开题报告模板讲解

1、大学硕士学位论文开题报告书论文题目： 研究方向： 学科专业： 学 号 ： 研究生姓名： 导师姓名：* 研究生学院制论文题目： *1. 选题的意义 发动机关键参数的在线监测，对保证其安全运行、事故预判和状态分析具有重要 意义，论文研究实现对发动机主要系统包括：发动机功率系统，润滑系统，冷却系统 的关键参数，基于嵌入式技术进行实时检测、记录、分析与工作状态判断。具体检测 内容如下：（1）发动机功率系统 发动机的输出功率是直接反应设备动力性能的指标，也是发动机的主要参数之 一。通常所说的发动机功率是指发动机在额定工况下的实验室功率，表示发动机最大 对外做功的能力。发动机的功率与转速和转矩之间存在着一

2、定关系 1 。由于在线监测 各个气缸的转速和瞬时转矩存在着困难，不易实现，所以通过检测各缸的温度情况来 判断各缸运行状态是否正常。发动机在正常运行下，各缸的温度保持相对一致，温度 差值在一定范围内，一旦某气缸温度出现严重偏离温度差值范围，实时发出预警。（2）润滑系统 要保证发动机正常运转，必须设法尽量减少零件表面的摩擦。润滑系统中利用机 油泵，使产生压力的机油连续不断的压送到摩擦表面上去。通过检测机油泵端口的机 油压力情况来分析当前的润滑状况。如果机油压力值偏高，说明零件之间的摩擦使温 度升高，润滑系统可能出现问题，及时检查相关零件，避免发生不必要的损失。同时 机油品质也会相应影响润滑效果。（

3、 3）冷却系统 通过在水箱放置温度传感器，当温度传感器的电阻值随冷却液的温度变化时，信 号线上的电压也随之发生改变，通过这种方式来检测循环水温冷却效果。如果水温过 高，检查散热风扇运行情况。发动机定期检测是科学技术进步与技术管理相结合的产物，它是对各种发动机， 视其类型、技术状况、使用条件和强度而制定的定期检测制度 2 。但是在定期维护中，一般采用传统仪表检测，对于复杂的发动机，很容易造成系 统接线庞杂、工程周期长、安装费用高和维护相对困难的问题。并且模拟信号通过传 统仪表的传送，精度也会大大降低，与此同时操作人员不能方便地了解现场仪表的运 行状况，不利于控制调节作用的实施 3 。与传统仪表的

4、定期维护相比，在线监测系统 则更具有优势：可靠性能高，数字信号传输抗干扰强，精度高；操作性好，操作人员 可直观通过 LCD液晶屏了解到发动机运行情况来实现对故障的诊断和控制过程监控 ; 发 动机状态在线监测系统，以包括传感器在内的仪表设备和计算机为技术手段，结合监 测对象的特殊性， 有针对地对各种运行参数进行连续监测， 对设备状态做出实时评价， 对故障提前预报并做出诊断，变故障停机为计划停机，减少停机或避免事故扩大化， 使设备的维修管理从计划性维修、事故性维修逐步过渡到以在线状态监测为基础的预 防性维修，提高了设备管理现代化水平，创造巨大的经济效益 4 。基于嵌入式技术的发动机运行状态监测系统

5、就是要求检测设备可以在不解体发动 机的前提下完成检测和诊断，并且可以在简单条件下检测、诊断出发动机的各种性能 参数、分析推理出可能出现的故障，为全面、准确评价发动机的使用性能和技术状况 提供可靠依据。然而过去对于发动机运行状态的检测多是限于某个部分，或某个系统的独立虚拟 检测仪器，并且这种仪器相对硕大笨重，倘若要检测多个系统，会消耗更多的人力和 物力。虽然以单片机为主体的检测设备比一些独立虚拟检测仪器智能和简易了许多， 但它本身也存在着或多或少的问题。由于单片机本身系统一般都要求用自己的仿真程 序、编译程序和调试程序以及专用开发装置。特别是对于综合故障诊断系统，单片机 系统的处理能力和内存容量

6、很难满足功能的需要。于是基于嵌入式技术的发动机检测 系统逐渐成熟。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适用于应用 系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它主要由嵌 入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用软件等部分组成，用于 实现对其它设备的控制、监视和管理等功能 5 。发动机运行状态检测系统能够准确可 靠地检测出发动机的基本运行状态参数，一旦发生故障，自动发出报警信号。发动机 的各个运行参数以及故障报警状态可以在高分辨率的 LCD上显示。因此，操作人员可以 轻松通过触摸屏像操作电脑一样来设定和查看相关参数，有利于及时发现设备的运

7、行 故障，提高设备可靠性。本课题将嵌入式技术应用于发动机运行状态监测系统中， 采用 32位ARM微处理器为 核心，并且引入了 Linux 操作系统。通过传感器采集到检测现场的实时数据，经过 CPU 处理后，可以显示在高分辨率的彩色 LCD上。在 GUI（图形用户界面）技术的支持下， 可以通过丰富的图形界面功能，用曲线或表格的形式显示运行状态参数的变化趋势， 具有便捷的可视性和操作性。操作功能通过点击触摸屏来实现，可以象操作 Windows 桌面一样，实现对菜单、滚动条、列表框、按钮等控件的操作。数据的记录完全脱离 PC机，以文件的形式存储在海量存储器中， 也可以通过 USB接口用 U盘或移动硬

8、盘导出。2. 简述选题背景及在该领域的水平目前国外的发动机检测技术正在向智能化、自动化、精密化和综合化方向发展， 应用新技术，开拓新领域，研制新的检测与诊断设备已成为国外发动机检测与诊断技 术发展的标志 6 。我国从60年代开始进行汽车监测技术方面的研究工作，当时交通部主持进行了汽 缸漏气检测仪、点火等检测仪器的研究、开发。 70年代，发动机不解体检测技术及设 备被列为国家科委的开发应用项目，其中有交通部主持研制开发的发动机综合性能检 测仪。进入 80年代，随着检测和诊断技术的快速发展，对检测诊断技术和设备的需求 也与日俱增，我国研制开发了发动机综合分析仪。为了配合检测工作，国内也发布实 施了

9、有关的国家标准、行业标准和计量鉴定规程 2 。我国检测技术在发展过程中依然存在着一些问题，如普遍重视硬件技术，忽略或 是轻视了难度大、投入多、社会效益明显的检测方法、限值标准等基础性技术的研究7 。与国外的检测技术相比，我国的检测设备在测试精度、操作便捷性、界面友好性、 和智能化诊断方面还存在较大差距 8 ，所以要在检测设备智能化方面加快发展速度。 随着信息技术和管理的进步，发动机监测系统也将实现真正的网络化信息化，从而做 到信息资源共享、硬件资源共享、软件资源共享。例如：国产 EA1000型发动机综合参 数检测仪，它由信号提取系统、信号处理系统、采控与显示系统三部分组成。由于该 检测仪检测的

10、参数过多过细，操作极其复杂，使机器的使用性带来不便，并且不具有 人机界面，必须要通过 PC机才能完成操作过程，以至于使用的普遍性不高。嵌入式技术的出现刚好可以解决以上存在的问题。嵌入式技术核心是围绕嵌入式 应用开发的处理器、嵌入式实时操作系统和各种开发工具。嵌入式发动机监测在航空 领域：航空发动机状态检测系统中引入了嵌入式技术，嵌入式基于体积小、重量轻、 耗电少、可靠性高、抗震性能好以及工作温度和湿度范围广的优良特性，使得状态监 测系统能够很好的适应发动机运行过程中的恶劣条件 9 , 在汽车领域：针对发动机常规 参数的采集、处理系统，实现发动机各缸的参数采集和分析，为故障诊断、状态评估 提供状

11、态手段 10 。在工业控制领域， 作为32位的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片 占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩 展，ARM微控制器的兼容性好、操作系统内核小、低功耗、高效率，并且具有高度的模 块化和扩展性，具备文件和目录管理、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等 功能11 ，都向传统的 8位/16位微控制器提出了挑战。本课题是将嵌入式技术应用于发动机运行状态监测系统，从实际应用出发，经传 感器检测实时参数，并对数据进行分析处理，达到检测发动机运行状态的效果，并且 友好的人机图形界面，让使用者操作起来更简单，更人性化。3. 论文所要研究的内

12、容和实施方案研究内容：（1）了解相关传感器以及发动机检测技术的知识。（ 2）以 ARM微处理器为核心的检测系统硬件设计。（ 3） linux 引导程序 uboot 的分析移植。（ 4） linux 操作系统内核的裁减。（ 5） linux 操作系统内核的移植。（6）硬件设备驱动程序的编制。（7）应用软件的设计。实施方案：（ 1）研究发动机状态监测系统的具体实施方案， 根据实际应用对 linux 操作系统 内核进行适当裁减，并编译通过。（ 2）编写 linux 操作系统下的各个硬件的驱动程序，包括 LCD、串口、以太网接 口等，并调试成功，使得 linux 操作系统在硬件设备上能够正常运行（ 3

13、）在 MINIGUI 技术的支持下编写用户应用程序， 并在宿主机上仿真， 修改不完 善的地方。（ 4）将编写的驱动程序和应用程序连同 linux 操作系统内核一起编译， 生成可执 行镜像文件。（5）将可执行镜像文件下载目标硬件系统中，进行整机调试，并不断完善。（ 6）在整机调试的过程中， 用人为加干扰等各种措施来验证 linux 操作系统用于 工业场合的实时性、稳定性、可靠性，如果发现有瑕疵，则对 linux 操作系统的内核 裁减和任务调度做相应的修改。4. 主要关键技术和理论依据（1）驱动程序的开发 嵌入式系统从下到上可以分为硬件层、设备驱动层、操作系统层、用户应用层。 其中设备驱动层是最重

14、要的一层，因为它起到承上启下的作用。驱动程序是操作系统 内核和机器硬件之间的接口。 linux 操作系统需要针对每个硬件设备，自己编写相应 的驱动程序，这样，应用程序可以像操作普通文件一样对硬件设备进行操作，因为驱 动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节 12 。（2）MINIGUI技术需要开启 Linux 操作系统下的 FrameBuffer ，用 QVFB进行仿真，这样，将显示设 备抽象成一帧缓冲区，用户可以将它看成是显示内存的一个镜像，将其映射到进程地 址空间之后，就可以直接进行读写操作，而写操作可以立即反映在屏幕上，同时，需 要编写输入引擎 IAL 以及绘图 API 函数等。（ 3） lin

15、ux 操作系统的开发以及在目标硬件上的移植linux 操作系统的开发环境一般由目标硬件系统和宿主 PC机所构成。 目标硬件系 统用于运行操作系统和系统应用软件，而目标硬件系统所用到的操作系统的内核的编 译、应用程序的开发则需要通过宿主 PC机来完成。 双方之间通过以太网接口建立连接 关系，最终将编译成功的操作系统内核和调试成功的驱动程序连同 MINIGUI 仿真成功 的应用程序一起， 经过交叉编译环境编译成功后， 生成可执行镜像文件， 下载到 FLASH 或者 SDRAM中运行13 。针对 ARM微处理器移植 linux 操作系统时，需要对 linux 操作 系统的代码做一些适当的改动，如硬件

16、的配置、处理器的配置、内核起始地址、 ROM 文件系统的定位、存储空间的配置、初始化节拍定时器、定义二级异常中断向量表的 起始地址、以太网卡寄存器地址的偏移量、以太网设备基地址等等。（ 4） linux 操作系统用于工业场合的稳定性和可靠性的研究工业控制领域中，对系统的稳定性和可靠性的要求比较高，系统的故障会造成很 严重的后果。在台式机系统中出现导致系统瘫痪的软件错误并不可怕，因为用户只需 重新启动系统即可，它只会造成少量数据的丢失。然而，对于运行在工业控制系统的 软件，系统必须能够在没有人为干预的条件下从故障中自动恢复， 在无需用户干预 （按 下复位键或重新上电）的条件下自动从故障状态下恢复

17、是很有益处的。最简单、有效 的措施就是采用看门狗技术。 linux 操作系统下看门狗技术在工业场合中的应用以及 linux 操作系统能否在工业场合稳定、可靠的运行，这些都是很有难度和实际意义的 14。5. 工作量及进度安排2013.01-2013.02研究 ARM微处理器的体系结构以及外围器件的硬件电路原理。2013.02-2013.04学习掌握 Linux 操作系统基本结构，熟悉 linux 操作系统的开发 环境。学会编译内核、驱动程序和应用程序。2013.04-2013.05针对目标硬件，对 linux 操作系统进行适当裁减，以满足实际应 该需要，并完成 linux 操作系统内核在 ARM

18、微处理器上的移植。2013.05-2013.07编写设备驱动程序。2013.07-2013.10编写用户应用软件，使用 MINIGUI 技术来完成丰富的图形界面并 仿真。2013.10-2014.02将完整的可执行镜像下载到 FLASH中，进行整机调试。2014.02-2014.04样机测试，对 linux 操作系统用于工业场合的稳定性研究。2014.04-2014.06撰写论文，准备答辩。6. 本论文的研究特色和创新之处将嵌入式技术用于发动机运行状态监测， 通过对温度、 压力关键参数的检测， 将 得到的检测信号参数进行分析、处理，完成对发动机运行状态进行趋势分析和故障预 判，提高监测水平。7

19、. 参考文献1 母忠林 .柴油机维修技巧与故障案例分析 M. 北京：机械工业出版社， 2010.2 魏加恩.汽车检测技术的发展 J. 科技与生活 .2011.9.3 张毅，张宝芬 ,曹丽, 彭黎辉.自动检测技术及仪表控制系统 M. 北京：化学工业出 版社， 2010.4 盛兆顺，尹琦岭 . 设备状态监测与故障诊断技术及应用 .M. 北京：化学工业出版 社,2003.5 于忠得，林敏 . 嵌入式系统基础教程 M. 北京：国防工业出版社， 2009.6 王奎洋 .汽车发动机检测与诊断系统的开发和研究 D. 南京：南京理工， 2005.7 张进. 汽车维修行业的现状及发展对策 J. 四川兵工学报，

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