汽车油耗研究毕业论文.docx

第1页 共15页汽车油耗毕业论文目 录1.引言12.汽车油耗的内容22.1 汽车油耗出现的阶段.43 油耗的检测与解决方法.83.1汽车油耗的检测.93.2汽车油耗增加的解决方法.11结 论15致 谢16参考文献17第1页第2页 共15页1汽车油耗检测技术研究的意义及内容1.1汽车油耗检测技术研究的意义汽车的油耗检测是衡量汽车燃料经济性及汽车发动机性能的重要手段，而油耗仪是进行油耗检测的专用仪器，它通过测量发动机消耗一定燃料所需时间或者车辆行驶一定里程所需的燃油量来计算燃油消耗率。对于耗油量的参数检测，不仅要保证有足够的精度，而且还要对汽车的正常运转不造成任何的影响。因此，研究与开发新型智能油耗仪也是实现油耗仪产品升级换代的要求，也是科学技术日益发展的需要。油耗检测装置精确检测汽车油耗，可为研制低油耗车提供依据。所以该系统的开发将会为汽车油耗精确检测技术的发展提供新方向，为我国汽车油耗检测技术发展创造新的平台，为节能型汽车的研发提供更精确可靠的油耗数据。1.2本文的主要研究内容本课题的内容是用电机带动负载模拟汽车车轮，利用单片机和光电传感器等构成外围电路，对车速及里程进行测量和计算，采用液位传感器对燃油用量（或剩余量）进行测量，利用燃油用量和里程数计算机油消耗量，包括瞬时油耗量（l/km）和平均油耗量（l/100km），并实时显示。（1）总体设计思路的确定。根据机动车油耗量的计算与显示系统的功能要求确定总体设计思路。（2）硬件部分的设计选择和匹配。对单片机、流量传感器、光电传感器、显示器、键盘、电源转换模块和电机模块等元件根据系统要求，以及目前上述各种元件的技术状况、性能特点、性价比等，结合调研情况以及相关参考资料进行对比分析，确定采用的元件的具体型号，并给出相应的接口电路，相互之间进行合理匹配。同时给出以单片机为核心的控制系电路原理图，从而为各元件之间建立必要的联系。第2页第3页 共15页1.3系统的功能要求（1）掌握软硬件设计原理；（2）熟练掌握AT89S52单片机的工作原理，能利用单片机内部中断设计程序，（3）驱动电机部分需要用PWM调速；（4）油耗量需要实时显示，要求每1s输出一次数据，并且有断电保存功能；（5）程序要有复位功能，里程显示要有清零复位功能。1.4总体设计思路根据机动车油耗量的计算与显示系统功能的要求。使用单片机作为中心处理器，则需要为提供5V稳定电压的电源。我们知道机动车的电池电压一般是12V，要为单片机提供5V电压需要进行电源的转换，即将12V能转换为5V。系统要求显示里程、瞬时油耗量和平均油耗量，所以应该用LCD或者数码管作为显示模块。电机带负载模拟机动车的车轮，通过光电传感器测出车轮的转动频率从而测出机动车的速度。机动车的油耗量测量，可以用水代替燃油，通过液位流量传感器测出单位时间内或者单位路程内所消耗的燃油。要求能对里程进行计数，单片机断电后能进行数据保存；需要一个断电数据保存模块。2 硬件电路设计21单片机的选择根据系统功能要求，我们知道单片机要处理传感器的脉冲信号，计算和转化数据，存取读取数据；这些功能一般单片机类型都能胜任，因此单片机的选择要经济实惠和熟悉操作的。AT89S52单片机是一个较为经典的单片机，它作为教材的典例，在许多书籍中都有很详细的介绍，因此AT89S52是最佳的选择。第3页第4页 共15页2.2AT89S52单片机的介绍AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。主要性能：8K字节在系统可编程Flash存储器；l1000次擦写周期；全静态操作：0Hz-33MHz；l三级加密程序存储器；32个可编程I/O口线；l三个16位定时器/计数器；l六个中断源；全双工UART串行通道；l低功耗空闲和掉电模式；l掉电后中断可唤醒；l看门狗定时器；l双数据指针；l掉电标识符。第4页武汉工程职业技术学院毕业论文第5页 共15页 图3.1 AT89S52引脚图 DIP封装AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统 可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。第5页第6页 共15页P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能：P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。第6页第7页 共15页端口引脚第二功能：P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INTO(外中断0)P3.3 INT1(外中断1)P3.4 TO(定时/计数器0)P3.5 T1(定时/计数器1)P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器读选通)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存存储器和程序校验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的。脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vic端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压App.。第7页第8页 共15页XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。寄存器并不是所有的地址都被定义了。片上没有定义的地址是不能用的。读这些地址，一般将得到一个随机数据；写入的数据将会无效。用户不应该给这些未定义的地址写入数据“1”。由于这些寄存器在将来可能被赋予新的功能，复位后，这些位都为“0”。定时器2寄存器：寄存器T2CON 和T2MOD 包含定时器2 的控制位和状态位（如表1和表2所示），寄存器对RCAP2H和RCAP2L是定时器2的捕捉/自动重载寄存器。中断寄存器：各中断允许位在IE寄存器中，六个中断源的两个优先级也可在IE中设置。表3-1 T2CON：定时器/计数器2控制寄存器 T2CON 地址为0C8H 复位值：0000 0000B位可寻址TF2EXF2RLCLKTCLKEXEN2TR2C/T2CP/RL276543210第8页第9页 共15页符号功能TF2定时器2 溢出标志位。必须软件清“0”。RCLK=1 或TCLK=1 时，TF2不用置位。EXF2定时器2 外部标志位。EXEN2=1 时，T2EX 上的负跳变而出现捕捉或重载时，EXF2 会被硬件置位。定时器2 打开，EXF2=1 时，将引导CPU执行定时器2 中断程序。EXF2 必须如见清“0”。在向下/向上技术模式（DCEN=1）下EXF2不能引起中断。RLCLK串行口接收数据时钟标志位。若RCLK=1，串行口将使用定时器2 溢出脉冲作为串行口工作模式1 和3 的串口接收时钟；RCLK=0，将使用定时器1计数溢出作为串口接收时钟。TCLK串行口发送数据时钟标志位。若TCLK=1，串行口将使用定时器2 溢出脉冲作为串行口工作模式1 和3 的串口发送时钟；TCLK=0，将使用定时器1计数溢出作为串口发送时钟。EXEN2定时器2外部允许标志位。当EXEN2=1时，如果定时器2没有用作串行时钟，T2EX（P1.1）的负跳变将引起定时器2 捕捉和重载。若EXEN2=0，定时器2将视T2EX端的信号无效TR2开始/停止控制定时器2。TR2=1，定时器2开始工作C/T2定时器 2 定时/计数选择标志位。C/T2 =0，定时； C/T2 =1，外部事件计数（下降沿触发）CP/RL2捕捉/重载选择标志位。当EXEN2=1时， CP/RL2=1，T2EX出现负脉冲，会引起捕捉操作；当定时器2溢出或EXEN2=1时T2EX出现负跳变，都会出现自动重载操作。CP/RL2=0 将引起T2EX 的负脉冲。当RCKL=1或TCKL=1时，此标志位无效，定时器2溢出时，强制做自动重载操作。第9页第10页 共15页表3-2 中断允许控制寄存器（IE） （MSB） （LSB）EAET2ESET1EX1ET0EX0 中断允许控制位=1，允许中断 中断允许控制位=0，禁止中断符号位地址功能EAIE.7中断总允许控制位。EA=0，中断总禁止；EA=1，各中断由各自的控制位设定IE.6预留ET2IE.5定时器2中断允许控制位ESIE.4串行口中断允许控制位ET1IE.3定时器1中断允许控制位EX1IE.2外部中断1允许控制位ET0IE.1定时器0中断允许控制位EX0IE.0外部中断0允许控制位中断源AT89S52 有6个中断源：两个外部中断（INT0 和INT1），三个定时中断（定时器0、1、2）和一个串行中断。这些中断如图10所示每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE 中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。如表5所示，IE.6位是不可用的。对于AT89S52，IE.5位也是不能用的。用户软件不应给这些位写1。它们为AT89系列新产品预留。定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2 或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清0。第10页第11页 共15页定时器0和定时器1标志位TF0 和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。然而，定时器2 的标志位TF2 在计数溢出的那个周期的S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。2. 3 显示模块显示模块选择数码管或者LCD来显示，我们要从中选择一种，因此要对比它们的优缺点。数码管：优点：价格便宜，亮度足够大，原理简单程序代码容易读写。 缺点：显示内容有限只能显示数字，外围电路相对LCD复杂。LCD：优点：可以同时显示多个数据字符和数字，外围电路简单。 缺点：价格相对数码管昂贵，程序读写相对复杂。经过对比数码管和LCD的优缺点和结合系统功能的要求，可知选择LCD作为显示模块更为佳。LCD能同时显示速度、油耗量和里程。第11页第12页 共15页2. 4 电源转换模块机动车自身的电源电压一般是12V或者24V。而单片机工作的电压为5V,为此需要将12V或者24V转换成5V电压。基于经济实惠、简单操作和稳定的原则，选择7805芯片。7805基本介绍：三端稳压集成电路lm7805。电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的lm78 系列和负电压输出的lm79系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO- 220 的标准封装，也有lm9013样子的TO-92封装。用lm78/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7806表示输出电压为正6V，lm7909表示输出电压为负9V。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。第12页第13页 共15页结 论本文研究的机动车油耗量的计算与显示在单片机的控制下，通过计算流量传感器送来的燃油流量脉冲信号，在控制软件的支撑下，能实现车辆的静态和动态测试，能测量汽车的瞬时油耗、平均油耗、速度和里程。由于资金问题，本次设计没有用到很好的测量油耗传感器，本次油耗量测量准确度不够，是这次设计的不足。若使用精良的传感器，该项技术的产品化，将极大地推进汽车油耗规范化、提高油耗检测精度，对于新生产车、营运车辆可进行燃料经济性的精确检测、评价。能很好地满足科研院所、车辆制造、使用和维修单位、汽车用户等需要，应用前景广阔。主要研究工作：（1）确定了机动车油耗量的计算与显示系统总体技术方案。机动车油耗量的计算与显示系统能完成汽车油耗的智能检测，主要解决目前汽车油耗检测产品存在的精度不高、测试项目少、成本较高等问题，为此从燃油流量信号的检测、处理与输