè) 備相連，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)量與控制 。隨著汽車工業(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，在現(xiàn)代汽車上，電子技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。今天的汽車已經(jīng)逐步進(jìn)入了電腦控制的時(shí)代。國(guó)外專家預(yù)測(cè)未來 3～ 5 年內(nèi)汽車上裝用的電子裝置成本將占汽車整車成本的 25%以上，汽車將由單純的機(jī)械產(chǎn)品向高級(jí)的機(jī)電一體化產(chǎn)品方向發(fā)展，成為所謂的“電子汽車”在現(xiàn)代汽車上，機(jī)械式或機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)已趨于淘汰，電控燃油噴射裝置因其性能優(yōu)越而得到了日益普及。電子噴油裝置可以自動(dòng)地保證發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)，使其在輸出一定功率的條件下最大限度地節(jié)油和凈化空氣。經(jīng)過 實(shí)驗(yàn)并修正得到發(fā)動(dòng)機(jī)最佳工況時(shí)的供油控制規(guī)律、事先把這些客觀規(guī)律編成程序存在微機(jī)的存儲(chǔ)器中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，根據(jù)各傳感器測(cè)得的空氣流量、排氣管中含氧量、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及工作溫度等參數(shù)，按預(yù)先編好的運(yùn)算程序進(jìn)行運(yùn)算、然后和內(nèi)存中的最佳工況的參數(shù)進(jìn)行比較和判斷再調(diào)整供油量。這樣就能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于最優(yōu)工作條件下運(yùn)行，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能得到提高。由于汽車電子控制系統(tǒng)的多樣化，使其所需要的傳感器種類和數(shù)量不斷增加。為此，研制新型、高精度、高可靠性和低成本的傳感器是十分必要的。未來的智能化集成傳感器，不僅 要能提供用于模擬和處理的信號(hào)，而且還能對(duì)信號(hào)作放大和處理。同時(shí)，它還能自動(dòng)進(jìn)行時(shí)漂、溫漂和非線性的自校正，具有較強(qiáng)的抵抗外部電磁干擾的能力，保證傳感器信號(hào)的質(zhì)量不受影響，即使在特別嚴(yán)酷的使用條件下仍能保持較高的精度。它還具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，從而免受機(jī)械特性的影響。微處理機(jī)的出現(xiàn)給汽車儀表帶來了革命性的變化，世界汽車工業(yè)的微處理機(jī)用量激增，由從前單一的儀器逐步發(fā)展為多用途、智能化儀表，不但可以很精確地把汽車上所有的待測(cè)量都檢測(cè)出來，分別顯示和打印需要的結(jié)果，而且還有運(yùn)算、判斷、預(yù)測(cè)和引導(dǎo)等功能。如可 監(jiān)視汽車各大部件的工作情況，還可以對(duì)蓄電池電壓、輪胎氣壓、車速等檢測(cè)量的高低限量進(jìn)行報(bào)警。微處理機(jī)將更廣泛地應(yīng)用于安全、環(huán)保、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、速度控制和故障診斷中。汽車智能化相關(guān)的技術(shù)問題已受到汽車制造商們的高度重視。其主要技術(shù)中“自動(dòng)駕駛儀”的構(gòu)想必將依賴于電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)。智能交通系統(tǒng)（ ITS）的開發(fā)將與電子、衛(wèi)星定位等多個(gè)交叉學(xué)科相結(jié)合，它能根據(jù)駕駛員提供的目標(biāo)資料，向駕駛員提供距離最短而且能繞開車輛密度相對(duì)集中處的最佳行駛路線。它裝有電子地圖，可以顯示出前方道路、并采用衛(wèi)星導(dǎo)航。從全球定位衛(wèi)星獲取沿途天 氣、車流量、交通事故、交通堵塞等各種情況，自動(dòng)篩選出最 佳行車路線。未來的某天，路上行駛的都會(huì)是由計(jì)算機(jī)控制的智能汽車， 汽車電子技術(shù)未來將實(shí)現(xiàn)整車控制。 2 整體方案 基于單片機(jī)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制與檢測(cè)系統(tǒng)模塊 在圖 1 中包含轉(zhuǎn)速傳感器，爆震傳感器，節(jié)氣門開度傳感器，溫度傳感器，氣壓傳感器，油耗儀，水溫油溫報(bào)警保護(hù)，波形調(diào)理電路，單片機(jī)，電子點(diǎn)火，電噴電路，剎車電路。此電路由各個(gè)傳感器的檢測(cè)信號(hào)，通過轉(zhuǎn)換把信號(hào)傳給單片機(jī)，用單片機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)電子點(diǎn)火， 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 電噴，以及剎車。整個(gè)系統(tǒng)采集和控制的都是模擬量，爆震傳感 器，節(jié)氣門傳感器，溫度傳感器，氣壓傳感器直接送入外圍信號(hào)調(diào)理電路。油耗信號(hào)送入油耗儀。轉(zhuǎn)速，扭矩信號(hào)送入控制器。所采集的轉(zhuǎn)速，扭矩參數(shù)從控制器中取得。轉(zhuǎn)速，扭矩，油耗模擬電壓值 010V 經(jīng)外圍信號(hào)調(diào)理電路后為 05V，進(jìn)單片機(jī)的 A/D轉(zhuǎn)換。其他信號(hào)經(jīng)外圍信號(hào)調(diào)理電路后為 05V，進(jìn)單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換。單片機(jī)處理后來進(jìn)行控制。如發(fā)生緊急情況可以實(shí)現(xiàn)急停，另外有保護(hù)電路， 配套的控制器有轉(zhuǎn)速，油門輸入輸出信號(hào)口， 為單片機(jī)采集控制創(chuàng)造條件。 圖 1 基于單片機(jī)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制與檢 測(cè)系統(tǒng)模塊 轉(zhuǎn)速傳感器 介紹最常見的一種轉(zhuǎn)速傳感器電磁式轉(zhuǎn)速傳感器。傳感器的結(jié)構(gòu)它由永磁體，極軸和感應(yīng)線圈等組成。極軸頭部結(jié)構(gòu)有鑿式和柱式兩種。齒圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒頂和齒隙交替對(duì)向極軸。在齒圈旋轉(zhuǎn)過程中，感應(yīng)線圈內(nèi)部的磁通量交替變化從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此信號(hào)通過感應(yīng)線圈末端的電纜輸入控制器。當(dāng)齒圈的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率也變化。 它由電纜，永磁體，外殼，感應(yīng)線圈，極軸，齒圈組成。 爆震傳感器 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)因點(diǎn)火時(shí)間提前過度（點(diǎn)火提前角）、發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、溫度及燃料的質(zhì)量等影響，會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)爆 震。發(fā)生爆震時(shí)，由于氣體燃燒在活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)之前，輕者產(chǎn)生噪音及降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，重者會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械部件。為了防止爆震的產(chǎn)生，爆震傳感器是不可缺少的重要部件，以便通過電子控制系統(tǒng)去調(diào)整點(diǎn)火提前時(shí)間。 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆震時(shí)，爆震傳感器把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)電壓送至 控制器 。 控制器 根據(jù)其內(nèi)部事先儲(chǔ)存的點(diǎn)火及其他數(shù)據(jù)，及時(shí)計(jì)算修正點(diǎn)火提前角，去調(diào)整點(diǎn)火時(shí)間，防轉(zhuǎn)速傳感器 爆震傳感器 節(jié)氣門開度傳感器 溫度傳感器 外 圍 信 號(hào) 調(diào)