大学生方程赛车控制系统设计毕业设计

本 科 毕 业 设 计（论文） 大学生方程赛车控制系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 The Design of Students Equation Car Control System （理工类）： 江苏科技大学 毕业论文（设计）任务书 学 院：  张家港校区   专 业： 机械电子工程 学 号：   姓 名： 指导教师：     职 称： 教 授 毕业设计（论文）题目：大学生方程赛车控制系统设计 一、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等） 方程式赛车是赛车的一种，指车的长度、宽度、重量、发动机以及轮胎等都是按照一定的规则设计制造的赛车，其准确性及复杂程度如同一个数学方程式，故称为方程式赛车。大学生方程式赛车是一种由大学生自己设计制造，并在加速、制动、操控性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车。 设计要求：针对赛车整车总布置、造型、车架、人机工程、悬架、转向、制动、动力传动和控制系统等设计、仿真分析与建模。 结构基本要求是： 开轮/开舱 使用排量不超过610cc的汽油机 安装内径20mm的进气限流阀 轴距不小于1525mm（60英寸） 轮辋不小于8英寸 必须能够同时抱死全部四个车轮 悬架行程不小于50.8mm（2英寸） 满足安全和结构强度要求 结构要点 1) 转向系统(包括方向盘、转向柱、转向拉杆等) 2) 悬架系统(包括弹簧、减振器、连杆等) 3) 车架和车身(包括车架结构、车身材料、成形过程以及装配焊接等) 4) 系统安全保障(包括燃油系统、防火材料、驾驶员保护装置等) 二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等） 1）完成电路系统的图纸设计； 2）设计说明书不少于12000字； 3）翻译英文不少于3000字； 4）小论文一篇（不少于3500字）。 三、完成日期及进度 自2011年3月1日起至2011年6月5日止 进度安排： 3.1~3.10， 搜集资料 3.11~3.31 完成英文翻译，写综合报告 4.1~4.15 开题报告 4.16~4.30 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 论证，总体设计 5.4~5.22 详细设计 5.22~5.28 设计说明书 5.28~6.4 审查、修改、必须提交论文。 6.5 答辩 四、同组设计者（若无则留空）： 房慧琪 五、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）： [1] 李志丰. FSAE赛车发动机进气系统改进设计及流场特性分析[D]. 湖南大学， 2010，(01) [2] 林秉华. 最新汽车设计实用手册. 黑龙江：2005年第一版 [3] 王建华. 电气工程师手册. 北京：机械工业出版社，2006第三版 [4] 成大先. 机械设计手册（1-5册）. 北京：化学工业出版社，2008第五版 [5] 李理光. 大学生方程式汽车大赛赛事手册. 上海：上海交通大学出版社，2010年第一版 [6] 肖凡. 什么叫方程式赛车与世界大赛?[J]. 小型内燃机， 1991， (05) [7] 杨建军. CAN总线技术在汽车中的应用[J]. 上海汽车，2007（06） [8] 谢正光，基于CAN总线的汽车虚拟仪表系统研究与设计[D]. 南京航空航天大学，2008年 [9] http：//www.chinafsae.org/ 系(教研室)主任： （签章） 年 月 日 学院主管领导： （签章） 年 月 日 注：1、如页面不够可加附页 2、以上一～五项由指导教师填写 摘 要 能源和环保是当今世界与汽车有关两大热点话题。FSAE赛车的发展趋势是动力更好、操纵更方便、行驶更安全、结构轻量化、成本最小化，并且更重要的是节能、环保，FSAE赛车的研制发展必然要适应这一发展方向。FSAE赛车也是一种典型的机、电、液一体化产品。 电气控制系统是FSAE赛车很重要的一个组成部分，同时也是整车系统中不可缺少的一部分。其中包括电源，仪表，信号指示灯，点火系统等几个大的部分。一个配合良好，工作正常，运行稳定的电路系统是使赛车正常运行的重要保障。所以研究和制作一个简洁，实用，稳定的整车电器系统是很有必要的。汽车上的电控系统主要有：电子燃油喷射系统（EFI）、电控点火装置(ESA)、废气再循环控制(EGR)、怠速控制(ISC)、制动防抱死系统（ABS）、防滑控制系统(ASR)、电子控制悬架系统(ASS)、电子控制自动变速器(AT)、电子助力转向(EPS)、巡航控制系统(CCS)等。 FSAE赛车电控系统主要由传感器、电子控制中枢(ECU)、驱动器和控制程序软件等组成，大体可以分为发动机电子控制系统、底盘综合控制系统、车身电子安全系统，信息通讯系统四个部分。 随着电子技术、计算机技术和信息技术的应用与发展，FSAE赛车电控技术往提高控制精度、控制范围、智能化、网络化等方面发展。 FSAE赛车电控时代已经来临，并且随着微机、电子技术的不断完善以及材料工业的蓬勃发展，再加上控制理论的不断完善成熟，电控系统的发展有望得到更大的突破。 关键字：FSAE赛车；汽车电控系统；传感器 Abstract Energy and environmental protection are the two major world vehicle-related hot topics. FSAE car better trend is the driving force, manipulation easier, safer driving, structural lightweight, cost minimization, and more importantly, energy saving, environmental protection, FSAE car research development must adapt to this development. FSAE car is a typical mechanical, electrical, fluid integration products. FSAE car electrical control system is a very important part of the vehicle is also an integral part of the system. Including power, instrumentation, signal lights, ignition system, and several other major parts. One with the good working and stable operation of the circuit system is important to guarantee the normal operation of the car. Therefore, research and produce a simple， practical and stable vehicle electrical system is necessary. Electronic control system on the car are: electronic fuel injection system (EFI), electric ignition device (ESA)， control of exhaust gas recirculation (EGR), Idle Speed ​​Control (ISC), anti-lock braking system (ABS), anti- slip control system (ASR), electronic control suspension system (ASS), electronically controlled automatic transmission (AT), electronic power steering (EPS), cruise control system (CCS) and so on. FSAE car electronic control system consists of sensors, electronic control center (ECU)， software drivers and control procedures etc. can be roughly divided into the engine electronic control systems, integrated chassis control systems, body electronics security systems， information and communication systems of four parts. As electronic technology, computer technology and information technology application and development, FSAE car electronic control technology to improve control accuracy, control， intelligence, networking and other aspects of development. FSAE car electronic control time has come, and with the computer and electronic technology continues to improve, and the rapid development of industrial materials, coupled with the maturity of control theory of continuous improvement, the development of electronic control system is expected to be a bigger breakthrough. Key words: FSAE Car; Electronic Control Condition; Electronic Control Further 目录 1第一章 绪论 11.1引言 21.2研究的内容、意义及现状 31.3控制系统的发展过程及方向 5第二章 电控系统方案拟定 52. 1 FSAE电控系统功能及工作过程 62.2 FSAE电控系统方案确定 92.3 FSAE方程赛车电控系统框架设计 92.3.1 FSAE赛车主要电器部件布置匹配设计 112.3.2 电控系统框图设计 12第三章 FSAE赛车数字仪表电路设计 123.1 硬件电路框架设计 123.1.1 单片机选型 123.1.2 仪表硬件电路原理 133.2 仪表硬件主要模块化设计与实现 133.2.1车速传感器及信号处理电路 143.2.2油量传感器及信号处理电路 143.2.3 LED显示电路设计 143.2.4电源电路设计 153.2.5车速、转速表控制系统流程 163.3 FSAE赛车仪表测量原理与软件设计 163.3.1转速测量原理 163.3.2 误差分析 173.3.3 车速测量原理 173.3.4 车速误差分析 173.3.5软件算法 183.4 FSAE赛车仪表电控原理图 19第四章 FSAE赛车刹车防抱制动系统电控设计 194.1 刹车防抱制动系统（ABS）概述 194.1.1 ABS基本原理 204.1.2 ABS的功用 204.1.3 ABS组成 224.2 FSAE赛车ABS电控系统设计 224.2.1 FSAE赛车ABS系统框架设计 224.2.2 FSAE赛车ABS电控系统设计 254.3 汽车车辆仿真模块 254.3.1 车轮受力仿真模块 254.3.2 液压制动系统的仿真模块 264.3.3 滑移率计算仿真模块 264.3.4 1/4车辆仿真模块 274.4 基于PID控制的ABS系统仿真分析 274.4.1 PID控制方式 294.4.2 PID调节器参数的整定 294.4.3 PID控制算法仿真 32第五章 发动机电控设计 325.1发动机简介 335.2发动机电控系统设计 335.2.1电控系统组成 335.2.2传感器与主控芯片的选型 385.2.3电控系统原理图设计 385.2.4发动机电控系统的关键代码的编写 41总 结 42致 谢 43参考文献 第一章 绪论 1.1引言 Formula SAE（简称FSAE），是由各国SAE，即汽车工程师协会举办的面向在读或毕业7个月以内的本科生或研究生举办的一项学生方程式赛车比赛，要求在一年的时间内制造出一辆在加速、刹车、操控性方面有优异的表现并且足够稳定耐久，能够成功完成规则中列举的所有项目业余休闲赛车。自1981年创办以来，FSAE已发展成为每年由7个国家举办的9场赛事所组成，并有数百支来自全球顶级高校的车队参与的青年工程师盛会。 　　SAE方程式（Formula SAE）系列赛源于1978年。第一次比赛于1979年在美国波斯顿举行，13支队伍中有11支完赛。当时的规则是制作一台5马力的木制赛车。SAE方程式（Formula SAE）系列赛将挑战本科生、研究生团队构思、设计与制造小型具有越野性能的方程式赛车的能力。为给车队最大的设计弹性和自我表达创意和想象力的空间，在整车设计方面将会限制很少。赛前车队通常用8至12个月组的时间设计、建造、测试和准备赛车。在与来自世界各地的大学代表队的比较中，赛事给了车队证明和展示其创造力和工程技术能力的机会。 为了达到比赛的目的、学生可以把自己假想设计人员。某一制造公司聘请他们为其设计、制造和论证一辆用来评估该公司某一量产项目的原型车。预期的销售市场是周末业余汽车比赛。因此，该车必须在加速，制动和操控性能方面表现出色。该车必须成本低廉、易于维修、可靠性好。此外，考虑到市场销售的因素，该车需美观、舒适，零部件也需要有通用性。制造企业计划每天生产四辆该型车， 并要求原型车实际耗资应低于2.5万美元（该规则09年已经取消）。设计小组受到的挑战是设计和组装一辆满足各种要求的车。各个设计环节将作为竞赛比较和评判的内容。 电气控制系统是FSAE赛车很重要的一个组成部分。也是整车系统中不可缺少的一部分。其中包括电源，仪表，信号指示灯，点火系统等几个大的部分。一个配合良好，工作正常，运行稳定的电路系统是使赛车正常运行的重要保障。所以研究和制作一个简洁，实用，稳定的整车电器系统是很有必要的。 1.2研究的内容、意义及现状 （1）研究的内容 方程赛车电控系统是一个非常复杂的控制系统，包括发动机电控系统，数字仪表控制系统和紧急控制系统三部分。其中发动机电控系统又包涵起动系统、点火系统和燃油喷射系统。每一个部分都是用一块单片机控制的结构模块。最后基于CAN总线将各个模块连接组成一个整体电路图。每一个模块又是基于传感器，单片机和执行电路的选择和连接。 （2）研究的意义 作为一次简单的方程式比赛，中国汽车工程协会给予每个参赛学校的要求还是不低的。将本届大学生方程式大赛定义为由各个大学车队的本科生和研究生构想、设计、制造一辆小型方程式赛车，赛车应在加速、刹车、操控性方面有优异表现并且足够稳定耐久，能够成功完成规则中列举的所有项目并参加比赛，项目的目标是由学生构思、设计、制造一辆小型方程式赛车。通过该项目重点考察和培养参与学生的只是水平、创造力和想象力。在这样一项具有非常意义的工程项目中，使参与学生获得宝贵的实践经验，同时提供给他们一个专注于团队工作的机会，锻炼合作、、沟通技巧，培养团队精神。项目通过自主设计与创新，找出自己在在设计过程中存在的问题及其原因，以及各个因素所占比重，对这些因素进行优化处理，从而得出提高的几个关键点等问题进行深入探讨，逐步培养自己分析、设计以及动手能力的全面发展。 （3）研究现状 大学生方程赛车在国外研究已经基本处于成熟阶段，研究成果也相当的先进。中国FSAE项目起步较晚，目前国内有湖南大学、上海交通大学、同济大学、厦门理工拥有车队和车辆，吉林大学、北京理工大学、清华大学和天津大学等在筹建中。其中湖南大学于2007年6月和2008年6月，交通大学于今年6月分别参加美国加利福尼亚站比赛。同济大学和厦门理工于2008年完成赛车的试制，同济大学也参加了2009年的比赛。 FSAE项目是一个结合了理工科知识和实际加工以及项目管理的一个综合性比赛项目，有别于以往其他单纯的竞速类项目。国外每个成熟的车队都要经过数年的经验积累，方能比较成功完成比赛中的各个测试。我们和国外队相比，在资金、技术支持、加工工艺、社会认可等方面还有很大距离。“它山之石，可以攻玉”。日本第一次举办FSAE比赛，也只有10几只队伍参加，这些队伍都是来自日本国内，同样在技术和规模上和美国以及欧洲有很大差距，但是经过联手6年的举办，已经发展为国际赛事，队伍近80个。举办FSAE中国大赛，虽然目前已经具备参赛实力的队伍不多，但是相信经过若干年努力，国内从事FSAE项目的学校将会越来越多，并且随着组织方经验的积累，中国FSAE也将能成功。同时FSAE项目融合了各个学科的知识，综合考察了学生的理论和实际操作能力，极大地拓宽了学生在汽车领域的知识面，并提高了实际问题的解决能力。随着中国FSAE深入发展，势必将提高各个大学相关学生的技术和管理能力，提高大学综合实力，扩大影响力，为中国民族汽车工业提供高素质人才。 1.3控制系统的发展过程及方向 目前，我国自主开发的方程赛车电子产品正处于加速发展阶段。汽车发动机电子控制系统的开发与应用已经逐渐从过去的院校和研究院的研发向以企业为主导并以产业化为目标的局面发展。电子控制是当前利润最好的一块，其在赛车电子产业中的产值和规模也是最大。所以，未来几年，来自国际知名品牌垄断企业的以及国内大批厂商的涌进也是自主开发汽车电子产品目前所面临的现状。 总之，方程赛车发动机电子控制系统综合了机械、电子和计算机控制的集成技术的开发与应用。任何某一环节的缺陷将导致整个系统的瘫痪。由于赛车是在告诉移动，震动状态下运行，所有传感器、执行器、元器件以及外壳、接插线、线束等都要求具备良好的抗震、耐高温、抗电磁干扰以及防渗等功能。由于国际半导体产品市场相对开放的格局以及国内近几年不断加大力度开发半导体产业，开发赛车发动机电子控制系统硬件平台比软件平台相对容易解决。目前，国内急需解决的关键技术是有关赛车发动机电子控制系统核心技术，从而做到为不同发动机的批量配套。 发展我国具有自主知识产权的汽车电子产业，摆脱过于以来进口的状况具有重大战略意义。汽车发动机电子控制系统是汽车电子产品的核心关键技术产品。根据我国半导体工业发展相对之后的状况，利用国际半导体芯片产品市场充分开放的有力条件，加大嵌入式软硬件平台产品、集成开发环境和应用系统的开发符合我国目前汽车电子产业的发展战略。目前，实施汽车发动机电子控制系统产业化的市场需求、技术手段、政策支持等条件已经成熟，抓住机遇，加大力度开发汽车电子的核心技术，赶超国际水平，为发展我国自主的汽车工业做出贡献[6]。 同时中枢控制电脑不仅参与发动机的控制，还利用多路传输系统，各种BUS线与车身其它电子控制系统，如ECT、ABS、TRC……共享信息运作，一机多用，使整车的驾乘性能产生了质的提升。 由于赛车电控系统的自身优点，全球各主要汽车厂商分别对汽车电控系统进行了大量的研究和试验，并将研制电控看作一项核心的技术优势，这也推动了汽车电子技术持续向前发展。目前，方程赛车电控的研究方向及发展趋势主要体现如下： （1）电路优化设计，新材料的应用，使电路向高集成化发展，以实现更广泛的应用； （2）随着计算机的飞速发展使电控系统的控制更精准化、自动化和智能化； （3）随着汽车CAN总线发展，使得汽车的联合控制更容易得以实现， 第二章 电控系统方案拟定 2. 1 FSAE电控系统功能及工作过程 　　FSAE电控系统中的电控单元(ECU)是电控系统的核心，安装在轿车右前轮罩后板处，主要由微处理器，程序存储器，供电电源电路及各种接口电路组成。 　　当整车供电后，ECU开始不断地定时检测备传感器及开关信号，并以此为依据，计算出发动机各工况下的最佳供油量、最佳点火正时、最理想的怠速等。经输出驱动电路完戚对喷油器、点火组件、怠速直流电动机和空调系统的控制。 ECU还不断地对电控系统中各零部件的功能进行随时检测。一旦发现故障，立即将故障源以代码的形式存储在ECU的指定单元中，并且根据故障的类型决定系统是否进入“跛行”状态。与此同时，令“发动机故障警报灯”点亮，告诫驾驶员应尽快维修。 简单地说就是一个指挥过程：“思考”、“指挥”，最终“确认”。ECU就是发动机控制系统，Engine Control Unit，这是ECU的全称，ECU就是用来对发动机进行管理的。这个小东西每辆车上都会有，并且不管你开是的奔驰、宝马或者飞度、QQ它都是发动机上的重要部件。这东西没有好坏之分，不影响整个车的性能和价格。但如果要改装的话特别是对于有涡轮的车来说，改装ECU便可提升 50%左右的性能。对于如何改装ECU会在以后的文章里为大家详解。 在1967年之前，汽油机的供给系统是由化油器来供油的，这与今天的电喷发动机原理完全不同，化油器利用节气门前后的压力差吸油，不仅无法精准地控制燃油补给量，更制约了汽车动力性和环保性能的提升。 电喷系统的工作特性在于“定量、定时”喷射燃油，发动机需要多少燃油，在什么时刻喷入，这与发动机的转速、空气流量等有着直接的关系，此外还牵涉到水温、机油压力等各种各样的参数，这么多参数如何进行处理，并向喷射系统发出喷油指令。这就需要发动机控制单元的介入了，ECU应运而生。 简单地说，ECU就像一台家用电脑，都是由处理器CPU、输入/输出接口I/O、模数转换器A/D、存储单元ROM+RAM组成。只是ECU的CPU无法像我们的电脑一样达到高速处理，一台车用ECU主频仅需数10KHz足矣，现在来说即使是再高性能的ECU也无法达到家用电脑的处理速度。输入/输出接口I/O等同于电脑的显示器、鼠标键盘，用来与处理器进行“沟通”，当然，这只是机器和机器之间的沟通，普通车主很少有和ECU沟通的机会；模数转换器A/D是ECU工作的先决条件，将接收到的传感信号转化成数据，这样才能在ECU中进行运算。 “侦察”交给Sensor（传感器）来完成，传感器负责对整个发动机进行“侦察”，在一台发动机上，大大小小的传感器有数十个之多。节气门开度传感器、曲轴转速传感器、氧传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气温度传感器、水温传感器、爆震传感器是一台轿车发动机中最基本的传感器。传感器无处不在，他们负责采集相关的信息，并以电信号的形式传入ECU中，通过模数转换器A/D变成数字信号后，ECU经过运算，判断出此时发动机的工作状态，这就是ECU的“思考”过程。 电脑固然不会有思维，这需要的是ROM存放的程序。这相当于一个软件，当数据传入ECU时，ROM程序的故有数据与采集而来的信号进行对比运算，由此ECU得出调整方法。这一套程序是ECU的灵魂所在，这一程序的编写是建立在大量的实验数据的基础上的，往往需要经过台架实验、道路试验才能建立起来。 当然，ECU也不是一成不变的，RAM能够记录汽车行驶的数据，通常很多ECU都会有“学习”能力，ECU能从RAM记录的数据中不断地学习驾驶者的驾驶风格，从而更加人性化。当然，一旦出现故障，也可以从RAM上读取到信息，从而为维修做出支持。 完成“思考”之后，ECU下一步需要做的就是“指挥”。受到ECU控制的是喷油器，负责调整喷油量和喷油时刻，同时汽油泵负责向其供油；点火控制器与点火线圈如何进行点火等等都受到ECU的控制。而在此之后，ECU需要再次接收数据以确认一个闭环控制的结束。 2.2 FSAE电控系统方案确定 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 电子技术的发展为FSAE方程赛车电子化提供了良好条件，国外汽车广泛采用的计算机控制装置和电子设备已成为批量极大的机电一体化产品，如点火控制、制动防滑控制、汽油分配及车内空调、音像及门窗控制等。这些装置和系统的采用，使汽车的行驶安全性、可靠性和舒适性有很大提高，节约了燃料，降低了对环境的污染，改进和提高了汽车的性能。这些系统的广泛使用，在很大程度上得益于性能优良的微处理器的发展， 汽车上的计算机控制系统基本上采用的都是单片机。 计算机由运算器、控制器、存储器、输人设备以及输出设备五部分组成。早期的计算机因为体积庞大，价格昂贵，很少能在汽车上应用，采用大规模集成电路的单片机把计算机的五个组成部分集成在一个芯片之内， 它体积小、价格低、性能高，因此在仪器仪表、化工石油、航空航天领域得到了广泛的应用。一辆国外先进轿车就使用几十个单片机。 （1）FSAE方程赛车单片机控制系统的组成及特点 单片机控制系统中除了单片机这个系统核心，尚需要前向通道、后向通道及人机接口等。有些系统包括所有全部，而有些只包含几部分，根据系统要求决定系统规模。单片机是系统中枢，作出决策。前向通道是系统的信息输人端，将各种传感器如水温、气压、位置开关、空气流量计、电池电压等有关参数和连续模拟信号经过信号调理电路处理得到 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 信号送人单片机。使单片机及时获取系统运行信息。后向通道将微机计算或逻辑判断得到的控制量送给执行机构，使系统按预定的规律运行。这些执行机构可能是阀门或电磁铁等。系统框图如1所示。系统运行过程中，需要驾驶员设定一些参数，同时要求及时控制运行过程的一些状态，因此系统还要有一些人机交互接口， 汽车单片机系统的人机交互不象电脑有键盘和显示器，一般比较简单，输人设备为按钮或简单键盘，输出一般为指示灯、L E D 或数码与点阵式液晶显示器。 FSAE方程赛车上使用的单片机一般为4、8、16位单片机。系统功能的实现除了必要的硬件支撑， 还要设计软件。单片机软件开发一般需要借助专用开发工具，每年单片机均有自己特定的指令系统，可以用汇编语言或BASIC、C 等高级语言编写。控制策略有很多如位式控制、P I D 控制、模糊控制、自适应预测预报控制等， 这些控制方案使得系统智能化程度越来越高。开发软件完成后， 用将程序固化在存储器中或做掩膜。 （2）单片机测控系统在FSAE方程赛车上的实现 目前FSAE方程赛车上已广泛使用各种单片机控制以及报警检测系统， 涉及发动机控制、安全防护及车内环境等很多方面。如电脑防盗安全报警系统、燃油喷射系统、汽车导行定位系统、电子安全防滑系统及防抱死系统、电脑安全气囊系统、电脑控制悬架系统、汽车电子地图、电子自动行驶系统、汽车自诊断系统、电子控制自动变速器、声音警告系统、车门控制系统、旅行指导系统和微电脑空调 系统等。 单点式燃油喷射系统：系统组成如下： I / 0板、CPU板、A /D转换器、8k ROM 、2k EPROM、256 k RAM、ECU。输人信号有进气歧管绝对压力、气压力、冷却水温、混合器温度、节流角度和电源电压等信号，经A / D 转换后送入计算机，最初的数字化输人信号包括分电器基准信号，点火开关、节流阀开关、空调离合器电源开关等信号。输出信号有喷射阀驱动信号，点火正时控制信号，废气再循环控制信号和怠速控制信号等。 汽车不仅仅应用单片机，还促进单片机技术的发展，IZC技术就是首先应用在德国某型轿车，随后得到广泛应用。 （3）单片机在FSAE方程赛车上应用存在的主要问题 系统都有自诊断功能，自诊断功能使维修容易，能够自动诊断出故障位置、故障原因并给出代码。提高系统的可维修性。系统中使用的单片机多为专用单片机，且程序掩膜，这样维修起来困难，只能借助专用开发工具。 单片机在汽车上应用主要问题： a.干扰 高压点火、继电器火花和电源干扰( 电压波动)等是汽车上电子系统的主要干扰源。单片机一旦被干扰，会对系统的安全运行造成威胁。因此各种单片机系统在硬件和软件设计初期应重视和实施抗干扰设计。设计时必须权衡分配硬件和软件抗干扰分工，且在系统发生干扰引起系统故障时能带故障按安全参数运行。 b.温度 FSAE方程赛车在外面行驶和存放，电子系统工作环境恶劣，夏季当气温达到3 5℃ 时， 路面达70℃，车内温度也会很高，电子元件工作受温度影响很大，超过设定温度时很容易失效，造成系统故障。 c .振动 FSAE方程赛车上的电器设备必须经受得住强烈的振动，结构和工艺要保证这一要求。减少接插件造成的维修不便。 （4）今后的发展趋势 我国单片机在FSAE方程赛车电子设备上的应用研究起步较晚，技术落后。我国从80年代引进单片机，主流系列为英特尔公司51系列，在我国应用较为成熟，近年其他公司的性能优良的单片机较多地引进，为单片机应用提供更好的条件。我国汽车专用微电脑较少，清华大学曾用MC68HCOS单片机进行汽车安全气囊控制系统开发研究。一般开发汽车电子产品选用单片机。但我国经过20 年的单片机引进、消化和开发，已积累了一定的技术，培养了很多人才，单片机技术引起了各个行业的重视。在不久的将来，我国汽车行业将研制出更多、更先进可靠的单片机应用系统。 根据上述的介绍，单片机控制系统具有多重优点，因此本设计的FSAE方程赛车电控系统定位基于单片机控制的系统。 2.3 FSAE方程赛车电控系统框架设计 2.3.1 FSAE赛车主要电器部件布置匹配设计 （1）蓄电池的安装位置设计 FSAE赛车蓄电池的安装应考虑重量平衡问题，与发电机、起动机的接线尽可能短, 并远离热源。 （2）发动机ECU 发动机电子控制单元(ECU - Electronic control unit) 是赛车电气系统的核心，其工作电压范围一般在615～16 V (内部有稳压装置) 、工作电流01015～011 A、工作温度-40～+ 80 ℃，能承受1000 Hz以下的振动。ECU安置有以下几个方面要求：通风情况良好，避免积灰现象；远离热源；选择相对较高并且干燥防水的位置；便于安装与接线。 由于此辆FSAE赛车改换了原有发动机系统中的进排气两个子系统，相应工况随之改变，针对原有发动机ECU软件及控制接口无法更改设置等问题，只能对ECU外围电路、传感器进行改进调校，于是设计了一个辅助的ECU，通过改变部分传感器的信号，使之匹配改换后的进排气子系统，以期通过这种改变来调节喷油和点火，提高赛车的加速性能。 （3）调压整流器 FSAE赛车上的电能是由蓄电池与发电机提供的，发电机内虽有整流器，但是经整流后的直流电压仍然会随发动机的转速而波动，因此需通过电压调节器将发电机输出的电压稳定在一定范围。 （4）起动继电器 发动机起动的过程为：按下赛车的起动按钮后，起动继电器吸合接通起动机电源，吸合起动齿轮，起动机转动带动飞轮转动，起动发动机。起动继电器流过的电流高达200 A以上，是一个较易损坏的电器件，安装时应尽可能靠近起动机和电。 （5）油泵继电器与喷油器 FSAE赛车的油泵继电器安装位置见图2-1电器布置总图，ECU通过接收各个传感器送来的信号来计算喷油量和喷油的时刻，以控制喷油器工作。油泵继电器也是一个较易损坏的电器件。 图2-1电器布置总图 （6）刹车灯及开关 赛车刹车灯选用的是汽车上用的LED高位刹车灯，这样可以更加美观和节能。而刹车开关可选能自动回位的常开式开关，当踩下踏板时，开关电路才接通，刹车灯亮。 （7）刹车超行程开关 FSAE赛车(2009年)规则上要求装一个刹车超行程开关，具体要求如下： 1) 当刹车系统发生故障，比如制动泵漏油使制动踏板超过其有效行程时，此开关必须使发动机停止运转(切断点火系统和电动燃油泵系统的所有电源)； 2) 此时即使松开制动踏板，上述部件的电源也不会恢复(此开关具自锁功能)，且此开关的安装位置，必须使得驾驶员(在车上)不能重新启动它； 3) 此开关必须通过本身的某部件使其生效(实现应有的功能) ， 而不能通过可编程的逻辑控制器件、发动机控制单元或类似的数字控制器来控制。 超行程开关安装后，若制动系统发生故障而超过有效行程，则开关被按下，发动机熄火； 此时,即使松开制动踏板，发动机也不能重新启动。只有通过拆车身，才可以使开关复位。 （8）电器安装布置总图 综上对各主要电器部件进行说明之后，结合它们的安装位置的要求和条件，最后形成FSAE赛车电气系统中各主要电器部件的安装布置图, 如图2-1所示。 2.3.2 电控系统框图设计 图2-2 电控系统框图 系统工作过程：传感器接收来自赛车的不同工况下的信号，以模拟信号的形式传给CPU，经过模数转换器转换成电信号传到CPU模块给CPU分析处理并实时调用存储器中存储的各种工况的2进制代码通过I/O输出端口传送给执行电路执行，通过调节喷油器的喷油量和节气门开度等调整方程赛车的工作状态，达到最佳的工况。 第三章 FSAE赛车数字仪表电路设计 3.1 硬件电路框架设计 3.1.1 单片机选型 该赛车仪表选用NEC公司的UPD78F0883单片机，采用0883单片机的好处在于简化的外部电路，省去了诸如外部存储芯片、外部看门狗、低电平复位等电路。整个外部支持电路只有晶振电路、去耦电容和复位按钮，这样就使得电路板上的单片机部分的电路十分简洁。但由于其集成度较高，封装仅为10mm方，其上有44个引脚，焊接有一定难度；同时软件设置上的复杂度变高，需要花费更大精力去解决。 3.1.2 仪表硬件电路原理 数字化汽车仪表硬件电路设计主要包括主控模块、传感器及信号处理模块、显示模块、电源模块、报警模块和复位电路等的设计，系统硬件组成原理如图3-1所示。车速传感器输出的脉冲信号经过前置脉冲处理电路滤波、放大、隔离、整形后成为标 准的方波信号，送入单片机完成速度、里程的运算；燃油液位传感器输出的模拟信号经过前置电压信号处理电路转换，然后送UPD78F0883的内部A/D转换器，再由UPD78F0883将测量结果送LED显示模块实现数字化显示。 图3-1 仪表硬件组成框图 3.2 仪表硬件主要模块化设计与实现 3.2.1车速传感器及信号处理电路 目前应用在汽车上的车速传感器主要有磁电式转速传感器、光电式转速传感器以及霍尔式转速传感器等。其中磁电式传感器结构简单，抗干扰能力强，在汽车发动机转速的检测中有很多应用,但由于它为自发电性，在低速时输出信号很微弱，在速度接近零时无法使用。光电式传感器分辨率高，但易受外界的影响，灰尘、振动等干扰很容易使其失效。而霍尔式转速传感器具有分辨率很高,能保证在低速时都有很强的信号。所以，选择有良好的低速性能和抗干扰能力的霍尔式传感器较为理想。由霍尔传感器的输出特性可知，车速信号是一占空比不变，频率与车速成正比的脉冲信号。但传感器输出信号不是标准方波信号，往往存在诸多干扰。前置信号处理电路的作用就是去除其中的干扰信号，并把信号整形为标准的方波,再输入给单片机。车速信号前置电路如图3-2所示， R5、C6构成微分电路,改善输入波形，使脉冲上升沿更陡。三极管Q1工作在开关状态,完成信号的放大驱动,与电阻R7、R8、光耦U10构成光电隔离电路,以提高抗干扰能力。稳压二极管D3对脉冲输入信号起到限幅作用，以保护三极管Q1的发射结不致正反向电压击穿。由车速前置处理电路出来的信号为标准的方波脉冲,通过89C51单片机的T0断口进行计数，同时通过T1端口进行计时，通过计算1s内的脉冲数，来计算出速度和里程。 图3-2 车速前置电路 3.2.2油量传感器及信号处理电路 与车速不同,对于油量来说，驾驶者一般都只想知道大致的量，其对传感器的要求也无须太高。所以选择模拟量输出型的燃油液位浮子式传感器。油量信号相对来讲变化速度比较慢，但难免会有各种干扰窜入，在本设计中采用如图3-3前置信号处理电路，当液面稳定时，传感器输出电压稳定，R4、C5构成一个一阶惯性滤波单元，其阻尼系数很大，主要为了消除汽车行驶时的颠簸对液面的影响。 图3-3油量前置信号处理电路 3.2.3 LED显示电路设计 由于汽车经常会在野外,或在比较苛刻的条件下运行，因而要求汽车所用的电子显示器件应具有很高的可靠性，一般情况下采用发光二极管（LED）、真空荧光显示（VFD）和液晶显示（LCD），它们的性能及显示效果都很好，而LED显示器具有耗电量小、显示容量大、亮度大、抗震性能也比较强，LED显示器也无辐射、无污染,符合现代社会的要求。显然选择LED显示器作为汽车的显示较为理想。 3.2.4电源电路设计 任何电子设备，其供电品质好坏直接影响了电子设备工作性能，汽车仪表也不例外。汽车上的电气设备多，种类复杂，开关频繁，对电路系统的干扰表现为欠压和过压两种情况。欠压主要是由于蓄电池存电量不足或低温长时间未启动时引起的；而过压产生原因比较复杂，可分为瞬变性过压和非瞬变性过压两大类,采用常规的过载、过压保护已经不能满足要求。本系统在电源设计上应首先考虑宽电压输入环境, 因此选择DC - DC 转换器MAX726H集成开关电源和微功耗、低失稳电压稳压器LP2950相结合的方法得到稳定的+ 5V。 3.2.5车速、转速表控制系统流程 模块的端程序通过给定的车速或发动机转速值按照算法计算出控制信号参数并输出控制信号。程序的基本流程图如3-4所示。 图3-4车速、转速表控制系统流程 3.3 FSAE赛车仪表测量原理与软件设计 3.3.1转速测量原理 在一定测量时间t内，测量转速传感器产生的脉冲数 ，来测量转速。设在时间t（s）内，转轴转过的弧度数为 ，则转速为n（r/min）可由下式表示： （3-1） 转轴转过的弧度数X可以由下式表示： （p为每转发出的脉冲数） （3-2） 将X代入上式（3-1）中得： （3-3） 在该方法中，由于定时时间t和脉冲数不能保证严格同步，以及在t内能否正好测量外部脉冲的完整周期，可能产生一个脉冲的量化误差。因此，为了提高测量精度，t要有足够长的时间。定时时间可根据测量情况预先设置，设置的时间过长，可以提高精度，但是仪表显示的实时性就会降低。而设置的时间过短，测量精度会受到一定的影响。 3.3.2 误差分析 由式（3-3）给出转速公式： 。 因为量化误差是1个脉冲，故转速变化： （3=4） （3-5） （3-6） （3-7） 为相对误差；p=37为发动机的每转发出的固定脉冲数。 由公式可以看出，转速表精度与定时周期t、发动机转速n是一正比关系。即定时周期和转速n越高，则转速显示越精确，但是定时周期直接影响到仪表的实质性，在设计调试中要在定时周期和仪表的实时性之间找一个平衡，比如把定时时间t设为0.5 s，基本能满足仪表的实时性要求。 3.3.3 车速测量原理 在一定时间t内，测量车速传感器产生的脉冲个数 ,设赛车的轮胎半径为R(m)，布置在轮圈上的磁钢个数为 ，则赛车的速度 可由下式表示： （3-8） 即 （3-9） 3.3.4 车速误差分析 由车速公式： 给出。 因为车速脉冲 的量化误差为1个脉冲，故车速的变化： （3-10） （3-11） 为相对误差。 由车速相对误差 的表达式上可以看出，车速的相对误差与赛车的速度v、 磁钢数以及定时时间t成反比，赛车的速度是一个变量，当处于较高车速时，车速表的精确度越高，反之越低，为了让车速表的精度较高，在保证安装和制造可行的前提下，可以适当增加磁钢的个数，同时在满足所需实质性的条件下尽量取较大的定时周期。 3.3.5软件算法 数字仪表的软件是基于NEC的78K系列单片机进行设计的，采用的是NEC公司的K0系列开发工具，在设计中，考虑到每秒的发动机转速脉冲和车速脉冲的区别，选用一个16位的计数器来记录发动机转速脉冲，用一个8位计数器来记录车速的脉冲。 3.4 FSAE赛车仪表电控原理图 根据上述的电控部分设计，通过系统的整合，设计出如图3-4所示的FSAE赛车仪表电控原理图。 图3-4 FSAE赛车仪表电控原理图 第四章 FSAE赛车刹车防抱制动系统电控设计 4.1 刹车防抱制动系统（ABS）概述 FSAE赛车的安全性、经济性和舒适性是赛车手们的关注焦点。FSAE赛车的制动性能是证明FSAE赛车行驶安全性的一个主要指标，重大的赛车事故往往与制动距离过长和紧急制动时发生侧滑等情况有关，研究和改善FSAE赛车的制动性能成为各个赛车代表队的重要课题。在赛车制动过程中，ABS会自动调节车轮轮缸的制动压力，把车轮滑移率控制在一定范围内，防止车轮产生抱死，达到提高赛车制动过程中的操纵稳定性、并缩短制动距离的目的。ABS是随着汽车技术和计算机技术的发展而发展的，而ABS的检测技术随着ABS的发展自然而然地发展起来的。 4.1.1 ABS基本原理 防抱死制动系统是在传统制动的基础上采用电子控制技术，在制动时防止车轮抱死的一种机电一体化系统。 图4-1 ABS制动系统控制过程原理图 1-制动主缸；2-制动开关；3-电子控制器；4-电机；5-液压调节器；6-轮速传感器 图4-1为一个四轮车辆防抱死控制系统的原理图，它由控制器、电磁阀、转速传感器三部分组成。在应急制动时，赛车手们脚踏板控制的制动压力过大时，转速传感器及控制器可以探测到车轮有抱死的倾向，此时控制器控制执行机构减小制动压力。当车轮转速恢复并且地面摩擦力有减小的趋势时，制动器又控制执行机构增加制动压力。这样使车轮一直处于最佳的制动状态，最有效地利用地面附着力，得到最短的制动距离和最佳的制动稳定性。 传统的汽车制动系统功能是使行驶的汽车车轮受制动力矩的作用，使车辆停止。在大多数情况下往往要抱死车轮，此时一方面造成车轮轮胎的严重磨损；另一方面后轮抱死会产生侧滑，容易使汽车丧失稳定性，而前轮抱死会使汽车丧失转向能力。这些状态都容易导致事故的发生。ABS 系统的引入使制动过程中车轮处于非抱死状态，这样不仅可以防止制动过程中后轮抱死而导致车辆侧滑甩尾，大大提高制动过程的方向稳定性，同时可以防止前轮抱死而丧失转向能力，提高汽车躲避车辆前方障碍物的操纵性和弯道制动时的轨迹保持能，而且最终的制动距离往往要比同类车型不带防抱死制动系统的车辆的制动距离要短，因而，ABS 系统是一种有效的车辆安全装置。 4.1.2 ABS的功用 ABS系统的功用就是在汽车的制动过程中，当车轮滑移率超过稳定界限时， ABS将自动减少制动压力，以减小车轮制动器制动力，从而减小车轮滑移率；而车轮滑移率低于稳定界限时，又自动增加制动压力，以增大车轮制动器的制动力，从而增大车轮滑移率。 总而言之，在汽车的制动过程中，ABS不断的调整制动压力，使车轮滑移率是中保持在20％左右，以便获得最大纵向附着系数，提高汽车的制动效能。同时，也可在制动中保持较大的侧向附着系数，防止汽车侧滑或失去转向能力，提高汽车制动时的方向稳定性。 4.1.3 ABS组成 无论是气压制动系统还是液压制动系统，ABS均是在普通制动系统的基础上增加了传感器、ABS执行机构和ABS电脑（即ABS ECU）三部分。 （1）传感器 ABS 采用的传感器包括轮速传感器、车速传感器和汽车减速度传感器。在各种控制方式的ABS中均有轮速传感器，它利用电磁感应原理（或霍尔原理）检测车轮转速，并把轮速转换成脉冲信号送至ABS电脑。一般轮速传感器都安装在车轮上，有些后轮驱动的车辆，检测后轮速度的传感器安装在差速器内，通过后轴转速来检测，故又称之为轴速传感器。 车速传感器又称测速雷达，用在以车轮滑移率为控制参数的ABS 中，它用来检测车速并向ABS电脑输送车速信号，此信号还同时用于速度表、里程表及自动变速器控制等。 汽车减速度传感器仅用在四轮驱动的控制系统中，它用来检测汽车制动时的减速 度，识别是否是冰雪等易滑路面。 图4-2 轮速传感器在车上的位置 （2）执行机构 ABS执行机构主要由制动压力调节器和ABS报警灯组成。制动压力调节器根据ABS 电脑指令来调节各车轮制动器的制动压力。不同制动系统的ABS所采用的制动压力调节器也不相同，可分为液压式、气压式和空气液压加力式。在目前应用广泛的液压制动系统中，制动压力调节器的主要元件是电动泵和液压控制阀。ABS警报灯的功用是在ABS 出现故障时，由ABS电脑控制其点亮，向驾驶员发出警报信号，并可由ABS 电脑控制闪烁显示故障码。 （3）ABS电脑 ABS电脑接受传感器信号，比较各轮转速和汽车行驶速度，判断各车轮的滑移情况后，向ABS 执行机构下达指令来调节各车轮制动器的制动压力。当ABS 出现故障时，ABS 电脑使ABS 警报灯点亮，同时切断通往执行机构的电源，使ABS 停止工作。 4.2 FSAE赛车ABS电控系统设计 4.2.1 FSAE赛车ABS系统框架设计 一般情况下，汽车车轮的滑动率在15%~ 20%时，轮胎与路面间会有最大的附着系数，如果在汽车上装备电子控制的ABS，就能控制好这一附着系数，充分发挥轮胎与路面间的潜在附着能力，提高汽车制动效能和汽车制动时的转向稳定性。ABS 一般由制动主缸、液压控制组件、车速传感器、G传感器、ABS控制器( ABS - ECU ) 、电磁阀继电器、油泵继电器、ABS 报警灯等组成。典型的车速传感器由一个脉冲发生齿轮和一个轮速信号探测器构成，脉冲发生齿轮被紧固在轮毂上。当车轮转动时, 车速传感器感应出与车速成正比的正弦信号。通常情况下，一个脉冲发生齿轮具有40~ 100个齿，可产生30~ 6 000 Hz 脉冲信号，并输入到ABS - ECU，供ABS - ECU 计算和决定制动油压调节器的动作， ABS控制流程图如图4-3所示。 图4-3 ABS控制流程图 4.2.2 FSAE赛车ABS电控系统设计 典型的制动油压调节器是通过电磁阀来控制管路压力的；制动油压调节器通过“升压”、“减压”、“保压”3种基本动作，调节轮缸的制动油压，使车轮的滑动率控制在15%~ 20%之间，以实现系统的防抱死制动功能。电子控制器（ECU）是ABS 装置的核心，它由车速信号计算电路、逻辑控制电路、安全报警电路、内部监视修正电路组成。车速信号计算电路用于测试车速，当车速超过10 km/h时便自动启动ABS 控制程序，使其进入工作状态；逻辑控制电路是将传感器输入的车速信息（车辆加速或减速信号）与左右前轮和后轮转动速度进行计算和比较，如发现有不正常的车轮转动，就即刻向制动压力调节器的电磁阀发出控制指令，调节制动压力，保证各轮缸均能配合稳定制动而不抱死；安全报警电路用于反映ABS 控制电路的故障情况。如有故障, 此电路便将ABS 制动模式转换为常规制动模式（即ECU会自动地关闭ABS制动方式，提醒驾驶员进行常规无防抱制动）。ABS- ECU 内部监视修正电路主管监视各电磁阀电压和蓄电池电压, 并监控制动管路压力，自行修正ABS 控制程序，若检测到有电路不良，便立即报警。 液压控制组件由电磁阀和油泵组成，分别控制左、右前轮和后轮轮缸油压，动作方式由ABS-ECU依据车速传感器信号决定。若制动抱死，说明该轮缸油压过高，就要控制该轮缸油压；于是该轮缸的电磁阀得到ABS- ECU 的指令即动作，降低抱死车轮的油压。电磁阀继电器和油泵继电器都装在ABS继电器箱内，分别控制液压组件电源的通、断。 ABS报警灯装在仪表板上，用来提示ABS 故障并提醒驾驶员注意予以检修，其电源接在ABS-ECU和油压组件电路中，受控于点火开关。只要电磁阀继电器无动作或ABS - ECU 有故障，ABS报警灯即亮。汽车制动时，车速传感器检测车轮速度，然后把车轮速度信号送入ABS – ECU，ABS-ECU根据传感器送入的车轮速度信息，不断地对车轮速度作计算和比较（约每5 ms循环一次）。平时在汽车制动时， ABS 并不进行干涉，但当ABS-ECU检测到一个或多个车轮快要抱死时，就立即向制动压力调节器的电磁阀发出控制指令，关闭主缸的制动液并保持压力，防止轮缸压力继续上升,如果车轮仍然抱死，则立即减少轮缸压力。一旦轮缸压力降低，车轮不再抱死，电磁阀则自动返回到压力保持期或升压准备期，有条不紊地控制着车轮的滑动率，使车轮始终处在接近抱死而并不抱死的状态。 ABS 是一套电子、机械和液压元件组成的自动控制系统。它是建立在普通制动系统正常工作原理之上的，即普通制动系统正常工作是ABS 工作的基础；若普通制动系统发生故障或失效，ABS 便会随即失去控制作用，即丧失防止车轮被完全抱死的功能。而ABS 发生故障，普通制动系统却可以照常工作，只是没有了防抱死的作用。由此可见，ABS 与普通制动系统是不可分割的；普通制动系统一旦出现问题，ABS 是根本无法工作的。 图4-4 电子控制ABS电路原理图 值得一提的是，位于车轮支架与车身之间的ABS 信息线束，会因在行车时随车轮与车身之间的相对位移而使得线束不停地受到拉伸或扭转载荷作用，极可能造成导线之间、插接件之间产生分压电阻，使得轮速信号传递品质不佳，诱导ABS 误动；引发制动效率下降。所以有必要对ABS 信息线束的保护、安装及传递品质加以格外的重视。 4.3 汽车车辆仿真模块 4.3.1 车轮受力仿真模块 引用公式 ，变换形式得到 ，积分得到 ，由此可以建立车轮受力仿真模块，见图4-5。 图4-5 车轮受力仿真模块 ABS是通过压力调节器对压力进行压力调节的，从而实现对制动力矩的调节，控制车轮与地面附着系数处于峰值附着系数附近。理想的控制是控制附着系数在峰值附着系数处，这时能得到理想的控制效果。 模型有两个输入量，分别为附着系数 制动器力矩 ，输出量为车轮角减速度 ，车轮角加速度 通过一次积分可以输出车轮速度 。ABS是通过压力调节器对压力进行压力调节的，从而实现对制动力矩的调节，控制车轮与地面附着系数处于峰值附着系数附近。理想的控制是控制附着系数在峰值附着系数处，这时能得到理想的控制效果。 4.3.2 液压制动系统的仿真模块 通过公式（3.12） 、公式（3.13） 分析，可建立液压制动系统仿真模块如图4-6所示。 图4-6 液压制动系统模块 输入为滑移率目标差e=S0-S，输出为制动力矩Mp，其中Kp取2。 4.3.3 滑移率计算仿真模块 根据滑移率的定义公式 ，建立了计算滑移率仿真模块，见图4-7。 图4-7 滑移率计算仿真模块 滑移率s的计算的准确性直接关系到整个仿真正确性，图4-6中的仿真模块的输入量为车速v和车轮角速度ω，输出量为滑率S。车速v和车轮角速度的准确性直接影响到滑移率s的准确性，也即ABS系统的准确性。 时，车轮处于纯滚动状态；0 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 控制算法的优劣。仿真时车辆防抱死制动系统的主要参数见表4-1。 表4-1 单轮模型车辆参数 名称与符号 数值 车体质量M/(kg) 1500 车轮转动惯量I/(kg. ) 20 制动初速V/（m/s） 15 重力加速度常数g/(m/ ) 9.8 车轮滚动半径R/(m) 0.289 4.4 基于PID控制的ABS系统仿真分析 4.4.1 PID控制方式 PID（比例积分微分）控制是连续系统中技术成熟、应用最为广泛的一种控制方式。它最大的优点是不需要了解被控对象的数学模型，只要根据经验进行调节器参数的在线整定，即可获得满意的结果。并且实施容易，因而PID控制保持了长久的生命力。它的不足之处是对被控对象参数变化比较敏感．对纯滞后的被控对象控制效果较差。 被控对象的控制量u和偏差e的传递函数关系是 （4-1） 式中 、 ——系统控制量u和偏差e的拉式变换 —比例系数 —积分系数 —微分系数 控制量u由e的比例、积分和微分部分线性组合而成，故称作P（比例）、I（积分）、D（微分）调节器。调节器作为一种校正环节对被控对象校正，使闭环系统得到预期的控制效果。通过调整比例、积分、微分系数可以得到不同特性的控制系统，例如： （1）增大比例系数久可使系统开环增益加大，从而减小静差，但系统稳定性下降，系统输出将产生振荡甚至不稳定。 （2）积分环节的作用是消除稳态误差，对低频分量起较强的调节作用，而对高频分量却起滤波的效应，但同时将使稳定程度下调，振荡倾向加强而使调整时间加快。积分作用的强弱可通过改变积分常数xd，来调节超前校正作用，减小超调，把偏差消灭于萌芽状态之中，因而能较好地改善动态性能。微分控制的缺点是易引进高频干扰。 PID算法即可以采用经典的控制理论在频率域中对被控对象的传递函数进行校正设计，也可以在z域中对离散系统的模型进行设计，可以用上述原则适当确定各个环节的参数或用调节器零点去消除被控对象的极点，设计出理论上的控制器，但这要依赖于传递函数模型的精度。显然这对防抱死系统是不适合的。因而目的实际中PID的设计大多采用不依赖于模型的算法，即直接将时间域的ND控制律变为离散控制律，并用计算机直接实现其算法。 连续时间控制律为: (4-2) 式中 u—控制量； —控制量初值； —比例系数； —积分时间常数； —微分时间常数；e—控制误差。 在基于PID的控制方法中，设定滑移率的目标是 ，则控制误差为： （4-3） 由于所采用的PID算法时不依赖于数学模型的，所以为得到最优的PID控制效果就要对参数进行整定，其目的是使系统获得满意的控制效果，及系统稳定，对给定变化能迅速跟踪，超调小，不同干扰下，系统输出能保持给定值，控制量适中，参数于坏境参数变化时，控制性能保持稳定等。 4.4.2 PID调节器参数的整定 （1）经验法 具体步骤如下： ①调节器Ti 0，Td 0，控制系统投入闭环运行，由大到小改变比例带 ，用给定值做扰动信号，观察控制过程，直到出现1/4衰减曲线为止。 ②将比例系数减小10%，再由小到大改变积分时间Ti，同样，观察阶跃扰动曲线，直到得到满意的控制过程。 ③积分时间不变，改变比例带，观察控制过程，如有改变，则继续调整，直到满意为止，否则，比例带不变，再调整积分时间，力求改善控制过程，如此反复凑试，直到找到满意的比例带和积分时间为止。 ④将积分时间参数减小10%，然后引入微分时间Td，凑试过程中应使Td/Ti的值尽量保持不变，以保证调节器干扰系数不变。和前述步骤类似，微分时间也需要反复调整，直到满意为止。 （2）等幅振荡法 ①按纯比例系数整定：比例带 EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 ，调节器Ti EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 ，Td 0，控制系统投入闭环运行，由大到小改变比例带 ，直到出现等幅振荡曲线，此时的比例带陈伟临界比例带，用Pk来表示，振荡周期称为临界周期，用Tk来表示。 ②按表4-1计算 、Ti、Td参数的具体数值。 ③按上述数值整定，投入运行，再观察调节过程的变化。若超调量太大，过度过程时间较长，则可适当减小比例带和积分时间，效果就会好些。 表4-2 等幅振荡法参数选择 等幅振荡法 调节方式 比例带 积分时间Ti 微分时间Td P 2PK PI 2.2PK 0.85TK PID 1.7PK 0.57TK 1.125TK 4.4.3 PID控制算法仿真 采用PID控制算法进行单论汽车ABS性能仿真，仿真中使用双线性轮胎模型。选用高，中，低三种不同附着系数的路面，三种路面参数见表3-3。 根据PID控制规律方程（4-2）可得仿真模块如下图4-9： 图4-9 PID控制器仿真模块 由动力学方程建立包含PID控制的单论ABS仿真模型，如图4-5所示。在仿真模型中，输入参数为目标滑移率So,输出参数为汽车轮速V1及汽车车速V2，再由公式 ，计算得到滑移率，将滑移率与目标值So控制误差输入到PID控制器模型中，对其进行调节控制，从而使车轮的滑移率以最快的方式趋近于设定目标值，以获得最佳的制动效能和方向稳定性。下面以滑移率图像为例，在中附着系数的路面上，将参数整定过程表示出来： 图4-10 调整比例系数后达到需求的曲线 如图4-10所示，调节器Ti 0，Td 0，反复调整比例参数Kp，观察控制过程,直到出现了1/4衰减曲线为止，此时Kp取45。 图4-11 调整积分系数后达到需求的曲线 将Kp值减小10%，取40，再由小到大调节积分时间Ti，直到出现如图4-11所示曲线，可以看出出现1/4衰减曲线的时间比之前加快了，由原来的1s变成现在的0.85s，并且使曲线趋于稳定状态了，此时Ti取2。 图4-12 调整微分系数后达到需求的曲线 将Ti值减小10%，取1.8，再由小到大调节微分时间Td，直到出现如图4-12所示曲线。由图看出，曲线的超调量降低了，由原来的0.45变为现在的0.38，并且曲线进一步趋于稳定，此时Td取0.08。根据PID控制算法参数的反复调试跟整定，最终得出一组最有效的数据，Kp取40，Ti取1.8，Td取0.08。运用同样的方法，分别对干混凝土路面和结冰路面进行PID参数整定，分别得出一组参数数据，在干混凝土路面时，Kp=41,Ti=9,Td=0.5；在结冰路面时，Kp=80，Ti=5,Td=0.5。 第五章 发动机电控设计 5.1发动机简介 本设计采用的发动机型号是中国大学生方程式汽车大赛规定的发动机的型号——CF188四气门ATV专用发动机。CF188四气门ATV专用发动机是春风控股集团有限公司根据国内外ATV车生产厂家对大型ATV车专用发动机特有使用要求专门全新研发的四气门无极变速ATV专用发动机。既保持了春风发动机寿命长、动力强、声音轻、省油、环保等五大特点，又利用春风水冷机的特点解决了沙滩车大扭矩低车速长期工作情况下对发动机的冷却要求。产品已获多项国家专利。其具体功能介绍如下： 单缸水冷四气门四冲程化油器发动机，具有前后轴传动输出，电和手拉两种起动方式，带发动机易起动减压功能，CVT自动无极变速，带下坡发动机制动，带停车变换的发动机体内一体化高档、低档、空档、停车档、倒档和档位显示，带车速里程输出，带汽车式易更换机油滤；还可以根据厂家需要选择配套4x4车、4独立悬架的前后桥和所有传动轴，可以电控方式方便的进行4x2、4x4、前桥差速锁死的变换，ECU点火器带危险工况的保护功能，还可以选装空滤器、散热器、风扇…… 该产品特点: CF188发动机系四冲程、四气门、顶置式凸轮轴、水冷汽油机；该机具有结构紧凑、性价比高、运转平稳、工作可靠、功率大、油耗省、经济环保等优点，是500CC排量ATV的理想配套动力。CF188汽油机配置有单平衡轴、水冷却、前后轴传动、自动离心式离合器、自动无级与有级（含高档、低档、空档和倒挡）相结合的变速机构及起动减压装置等部件；磁电机不仅可满足低速、高速和起动点火的要求，且可供ATV车照明、喇叭、外接电源的需要；配有性能先进的等真空膜片式化油器，具有雾化效果好、省油、燃烧效率高、污染低、加速性好等特点。 本机所有零部件均为本公司或专业配套厂家生产，质量可靠，维修方便。 技术参数： 型式： 单缸、四冲程、水冷、四气门、顶置式凸轮轴、单平衡轴 缸径×行程： 52.4×57.8 压缩比： 10.2：1 最大功率： 24kw/6500r/min （欧洲款：<15 kw） 最低燃油消耗率： 67g/kw.h 点火方式： 无触点、CDI直流点火 润滑方式： 压力飞溅润滑 外形尺寸： 长x宽x高（mm）：610x568x519 启动方式： 电起动/手拉起动 5.2发动机电控系统设计 5.2.1电控系统组成 发动机电控系统包括各种传感器和中央控制单元以及执行机构，通过中央控制单元控制执行器达到预定的效果，FSAE提供的发动机发动机是春风的CF-188水冷发动机，由于原装发动机是采用化油器的目的是为了提高动力性和经济性，所以我们计划改装成电控燃油喷射式。下图是电控系统结构简图： 图5-1 发动机电控系统结构简图 5.2.2传感器与主控芯片的选型 （1）传感器 传感器在汽车上的应用与电子产品在汽车上的应用基本是同步的，随着汽车电子技术的发展，传感器也在汽车上得到广泛应用。当今，汽车传感器在汽车上主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制系统和导航系统中。应用在汽车上的传感器工作条件比较恶劣，因此，汽车传感器要有良好的抗震能力和耐腐蚀能力，因此测量精度和可靠性非藏重要。 目前传感器在汽车上的应用已经相当广泛主要用于测量冷却水、进排气、车内外空气以及机油温度的温度传感器；测量进气量、燃油量、废气再循环等的流量传感器；压力传感器；位置传感器和用于测量发动机转速、车速、轮速、的速度传感器。本设计中才用了发动机转速传感器、节气门/油门开度传感器、冷却水温度传感器以及车速传感器等。 a.发动机转速传感器 发动机转速传感器，俗称曲轴位置传感器，用于启动汽车，判断活塞止点位置，没有它一般汽车发动不了，位置在飞轮处。本设计中采用VB-Z9200 磁电式转速传感器。该传感器为霍尔式曲轴位置传感器，是利用霍尔效应的原理，产生与曲轴转角相对应的电压脉冲信号的。它是利用触发叶片或轮齿改变通过霍尔元件的磁场强度，从而使霍尔元件产生脉冲的霍尔电压信号，经放大整形后即为曲轴位置传感器的输出信号。测速齿轮的形式为模数 2 ~ 4 （渐开线）的齿轮。检测 齿轮材料应采用导磁率强的金属材料。齿形为成渐开线齿形是最适合的齿形。用 大模数的齿轮或用其他的齿形将会产生巨大的波形畸变，这将会妨碍精确测量。安装时要注意磁极的中心应处在齿轮的中心位置上。VB-Z9200 磁电式转速传感器是针对测速齿轮而设计的发电型传感器（无源），测速齿轮旋转引起的磁隙变化，在探头线圈中产生感应电势来达到测速目的。安装在靠近测速齿轮的地方，输出与旋转机械的转速成正比的频率信号。它不需要供电，具有输出信号大，抗干扰能力增强，可在烟雾、油气、水雾等恶劣环境中使用等特点。VB-Z9200 磁电式转速传感器其他技术参数如下： 技术参数 直流电阻： 150 Ω ～20 0 Ω （25℃） 使用温度： -30℃～130℃ 螺纹尺寸： M16 × 1.0 或 M16 × 1.5 测量范围： 100～10000r/min （60 齿） 重 量： 约 150g b.节气门开度传感器 节气门位置传感器又称为节气门开度传感器或节气门开关。其主要功用是检测出发动机是处于怠速工况还是负荷工况，是加速工况还是减速工况。它实质上是一只可变电阻器和几个开关，安装于节气门体上。电阻器的转轴与节气门联动，它有两个触点：全开触点和怠速触点。当节气门处于怠速位置时，怠速触点闭合，向计算机输出怠速工况信号；当节气门处于其它位置时，怠速触点张开，输出相对于节气门不同转角的电压信号，计算机便根据信号电压值识别发动机的负荷；根据信号电压在一定时间内的变化增减率识别是加速工况还是减速工况。计算机根据这些工况信息来修正喷油量，或者进行断油控制。本文采用的是节气门传感器 型号:GC03-1036。 c.车速传感器 车速传感器检测电控汽车的车速，控制电脑用这个输入信号来控制发动机怠速，自动变速器的变扭器锁止，自动变速器换档及发动机冷却风扇的开闭和巡航定速等其它功能。本设计采用的是型号为LG901 的霍尔式车速传感器 。霍尔效应传感器(开关)在汽车应用中是十分特殊的，这主要是由于变速器周围空间位置冲突，霍尔效应传感器是固体传感器，它们主要应用在曲轴转角和凸轮轴位置上，用于开关点火和燃油喷射电路触发，它还应用在其它需要控制转动部件的位置和速度控制电脑电路中。 霍尔效应传感器或开关，由一个几乎完全闭合的包含永久磁铁和磁极部分的磁路组成，一个软磁铁叶片转子穿过磁铁和磁极间的气隙，在叶片转子上的窗口允许磁场不受影响的穿过并到达霍尔效应传感器，而没有窗口的部分则中断磁场，因此，叶片转子窗口的作用是开关磁场，使霍尔效应像开关一样地打开或关闭，这就是一些汽车厂商将霍尔效应传感器和其它类似电子设备称为霍尔开关的原因，该组件实际上是一个开关设备，而它的关键功能部件是霍尔效应传感器。当车轮开始转动时，霍尔效应传感器开始产生一连串的信号，脉冲的个数将随着车速增加而增加，与图例相像，这是大约30英里/小时时记录的，车速传感器的脉冲信号频率将随车速的增加而增加，但位置的占空比在任何速度下保持恒定不变。车速传感器转速越高，其输出脉冲也就越多。 d.冷却水温度传感器 温度是反映发动机热负荷状态的重要参数。为了保证控制系统能够精确控制发动机的工作参数，必须随时监测发动机冷却液温度、进气温度和排气温度，以便修正控制参数，计算吸入气缸空气的质量流量以及进行排气净化处理等。冷却液温度传感器通常称为水温传感器，安装在发动机冷却液出水管上，其功用是检测发动机冷却液的温度，并将温度信号变换为电信号传送给ECU。ECU根据发动机的温度信号修正喷油时间和点火时间，从而使发动机工况处于最佳状态运行。进气温度传感器安装在进气管路中，其功用是检测进气温度，并将温度信号变换为电信号传送给ECU。进气温度信号是各种控制功能的修正信号。如果进气温度传感器信号中断，就会导致热起动困难、废气排放量增大。众所周知，空气重量与进气温度和大气(进气)压力有关。当进气温度低时，空气密度高，相同体积气体的重量增加；反之，当进气温度升高时，相同体积气体的重量将减小。在采用歧管压力式、翼片式、卡尔曼涡流式、量芯式空气流量传感器的燃油喷射系统中，由于空气流量传感器测定的空气流量为体积流量，因此需要配装进气温度传感器和大气压力传感器。ECU根据发动机的进气温度和压力信号修正喷油量，使发动机自动适应外部环境温度(寒冷、高温)和压力(高原、平原)的变化。当进气温度低时(空气密度高)，热敏电阻的阻值大，传感器输入ECU的信号电压高，ECU控制喷油器增加喷油量；反之，当进气温度高时(空气密度低)，热敏电阻阻值小，传感器输入ECU的信号电压低，ECU将控制喷油器减少喷油量。本论文采用的是TT-08017型温度传感器。 （2）处理芯片 微处理器是姿态测量系统的核心，它要完成对陀螺仪和加速度计的数据采集，还要完成姿态的解算、片尔曼滤波数据融合以及数据的传输，因此，处理器的选择是系统设计之初的重中之重。综合考虑系统的功能和小型化需求之后，在尺寸和性能之间做了权衡，系统选择Atmel公司的ATmega168 1）其主要特点如下： ①高性能、低功耗的8位AVR 微处理器 ②先进的RISC结构 ③131条指令构成的精简指令集，大多数为单指令周期 ④32个8位通用寄存器 ⑤工作在20MHz时具有20MIPS的性能和非易失性程序存储器 ⑥64KB的在线可编程FLASH存储器，可擦写10000次以上 ⑦4KB的SRAM ⑧2KB的EEPROM ⑨程序加密位 2）外围器件特点 ①两个可预分频的8位定时器/计数器，都具有输出比较的功能 ②一个可预分频16位定时器/计数器，具有输入捕获和输出比较的功能 ③具有独立振荡器的实时时钟计数器 ④可产生6路PWM ⑤8通道10位ADC ⑥两个可编程串口USART ⑦面向字节的两线串行接口 ⑧主/从SPI串行接口 ⑨具有片内振荡器的可编程看门狗定时器 ⑩片上模拟比较器、引脚边沿变化中断和唤醒 3）MCU特点 ①上电复位和可编程欠压检测 ②内部标准RC振荡器 ③内部和外部中断源 ④6种睡眠模式 4）I/O和封装 ①32个可编程I/O ②44脚的TQFP封装 5）工作电压和时钟 ①2.7～5.5V ②0～20MHz 6）1MHz 1.8V 25℃条件下的功耗 ①工作模式：338uA ②掉电模式：<0.035uA ③节电模式：0.5uA 有上述性能表可见，片内集成的64K字节的高速Flash存储器，完全满足编制解算程序以片尔曼滤波程序的要求；片内4K字节的高速SRAM，可用来存储程序运算中的数据；同步/异步收发器(USART)可用来完成处理器和上位机的数据传送；主/从串行外设接口(SPI)，用来下载和调试程序。8通道的10位模数转换器，直接对陀螺仪信号和放大后的信号进行模数转换。 5.2.3电控系统原理图设计 电控系统原理图设计如附图所示。 5.2.4发动机电控系统的关键代码的编写 根据原理图进行系统的软件设计，其软件主程序流程图如图6-2所示，系统上电后进入主程序，主程序首先完成系统的初始化工作，然后进入死循环，等待中断定时器触发中断。系统初始化时，除完成通用输入输出口定义外，还有一些外围接口的初始化。 图6-2 主程序流程图 下面是一段AD采样的程序，具体代码如下： void ADC_Init(void) { ADCSRA = 0xA6; // 自由运行 & 1MHZ ADMUX = 7; // 通道7 ADCSRA |= 0x40; // 开始采样 }//采集电流值 void AdConvert(void) { unsigned int i=0; unsigned char sense; sense = ADMUX; ADMUX = 0x06; // 设置通道 SFIOR = 0x00; ADCSRA = 0xD3; ADCSRA |= 0x10; // 转换就绪 ADMUX = 0x06; ADCSRA |= 0x40; // 开始 while (((ADCSRA & 0x10) == 0)); ADMUX = sense; i = ADCW * 4; Strom = (i + Strom * 7) / 8; if (Strom_max < Strom) Strom_max = Strom; ADCSRA = 0x00; SFIOR = 0x08; }//采集模拟量 unsigned int MessAD(unsigned char channel) { unsigned int i=0; unsigned char sense; sense = ADMUX; ADMUX = channel; SFIOR = 0x00; ADCSRA = 0xD3; ADCSRA |= 0x10; ADMUX = channel; ADCSRA |= 0x40; // 开始 while (((ADCSRA & 0x10) == 0)); ADMUX = sense; ADCSRA = 0x00; SFIOR = 0x08; return(ADCW); } void FastADConvert(void) { unsigned int i=0; unsigned char sense; i = MessAD(6) * 4; i = ADCW * 4; if(i > 200) i = 200; Strom = i;//(i + Strom * 1) / 2; if (Strom_max < Strom) Strom_max = Strom; ADCSRA = 0x00; SFIOR = 0x08; } 总 结 本文研究介绍了FSAE赛车电气控制系统，详细介绍了发动机电控系统、数字仪表系统及紧急控制系统。FSAE赛车作为一种专用的赛车，其在加速，刹车，操纵性方面都要求有优越的性能和稳定性。设计中我们采用了燃油电喷技术，在提高了发动机最大功率的同时，改善了燃油经济性、改善了发动机的低温起动性能、减少污染，使发动机工作可靠，灵敏度高。车辆设计中采用的ABS防抱死系统，有效地提高了车辆行驶的安全性，减少了甩尾和转向失灵的发生。在车辆的数字仪表方面，我们采用了数字显视屏，更准确、便捷的反应车辆的各项参数。 通过本次毕业设计的学习和研究，在进行车辆设计时，需注意以下几点： （1）赛车是在高速运动，震动状态下运行的，应注意传感器、执行器、元器件以及外壳、接插线、线束等的抗震、耐高温、抗电磁干扰以及防渗等功能。 （2）赛车的设计和选用的元器件要兼顾轻量化和稳定性的要求，以达到性能均衡。 （3）赛车是在最大工作性能的条件下工作的，元件的磨损和损坏较频繁，结构设计时应考虑便于维修更换。 致 谢 首先非常感谢我的导师王琪教授，在我四年的学习和毕业设计过程中，王琪老师在学习和生活上都给予了我莫大的关心与帮助，使我得以顺利完成学业。导师严谨的治学态度、渊博的学识及求实的作风给我留下了深刻的印象，并时刻激励着我、鞭策着我，将使我终身受益。在导师的指导下，四年中我不仅积累了丰富的学识，更学到了很多做人的道理，谨在此致以崇高的敬意和诚挚的感谢。 本文的大部分工作是学校宿舍完成的，感谢同学们在学习和生活上给予我很多帮助，并在撰写论文过程中提出很多宝贵意见，谨在此表示衷心的感谢。同时还要感谢我的室友张会磊、张心明、张兆林同学，论文之所以能顺利完成，离不开他们的建议和帮助；另外还要感谢好友周欢哥哥、我师傅等，他们是我人生中不可或缺的朋友，在生活和学习上都给予我莫大的帮助，在此衷心感谢他们。 最后，还要感谢我的父母这么多年来孜孜不倦的教导和资助，包忙之中评阅我论文的指导老师们，感谢一切给予我帮助和支持的朋友，谢谢你们! 参考文献 [1]陈家瑞. 汽车构造（上册）[M]. 机械工业出版社，1999：132－144 [2]陈家瑞. 汽车构造（下册） [M].机械工业出版社，1997：116－146 [3] 冀旺年. 汽车车身电气设备系统及附属电气设备 [M]. 电子工业出版社， 2003第2版 [4]王世震. 汽车构造. 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CAN总线技术哎汽车中的应用 [J].上海汽车， 2007（06） [19]些正光. 基于CAN总线的汽车虚拟仪表系统研究与设计 [D].南京航空航天大学， 2008年 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 ​​​​​​​​​​​​ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　 　 　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 指导教师评阅书 指导教师评价： 一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 指导教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价： 一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 评阅教师： （签名） 单位： （盖章） 年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价： 一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 □ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所选等级前的□内画“√”） 教研室主任（或答辩小组组长）： （签名） 年 月 日 教学系意见： 系主任： （签名） 年 月 日 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者（本人签名）： 年 月 日 学位论文出版授权书 本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”)，愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入****《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。 论文密级： □公开 □保密（___年__月至__年__月）(保密的学位论文在解密后应遵守此 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ) 作者签名：_______ 导师签名：_______ _______年_____月_____日 _______年_____月_____日 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。   作者签名: 二〇一〇年九月二十日   毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定）   作者签名: 二〇一〇年九月二十日 致 谢 时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。 首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。 首先，我要特别感谢我的知道***老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。***老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。 其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。 另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。 最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持，我将无法顺利完成今天的学业。 四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。 回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。 学友情深，情同兄妹。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。 在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。 最后，我要特别感谢我的导师***老师、和研究生助教***老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，给了我很多解决问题的思路，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助，帮助解决了不少的难点，使得论文能够及时完成，这里一并表示真诚的感谢。 致 谢 这次论文的完成，不止是我自己的努力，同时也有老师的指导，同学的帮助，以及那些无私奉献的前辈，正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少，通过这次论文，我想我成长了很多，不只是磨练了我的知识厚度，也使我更加确定了我今后的目标：为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师——***老师，感谢您的指导，才让我有了今天这篇论文，您不仅是我的论文导师，也是我人生的导师，谢谢您！我还要感谢我的同学，四年的相处，虽然我未必记得住每分每秒，但是我记得每一个有你们的精彩瞬间，我相信通过大学的历练，我们都已经长大，变成一个有担当，有能力的新时代青年，感谢你们的陪伴，感谢有你们，这篇论文也有你们的功劳，我想毕业不是我们的相处的结束，它是我们更好相处的开头，祝福你们！我也要感谢父母，这是他们给我的，所有的一切；感谢母校，尽管您不以我为荣，但我一直会以我是一名农大人为荣。 通过这次毕业设计，我学习了很多新知识，也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路，过程很快乐。我要感谢信息与管理科学学院的老师，我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理，以及科学严谨的学术态度，令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习，天天向上的学习环境和机会。 即将结束*大学习生活，我感谢****大学提供了一次在**大接受教育的机会，感谢院校老师的无私教导。感谢各位老师审阅我的论文。 I IX _1369145592.unknown _1369146304.unknown _1369146727.unknown _1369146957.unknown _1369162028.unknown _1369162879.unknown _1369168950.vsd � � � � � � � � dB� � � � ABS-ECU 26 振荡电路 放大电路 低通滤波器 噪声滤波器 检查用连接器 发动机ECU 故障诊断通讯连接器 45 34 32 46 45 13 48 38 37 3 1 14 52 41 39 25 15 20 23 22 21 36 47 G传感器 前左轮速传感器 后左轮速传感器 后左轮速传感器 前右轮速传感器 自动轮啮合开关 停车灯 停车开关 F2 F3 点火开关 油泵继电器 电磁阀继电器 蓄电池 备用蓄电池 油泵 F1 F0 维修连接器 ABS报警灯 中央差速器开关 _1369162101.unknown _1369155069.vsd � 初始化� 向仪表和无线监控模块发送信息 获取各传感器信息 自检 _1369159619.vsd � � a1� 1� a2� 2� 3� a3� 4� a4� b1� b2� b3� b4� 5� 6� 7� 8� Vcc1� GND� 0� 0� GND� 0� 0� Vcc2� � � � � 电机驱动电路 诊断和保护电路 计算及控制电路 电磁阀驱动电路 轮速信号处理电路 电源管理电路 与外界通讯电路 四路传感器轮速信号输入 _1369155104.vsd � � 曲轴位置传感器中断 是否到达点火时刻� 发出点火信号 计数、延时 查询点火提前角表 获取发动机转速、负荷等信息 是� 否 _1369154189.vsd 主控芯片 ATmega168 发动机转速传感器 车速传感器 节气门/油门开度传感器 点火开关 高压线圈 冷却风扇控制电路 档位信号 刹车开关 冷却水温度传感器 脉冲整流电路 模拟信号调整电路 A/D转换 开关量调整电路 点火驱动电路 ISP下载接口电路 冷却风扇 _1369146913.unknown _1369146931.unknown _1369146880.unknown _1369146426.unknown _1369146508.unknown _1369146561.unknown _1369146461.unknown _1369146401.unknown _1369146069.unknown _1369146161.unknown _1369146200.unknown _1369146128.unknown _1369145742.unknown _1369145824.unknown _1369145678.unknown _1367766020.unknown _1369143729.vsd � � � � _1369145196.vsd � � � � � � VCC OUTPUT GND 燃油传感器 +5V GND GND R4 27K C5 D2 LM324B OUT 5 6 7 _1369145566.unknown _1369144818.vsd � � � 入口 数字指针静止 计算当前实际车速、转速 周期时间到否 车速显示值不等 于当前实际值 计算需要旋转的脉冲微步数及脉冲微步周期 更新显示屏的车速显示值 转速显示值不等 于当前实际值 计算需要旋转的脉冲微步数及脉冲微步周期 更新显示屏的转速显示值 返回 Y N N N Y Y _1369133750.vsd ECU 空气流量计 燃油压力控制 燃油泵控制 点火器 怠速控制阀 冷起动喷油器 喷油器 其他信号 空挡起动开关 蓄电池 EFI主继电器 点火开关 车速传感器 氧传感器 爆震传感器 水温传感器 进气温度传感器 节气门位置传感器 凸轮轴位置传感器 曲轴转速传感器 故障防护 自诊断系统 EGR控制 _1369141515.vsd � 车速传感器 报警提示 LED显示 UPD78F0883 单片机 电源模块 信号处理 信号处理 信号处理 信号处理 水温传感器 油量传感器 转速传感器 复位电路 _1369130778.vsd 拖动侧边手柄更改文本块的宽度。� � _1367848627.unknown _1367848639.unknown _1367848544.unknown _1367848568.unknown _1367766276.unknown _1273044258.unknown _1274110907.unknown _1274110995.unknown _1274111490.unknown _1274111547.unknown _1274111566.unknown _1274111520.unknown _1274111014.unknown _1274110965.unknown _1274110836.unknown _1274110896.unknown _1273044415.unknown _1272461870.unknown _1272978617.unknown _1272978640.unknown _1272981247.unknown _1272461890.unknown _1272461917.unknown _1272460393.unknown _1272461661.unknown _1272440756.unknown _1272460342.unknown _1272025422.unknown