基于CAN的汽车怠速自动启停系统毕业设计(论文)word格式.doc
《基于CAN的汽车怠速自动启停系统毕业设计(论文)word格式.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于CAN的汽车怠速自动启停系统毕业设计(论文)word格式.doc(44页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、目录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 课题研究背景11.2 课题研究现状及意义21.3 基于CAN的汽车怠速自动启停系统简介31.4 本文课题支撑和主要研究内容41.4.1 本文的课题支撑41.4.2 本文主要研究内容52 CAN总线技术分析62.1 CAN总线协议概述62.2 CAN总线技术与常规布线技术比较62.2.1 常规布线技术的优缺点62.2.2 CAN总线技术的特点72.3 CAN总线的分层结构及功能82.4 CAN总线的报文93 基于CAN的汽车怠速自动启停系统总体方案123.1 基于CAN的汽车怠速自动启停系统功能需求分析123.2 系统构建方法143.3 基于CA
2、N的汽车怠速自动启停系统网络拓扑结构143.3.1 系统通信协议143.3.2 系统网络拓扑结构154 基于CAN的汽车怠速自动启停系统信号采集装置硬件设计174.1 硬件设计平台174.2 硬件总体结构174.3蓄电池电量检测电路184.3.1 NE555芯片介绍184.3.2 蓄电池电量检测电路设计194.4 开关信号处理电路204.4.1 芯片4N25介绍204.4.2开关信号处理电路设计204.5 模拟信号处理电路214.5.1 芯片MC912DP512介绍214.5.2 模拟信号处理电路设计234.6 脉冲信号处理电路234.6.1 芯片6N137介绍234.6.2 脉冲信号处理电路
3、设计245基于CAN的汽车怠速自动启停系统信号采集装置软件设计265.1 软件开发平台简介265.2 主程序流程图265.3 基于CAN的汽车怠速自动启停装置软件初始化275.3.1 PLL初始化275.3.2 ECT初始化285.3.3 累加器初始化295.4 报文发送305.5 车速信号采集程序315.6 系统试验平台建立与性能分析316 总结与展望336.1 全文总结336.2 研究展望33参考文献35附录37致 谢40摘 要随着我国经济的快速发展,汽车行业呈现出空前繁荣的景象。据相关人员保守估计,到2015年我国汽车保有量至少达到1.5亿,这将会加剧交通拥堵状况,提高汽车消耗的能量,增
4、加汽车排放的污染物。而当汽车遇到红灯、堵塞、临时停车等路况时,汽车处于怠速状态,此时往往是燃料消耗和污染物排放量最为严重的工况。基于CAN(Controller Area Network,控制器局域网)的汽车怠速自动启停系统是以CAN总线为信息共享和传输通道,基于汽车各ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)和电器装置的信息集成,综合利用车载网络技术、嵌入式技术、传感检测技术和智能控制技术等,研究并设计了基于CAN的汽车怠速自动启停系统。该系统可在由于拥堵或红灯等路况而引起临时停车时,根据汽车运行状态自动停止发动机运转,以达到节能减排的目的,并根据驾驶员动作信息,
5、快速启动发动机,为车辆再次行进提供动力。本文主要研究工作如下:(1)了解CAN总线相关技术,对比CAN总线技术与常规布线技术,研究CAN总线报文结构。(2)设计基于信号采集系统硬件电路,其中,硬件电路以MC9S12DP512微处理器为核心,需要设计的信号处理电路有:蓄电池监测电路、开关信号处理电路、模拟信号处理电路、脉冲信号处理电路。(3)设计信号采集系统的软件部分,画出软件流程图,并基于Freescale的Code Warrior软件,用C语言编写软件程序,软件主要包括各个工作模块的初始化、报文发送和车速信号的采集。(4)构建实验平台,测试实验系统。关键词:自动启停系统;信号采集装置;MC9
6、S12DP512;CodeWarriorABSTRACTAs the economy of our country develops so fast, the industry of automobile shows the scenes of unprecedented prosperity.According to the conservative estimates of concerned people, there will be at least 150 millon cars in 2015, Which in turn will lead to more traffic jam
7、s,more energy comsumption and more vehicle emissions.When facing with the circumstances of red light, traffic jams or emergency parking,the cars are in the idle state, and this time is always the conditions when fuel consumption and pollutant emissions reached the peak. The can-based vehicle automat
8、ic start-stop system takes the CAN(Controller Area Network) bus as the channel of sharing and trasporting information.The system is based on the ECU(Electronic Control Unit) of vehicles and the information integration of electrical installation, and it makes full use of the technology of car network
9、,the technology of embedded, the technology of the sensor detection, the technology of intelligent controlling and so on.The system have researched on and designed the can-based vehicle automatic start-stop system.It can lead to the temporary parking when it is crowed or the lights turn to red.And i
10、t can stop the engine automatically according to the state of the vehicle in order to get the effect of energy saving.Also it can start the engine quickly on the basis of the action of the driver so as to providing the driving power for the vehicle.The main works of this dissertation are as follows:
11、(1) The related technologies of the CAN bus should be understood,the technologies differences between the CAN bus and the conventional wiring have been compared and we have rearched on the message sructure of the CAN bus.(2) The hardware circuit of the signal acquisition system has been designed,whi
12、ch mainly contains four parts:the battery monitoring circuit;the switch signal processing circuit;the analog signal processing circuit and the pulse signal processing circuit.The core device of these circuits is the microprocessor MC9S12DP512.(3) The software of the signal acquisition system has bee
13、n designed and the software flow chart has been drawed.The program was written with C langugage which based on the Freescales Code Warrior.The initialzation ,the sending of the message and the signal acquisition of the speed are included.(4) A test platform should be built to test the laboratory sys
14、tem.Keywords: Automatic Start-Stop system; Information acquisition device; MC9S12DP512; Code Warrior1 绪论1.1 课题研究背景随着社会经济的发展,我国城市化进程加快,使得城市汽车拥有量快速增长,导致城市交通拥堵状况加剧,能源消耗上升,汽车排放造成的空气污染在城市大气污染中的比例越来越高。据相关报道,机动车在给人们带来交通便捷的同时,也带来许多危害人类健康的环境难题,有些环境问题甚至引起灾难性事件。英国报刊曾在一篇题为毒雾笼罩北京一文中说,由于车辆增加速度过快以及低劣的汽油质量,北京市成为全球机
15、动车尾气污染最严重的城市之一。上海市的机动车总量虽然只相当于日本东京的1/12,但空气中主要由机动车排放的CO、HC和NOx的总量却基本相同。广州市空气污染的主要污染来源是:机动车尾气占22,被市民评为“最不可忍受的污染物”。我国第一批环保模范城的深圳市,大气污染中机动车尾气污染已占70,每年排放的各种有害物质达20多万吨,并且还在以每年超过20的速度上升1。鉴于上述严峻的环境形势,治理或减少汽车尾气排放量这一任务迫在眉睫。而汽车在红灯、堵塞、临时停车等路况时处于怠速状态,此时往往是燃料消耗和污染物排放最为严重的工况。汽车怠速时不仅消耗了燃料,且NOx和CO的排放量都比正常工况高出很多,增加了
16、污染与排放;同时,电气系统的供电由蓄电池提供,因此会对蓄电池造成损害,怠速时间过久还会造成蓄电池电量不足,影响其寿命。调查表明,在城市行车过程中,汽车怠速时间占整个行车时间的22%,以北京市目前的汽车保有量计算,堵车时汽车怠速1小时所造成的损失就高达2000万元。就武汉市而言,2010年汽车保有量已经超过了100万辆,等待红绿灯的平均时间早已超过了30秒,有的甚至达数分钟,而大多数司机都采取怠速等待。据理论分析,火花塞点火发动机燃烧过程中,暖机启动消耗的燃料仅相当于发动机怠速运转0.7秒,因此汽车停止时间只要高于1秒,就应当让发动机熄火,以降低燃料消耗与排放,保护环境,而多数驾驶员并没有此操作
17、习惯2。因此,汽车怠速自动启停系统非常适合在道路拥堵及等待红灯状态下使用,以减少堵车和路口等红灯时因发动机怠速运转而造成的油耗损失和排放。1.2 课题研究现状及意义CAN(Controller Area Network,控制器局域网)总线作为一种可靠的汽车计算机网络总线已开始在先进的汽车上得到应用,使得各汽车ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)能够通过CAN总线所共享所有的信息和资源,达到简化布线、减少传感器数量、避免控制功能重复、提高系统可靠性和可维护性、降低成本、更好地匹配和协调各个控制系统的目的。这样使得汽车的动力性、安全性、操作稳定性都上升到新的高度。
18、技术的先进性是CAN总线在汽车上应用的最大动力,也是各个汽车生产厂商竞相应用CAN总线的主要原因。在现代轿车的设计中,CAN已经成为必须采用的装置,奔驰、宝马、大众、沃尔沃、雷诺等汽车都采用了CAN作为控制器联网的手段。据相关报道,中国首辆CAN网络系统混合动力轿车已在奇瑞公司装配成功,并进行运行。上海大众的帕萨特和POLO汽车上也开始引用了CAN总线技术。CAN总线控制技术是提高汽车性能的一条很好途径。但总的来说,目前CAN总线控制技术在我国汽车工业总的应用尚处于试验和起步阶段,绝大部分的汽车还没有采用汽车总线的设计,因而存在不少弊端。 随着汽车电子技术的发展,具有高度灵活性、简单扩展性、优
19、良抗干扰性和处理错误能力的CAN总线通信协议必将在汽车电控系统中得到更广泛的应用。目前生产“启停系统”的厂商主要是博世这样的零部件厂商,同时整车厂商也涉足了这一技术。汽车怠速自动启停系统的应用现状具体如下:雪铁龙于2004年在C3上搭载“启停系统”;奔驰smart for two以及路虎的神行者2代都搭载了启停系统;长安CX30搭载了博世的启停系统;奇瑞汽车早在2008年的奥运会期间就推出了A5 BSG,作为奥运期间的服务用出租车,该车搭载有启停系统(目前已经停产);宝马也是最早采用“启停系统”的厂商之一,目前已经在宝马海外车型上大规模应用,各大厂商的新能源车型计划中几乎都包括“启停系统”;据
20、了解,大众旗下的高尔夫、迈腾在未来都将配备该项技术;福特的嘉年华与新福克斯、马自达的新款马3也将采用该系统。但是,由于技术不够成熟,以前的“启停系统”的作用并没有发挥出来,只是增加了车辆成本,却未达到良好的效果,汽车网络控制领域还未出现“启停系统”。换句话说,中国在汽车启停系统这一块,远远落后于日本,美国,欧洲等发达地区。这项技术在今天仍没有得到推广,较好的启停系统只用于高档轿车和豪华轿车上,大部分轿车并没有搭载这个系统。而且,使用了启停系统的普通车型,其效果不够理想,没能产生足够的经济价值。搭载“启停系统”的门槛相对较低,同时在其成本上也不会有太大的障碍,这使得绝大多数厂商都有可能推出搭载“
21、启停系统”的车型,特别是在欧洲市场,“启停系统”已经成为很多的车型的标准配置。随着更严格排放法规的实施,更多厂商将会使用这一项配置。目前像博世这样掌握“启停技术”的厂商也在大力推广这一配置,即使是自身没有投入这项技术研发的整车厂商也可以通过购买的方式为旗下的产品搭载这一配置。所以一旦国内消费者接受并认可“启动系统”技术,这一系统的发展空间将会快速增长。汽车怠速自动启停系统具有很大的发展空间。据相关报道,汽车怠速自动启停系统可降低汽车约8%的油耗和排放。对国家和社会来说,如果用35年时间准备,一年装车500万辆,则每年可节约4.7亿升燃油和减少1300万吨CO2的排放量,累积效应十分可观。本项目
22、预期成果服务于汽车领域,直接应用于乘用车,以突破国外技术壁垒,推动汽车电子技术的发展,达到汽车节能减排目的。1.3 基于CAN的汽车怠速自动启停系统简介如图1-1所示为简化的汽车CAN 总线结构,其中,发动机、ABS(Anti-locked Braking System,防抱死刹车系统)系统、自动变速器、安全气囊等都是现代汽车动力的核心部件,对时间响应要求严格,因而需要采用传输速率高的CAN通信网络。车灯控制、中央门锁控制、照明控制和仪表管理控制等相对来说实时性要求较低,采用传输速率低的低速CAN通信网络即可满足要求。主控制器跨接高、低速两条总线,与各节点进行数据交换,建起网关作用,实现网络互
23、连3。总之,硬件方案软件化实现,简化了设计,降低了成本。图1-1 汽车系统CAN总线结构CAN总线在汽车中的应用具有以下优势:l 信息共享。采用CAN总线技术可以实现各ECU之间的信息共享,减少不必要的线束和传感器。例如具有CAN总线接口的电喷发动机,其它电器可共享其提供的转速、水温、机油温度、油量瞬时流速等信息。l 减少线束。传统电信系统单一点对点的通信方式已经不能满足现代复杂的通信要求,不仅浪费布线,增加重量,还不利于系统扩充,因此并不能适应汽车的发展。而CAN总线可有效减少线束,节省空间。例如某车门-后视镜、摇窗机、门锁控制等的传统布线需要20-30根,应用总线CAN则只需要2根。l 易
24、于扩充。传统的布线方式导致系统布线复杂,而且点对点的信息传输方式导致系统扩充比较复杂。而CAN总线特有的优点使系统的扩充容易实现,这一更有利于汽车的发展。 本设计考虑到我国城市交通运行的拥堵现状况,并针对汽车节能减排现状及发展趋势,采用CAN总线,基于汽车各ECU和电器装置的信息集成,综合利用车载网络技术、嵌入式技术、传感检测技术和智能控制技术等,研究并设计汽车怠速自动启停系统。该系统针对城市道路交通拥堵和汽车怠速停车现状,在车辆因为拥堵或红灯等因素临时停车时,根据汽车运行状态,自动停止发动机运转,以达到节能减排的目的;并根据驾驶员动作信息,快速启动发动机,为车辆再次行进提供动力。本文主要是针
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 CAN 汽车 自动 系统 毕业设计 论文 word 格式
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2983112.html