异常情况下汽车油量表信号处理方法

3O技术纵横轻型汽车技术20158异常情况下汽车油量表信号处理方法陈贵宏林绍华杨飞陈日红南京汽车集团有限公司摘要由于油箱在车辆行驶中晃动导致燃油传感器阻值不断大范围变化，车辆急转弯或停在斜坡上都会导致燃油传感器的阻值无法真实反映实际的油量数值，如何正确区分出油量有效值和无效值，让仪表指示到正确的油量位置是本论文所研究的内容。关键词驾驶信息油量表显示系统真实油量信号处理传感器阻值变化1背景技术汽车油量表在汽车仪表中是很难处理好的仪表指示器之一，油箱里面燃油传感器带有一只悬浮的油浮子会随油位的变化而变化，浮子的变化改变燃油传感器的输出阻值，仪表根据传感器的阻值去指示燃油量。大家知道汽车行驶过程中在转弯、急停以及停在斜坡上时油箱中的油位都会发生倾斜，这时传感器的阻值不是真实的油箱油量，所以传统没有经过信号处理的油量表对油量的指示就会产生短暂或长时间非准确指示或小范围的指针抖动；且由于控制策略的不完善，会造成油量表在实际使用过程中出现指示不准，指示不稳定的情况，可能会引起顾客报怨。本论文解析汽车仪表模拟信号处理方法，特别涉及到异常情况下油量表信号处理方法。2油量表工作原理燃油传感器连接到油量表的燃油测试端口，油量表的采样电路通过向燃油传感器提供上拉电压，从而将变化的传感器中阻值转化为变化的电压，变化的电压信号输入给油量表的微处理器AD端口转化为数字采样信号，微处理器通过预置的仪表系统软件，根据输入燃油信号变化来控制步进电机的运动方式、速度和方向，从而带动指针指示正确的燃油位置。3技术方案本论文的目的是提供异常情况下油量表信号处理方法，从而克服汽车在行驶过程中出现异常情况时对油量表所造成各种干扰和误指示。其技术方案的关键特征在于它包括以下步骤31采样燃油信号。并将该信号转化为燃油输出值。包括以下步骤311对燃油信号进行AD信号采样；312对AD信号进行求滑动平均值，得到燃油AD值；313求出电源电压的AD采样值；314计算燃油输入值；315根据输入值分段线形求出燃油输出值；316判断燃油输出值是否超出上限，若是，则燃油输出值为上限值。3_2根据燃油输出值计算滤波系数，并判断燃油轻型汽车技术20158技术纵横31步进电机的转动方向。包括以下步骤321燃油当前值初始化为0；332当前值两次大于油量表输出值时，滤波系数加1，当前值两次小于油量表输出值时，滤波系数减1，否则滤波系数为0；333计算燃油目标值；334将燃油目标值与燃油当前值比较，若燃油目标值大于燃油当前值，则燃油步进电机正转，若燃油目标值等于燃油当前值，则燃油步进电机保持，若燃油目标值小于燃油当前值，则燃油步进电机反转。33根据滤波系数。控制步进电机运动速率。包括以下步骤331判断滤波系数是否小于等于5；332若滤波系数小于等于5，则步进电机速度为125秒走一步；333若滤波系数大于5，则判断点火时间是否到5秒；334若点火时间小于5秒，则步进电机速度为滤波系数最大值一滤波系数25MS走一步；335若点火时间大于5秒，则判断是否有速度；336如有速度，则步进电机速度为T1STEP；根据情况T1约在1S左右337若没有速度，则步进电机速度为T12STEP。在具体的实际应用中，我们提供一种对油量表有效、便捷的信号处理方法。该方法是基于单片机燃油信号的采集，转换成有效的数字信号进行处理，并根据行车中的实际情况做出判断，从而能比较准确指示出油箱正确的油量。本论文中AD采样电路见图1具体实施方式下面结合附图和实施对本论文做进一步的描述。具体的处理方法首先对燃油输入信号进行分析，一般最常见的燃油输入信号有两种，分别是模拟输人电阻信号和PWM脉宽调制信号。对于模拟电阻信号的处理采用单片机AD输人口，先由单片机外围电路把模拟的输人电阻信号转换成模拟的电压信号，而后单片机对电压信号进行模数转换，从而变成可容易处理的数字信号。对于PWM脉宽调制信号的处理采用单片机内部中断计数器的处理方式，求出所需要的占空比。对于这两种的输入信号，其实质都是转化成数字信号，所以在通过信号处理程序之前，先要对其进行滤波处理，把每次所得到的AD转换值或PWM脉宽调制值都进行滑动平均滤波得出平均值，然后再把信号加以放大，这样做法有效的避免了单片机硬件结构和外围电路在转换过程中所造成的数据波动。其次要判断汽车是否是刚点火，在汽车刚点火后，要求汽车油量表迅速指示到油箱的正确油量位置，所以这时要求指针油量表及时响应到正确位置上，所以在点火启动后的58秒内，油量表快速响应到正确位置。而在行车过程中由于对信号进行异常处理，油量表不会做快速的响应。点火后的快速响应在滑动平均滤波后也可能产生小范围的抖动，所以这里需要一个对燃油指示目标值的逼近算法，确保指示无误。LOCK图1AD采样电路最后还需要判断汽车在点火状态下是否有速度，在没有速度的情况下，再判断新指示目标值与当前目标值的差值大于规定的某个固定的常32技术纵横轻型汽车技术20158数且是连续变化的，则判断为点火加油，其指针响应速度从空到油箱满在2分钟之内达到。当在点火后有速度时，则判断为行车，其指针响应速度从空到油箱满在10分钟之内达到，指针响应速度是在单片机的时钟中断里调节的，因为仪表指针走的慢，所以就很好的避免了由于车子的不平稳和颠簸，造成油箱中燃油晃动引起的假象。在点火状态下，不论是有车速和无车速都必须遵循输出滤波算法，该算法先根据输入的滤波值滑动平均滤波值分段比对得出燃油输出值，如果超出输出线性表的值，则返回最大值，然后比较电机运动新计算值方向与当前运动方向，如果指示方向增大即油量值增加，则FFL，燃油的目标值为当前值新计算值一当前值FFMAX，其中F为滤波系数，滤波系数F会在0FMAX之间变动。如果指示方向减小即油量值减小，则FF1，燃油的目标值为当前值新计算值一当前值FFMAX。这样滤波的目的是电机运动速度和滤波系数成正比，并且在目标值和当前值相等时会减速，这样就能够很好的控制行车过程中由于道路颠簸、上下坡、急转弯等异常情况的处理。作为一个实施案例，采用NEC公司的一款单片机作为开发平台，该单片机包括40K的ROM、15K的RAM、5通道的AD转换口、3路的16位捕捉定时器和16路的PWM输出口。程序和信息全部储存对于FLASH中，从而不需要外接储存芯片。本系统采用TLE4275的电源驱动芯片，提供单片机5V电源，驱动电流为400MA。采用的步进电机，其最小步进角度为112度。燃油输入为电阻信号输入，单片机AD口进行AD采样。采样电压在05V之间。当输入燃油信号后，燃油电阻信号转换成电压信号，被单片机AD口捕获。由于AD转换的基准电压是点火电压，所以在转换时候不仅要对输入AD值进行滑动滤波求平均，还要对电源电压进行求平均。公式为AD电压输入值1000FUEL_ADIGNADAVERAGE，其中1000是放大倍数，FUEL_AD为燃油AD平均，IGNADAVERAGE为点火电压平均。得到AD采样值后，经过分段查表函数得到一个指示新值，查表函数通过目标值为当前值新计算值一当前值FFMAX的算法，求得其滤波后的目标值。CPU通过对目标值和当前值的比对进行对步进电机的驱动。根据此处理方法，仪表指示准确可靠。前面图一就是本论文中AD采样电路。罔中，FUELIN为燃油信号输入，P_IGN为点火电压，FUELAD为单片机的AD转换引脚。因此，本论文分析总结了异常情况下油量表信号处理方法，其特征在于它包括以下步骤A、采样燃油信号，并将该信号转化为燃油输出值；B、根据燃油输出值计算滤波系数，并判断燃油步进电机的转动方向；C、根据滤波系数，控制步进电机运动速率。详细的流程图如下步骤A流程图对燃油信号进行AD采样，把采样进来的AD值进行滑动平均滤波得出平均值，再对电源电压进行AD采样后进行求平均，然后我们就能得到燃油的输入值为1000“采样AD值比上电源AD值，其中1000是放