基于MPC5634和CAN总线的发动机信息采集系统研究

发布时间：2020-05-15 12:33

【摘要】：随着油耗法规和排放法规越来越严格,以及城市大气污染受到更多人的重视,人们对汽车动力性、经济性和环保性能的要求日益提高。发动机是汽车的动力来源,对整车的经济性和环保性影响最大。发动机信息采集系统是发动机性能检测的重要设备,在发动机节能减排等新技术的研究过程中,该系统可以实时监控发动机工作状态、采集发动机运行数据、检测发动机各传感器工作是否正常。随着发动机电子技术、传感器技术及现场总线技术的持续发展,汽车行业对发动机信息采集系统的精确性、快速性和抗干扰性都提出了更高的要求。目前国内部分高校和企业的发动机台架性能实验室仍采用传统分散式的测控设备,发动机信息采集通信布线长而复杂,并且传统发动机测控系统只能采集少部分常用传感器信息,无法全面反映发动机工作状态。为了解决这些问题,本文设计了基于发动机综合测控系统的发动机信息采集子系统。信息采集子系统以高性能微控制器MPC5634为核心,实现对发动机常用传感器信号、特殊传感器信号、外部测试仪器通信信号的采集与分析;以CAN总线为通信介质,将分散的测控设备进行网络化连接。首先,本文介绍了发动机信息采集系统信号源所涉及到的各种传感器及外部测试仪器,并对传感器按照信号类别进行分类,详细介绍了各类传感器的工作原理及外部测试仪器的通信信号。其次,在详细分析传感器信号类型和外部测试仪器通信信号类型的基础上设计了这些信号的模拟发生装置,包括对信号源模拟发生装置的硬件电路设计及信号输出程序设计。然后,针对模拟发生的频率信号、模拟信号、开关信号、通信信号分别设计了相对应的信号调理电路。此外,还设计了CAN通信电路,完成微控制器MPC5634的最小电路系统的搭建。以MPC5634为基础,设计了信号采集程序以及CAN通信程序。最后,基于虚拟仪器LabVIEW搭建软件测试平台,实现CAN数据的收发和发动机工况参数的实时显示。对发动机信息采集系统硬件、软件进行仿真模拟调试,结果表明:本文设计的基于发动机综合测控系统的信息采集子系统能够完成对发动机信息准确、实时采集,CAN通信灵活高效,上位机具有良好的人机界面。
【图文】：

发动机台架,测控系统,总体结构,信息采集系统

第二章发动机信息采集系统总体方案设计第二章发动机信息采集系统总体方案设计台架测控系统总体结构如图 2.1 所示，，发动机信息采集系统是发子系统，信息采集系统主要包括 MPC5634 发动机信息采集模配器和虚拟仪器 LabVIEW 的上位机系统。MPC5634 发动机信传感器信息及外部测试仪器通信接口输出的信息，之后将这些方式发送到总线上；USBCAN 适配器是带有 USB 接口和 CAN 接N协议接口卡，具备CAN总线协议分析功能，LabVIEW软件对接收行解析，最后实现图形化实时显示发动机各工况参数。

进气温度,发动机,传感器,热敏电阻

它们的工作原理大都相似，本文只对他们作统一介绍。对于输出特殊的传感器本文将分别介绍。拟量信号传感器温度传感器度传感器的作用是将被测对象的温度值转换为相对应的电压值，温度传感器按原理分为热敏电阻式、热电偶式等多种形式,发动机电控系统多采用热敏电阻感器[17]。发动机的进气温度传感器和水温传感器由一个负温度系数（NTC）的构成，传感器实物如图 2.2 和图 2.3 所示。温度系数热敏电阻的阻值变化与温度变化成反比，当待测物体温度升高时，其降，当待测温度降低时，其阻值上升。测量时首先测出热敏电阻阻值的大小，查询热敏电阻阻值与温度之间对应的表格算出被测物体实际的温度值[18]。图热敏电阻阻值与温度之间对应关系。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.6

【参考文献】