【自动化】汽车尾气余热发电系统温度检测模块设计与开发 开题报告1

毕业设计论文任务书学生姓名岳凯专业班级自动化0601班指导老师全书海、黄亮工作单位自动化学院设计论文题目汽车尾气余热发电系统温度检测模块设计与开发设计论文主要内容了解汽车尾气余热发电系统结构，了解常见温度传感器的基本种类与各自特征，设计温度检测模块，选用PIC单片机控制，采用CAN总线通信技术，确定系统控制方案，完成硬件电路设计。要求完成的主要任务（1）了解温度传感器特别是热电偶的基本种类与各自特征，并选择合适的热电偶，使其能检测0350、03800两种范围的温度，同时精度要求在05。（2）了解温度变送器的工作原理，并选择能够与温度传感器相符的温度变送器；（3）了解PIC单片机的基本功能，选择能够实现8路AD转换功能的单片机作为本设计的主控机及AD转换器件；（4）了解CAN总线的基本功能，并以CAN总线数据传输作为本设计的数据传输的方式，其波特率可达250KBPS；（5）撰写毕业设计论文，字数15000左右；（6）翻译外文文献20000字符。参考资料1程德福,王君,凌振宝,王言章传感器原理及应用M北京机械工业出版社20082田宇鹏,姚恩涛,李开宇传感器原理M北京科学出版社,20073饶运涛,邹继军,郑勇芸现场总线CAN总线原理及应用技术M北京航空航天大学出版社,20034夏继强单片机实验与实践教程M北京北京航空航天大学出版社,20015刘向宇,秦龙PIC单片机C语言程序设计实例精粹丁元杰M北京电子工业出版社2010指导教师签名系主任签名院长签名章武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）如今汽车已逐步成为现代人们出行旅游的主要交通工具，然而在满足人们出行方便的同时，汽车尾气也已成为环境污染的重要源头。汽车尾气是由内燃机中燃料燃烧排放出来的废气，虽然机车是靠燃料燃烧所产生的机械能来制动的，但是燃料燃烧所产生的能量并不能完全转换成汽车动能，其余大部分将随尾气热量排出于空气中而未被利用，这部分未能被利用的能量，不仅会造成严重资源浪费，同时废气直接排入空气还会污染空气。同时，汽车内部许多设备需要电能驱动，而在现在许多车辆中整车的电能依然是靠汽车运动时的机械发电的，这样又会造成机械能的损失。但是如果利用汽车尾气的余热来发电，将这部分热量转换成电能供汽车设备使用，这样不仅能变废为宝节省能源，同时还不会削减汽车的动能，达到双重收获。同时也将会促进整个汽车行业的发展，特别是石油价格日益加重的今天，也为人们带来良好的经济效益。利用汽车尾气余热发电，首先必须对汽车尾气进行温度检测。通过温度检测，来获得相关数据，以此研究尾气温度与所产生电能大小之间的关系，为提高效率改进装置提供数据支持。对汽车尾气温度的检测，一般采用热电偶温度传感器。如今，传感器技术已十分成熟，比较常用的传感器有热电偶，热敏电阻温度传感器，以及集成温度传感器中的三类电压输出型集成电路温度传感器；电流输出型集成电路温度传感器；数字输出型集成温度传感器1。这些温度传感器的测量范围，测量精度都有所差异，一般在测量高温物体时选用热电偶温度传感器，而对一般温度较低的物体则采用热敏电阻温度传感器。单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力2。所以单片机在工业中应用中，可以极大地提高应用设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。由于CAN总线数据传输的高性能、高可靠性及独特性，CAN总线数据传输也越来越受人们的重视。CAN总线属于总线式串行通信网络，由于其采用了许多新技术及独特的设计，与一般的通信总线相比，CAN总线的通信具有突出的可靠性、及时性和灵活性3。当前，各国为提高能源利用率都在不断努力。寻找新能源，可替代能源，加深对能源的利用等方面都取得了一定收获。在全球汽车行业飞速发展的今天，随着工业的发展需求，人们对这些能源的消耗越来越大。需求不断加大，能源匮乏等问题也越来严重。一方面是能源的储藏有限；另一方面在机器的运行过程中，比如汽车的运行过程中能量又不会完全利用。如何让这些流失的能量加以利用或回收，以达到节约能源、提高能源利用率，解决能源匮乏问题有着相当重大的意义。在一些发达国家，汽车燃料利用率也在不断提高，美国，日本，德国等一些发达国家都在不断研究新领域，混合动力汽车、新型柴油机车、可变排量机车等绿色汽车，这些在一定程度上不仅节省了燃料的使用，更大大提高了内燃机的利用率，从而起到节约能源的良好效益。而我国汽车行业起步晚，许多技术还未成熟，但也不断研制高效能汽车，一些国内品牌如比亚迪，奇瑞等正大量投入研制使用轻能源，电动汽车，从而改善这一现状。将汽车尾气的热能转换成电能来供汽车运行，不仅在很大程度上也节省了能源的利用，同时也对提高效率，改善环境等方面有很好帮助，但此技术的使用未到成熟地步，利用率较低，加之成本高，还有待改进。汽车尾气直接排放于空气不仅会造成环境污染，也会造成巨大能源浪费。由于尾气排放于空气中会带走大量热能，如果将这些热能加以利用，不仅会减少能量损失，变废为宝，还会减少环境污染，达到双重效益。因此，通过汽车尾气温度检测以提高热电转换效率从而带来良好经济效益和社会效益。本设计准备主要以温度检测、AD转换以及CAN总线数据传输三部分展开，在对器件功能及各项指标的了解的基础上选择合理的器件，以设计合理的硬件电路图实现其基本功能。2、基本内容和技术方案本设计是基于对汽车尾气温度的检测，论文准备以下几个方面的内容展开（1）了解温度传感器的发展现状，如集成温度传感器以及其他温度传感器，了解传感器基本种类，以及工作原理，特别是热电偶传感器，选择能检测350，800的温度，同时精度要求在05的热电偶作为本设计的基本器件；（2）了解温度变送器的工作原理，并选择能够与温度传感器相符的温度变送器；使其能得到电流信号；（3）了解PIC单片机的基本功能，选择能够实现8路AD转换功能的单片机作为本设计的主控机及AD转换器件；（4）了解CAN总线的基本功能，包括SJA1000的功能，以及CAN总线收发器PCA82C250/251的基本功能，同时以以CAN总线数据传输作为本设计的数据传输的方式，其波特率可达250KBPS；（5）完成系统设计，并作基本硬件电路图。将温度传感器直接与所要测得的汽车尾气所要经过的热电转换模块相连，以感应所要测量的温度，并通过温度变送器转换成可以方便测量的电流信号，经处理后传输给PIC16F877AD转换单元，进行模数转换，而且此单片机同时还兼有控制功能，进行温度巡检，或是休眠等控制。这样大大提高了可控性与可操作性，为实验的进行带来极大方便之处。同时，转换出来的数据通过CAN总线数据传输给给定模块以实现其基本功能。此方案，准确性强，且方便实用，大大提高了运行效率，也为汽车尾气发点这一目的带来良好的效益。3、进度安排第12周毕业实习，撰写毕业实习报告；第34周翻译外文资料，初步确定方案，完成开题报告；第5周确定最终方案，并进