基于单片机的汽车燃油量检测及显示系统设计.doc

1、摘 要汽车燃油量检测是汽车电子电器系统的重要组成部分。通过对某汽车生产企业的调研显示，目前汽车上的油量表多数仍为三刻度式仪表，由于使用的油量传感器的限制，这些油量表有一个比较大的缺点就是精度较低，系统不稳定。针对这种情况，作者在分析和研究了各种汽车燃油显示装置和检测方法的基础上，提出了一种基于PIC单片机的燃油检测及显示系统。论文首先对汽车燃油检测及显示系统这一课题的必要性进行论述，对现阶段燃油检测系统的研究情况进行概括。对汽车燃油检测的工作原理，检测系统的显示方式进行分析。然后选择合适的传感器、单片机、显示装置和其他必需设备，自主设计了基于PIC单片机的燃油检测及显示系统。软件设计中，通过中

2、值滤波等方法排除错误信号的干扰。搭建硬件平台后，编写系统软件，进行验证性试验，分析了油耗检测系统所采用的理论的可行性。汽车燃油检测系统在单片机的控制下，经系统软件剔除错误信号，通过步进电机带动油量表指针转动将油箱油量准确显示在油量表上。同时，系统设计了报警装置，在油量少于设定值或者油箱油位突然迅速降低的时候，燃油检测装置会发出报警信号。关键词：汽车；燃油量；检测；显示；PIC单片机AbstractAutomotive fuel quantity detection is the automotive electrical system is an important component. Th

3、rough an automobile manufacturer research shows that the current cars fuel gauge the majority still three meter scale , due to the use of the fuel sensor limit these oils have a relatively large scale disadvantage is low accuracy , the system instability. To address this situation , the authors anal

4、yze and study a variety of display devices and vehicle fuel detection method is proposed based on a PIC microcontroller-based fuel detection and display system.Thesis first of all vehicle fuel detection and display system is the necessity of the subject for discussion, on fuel at this stage to summa

5、rize the research of the detection system. For vehicle fuel detection works , the detection system is displayed for analysis. Then select the appropriate sensor , microcontroller, display devices and other necessary equipment , independent design a PIC microcontroller-based fuel detection and displa

6、y system. In software design, through such methods as median filter to exclude the error signal interference. Build the hardware platform , the writing system software, confirmatory testing, analysis of fuel consumption detection system used by the feasibility of the theory .Vehicle fuel detection s

7、ystem under the control of the microcontroller , an error signal is removed by the system software , driven by a stepping motor fuel gauge pointer will turn fuel tank fuel gauge accurately displayed on the upper.At the same time, alarm system design, less than setting value of gas or oil level when

8、suddenly, rapidly reducing fuel measuring device will signal an alarm.Key words: Automobile; Fuel amount; Detection; Display; PIC microcontroller目 录第一章 绪论11.1引言11.2 汽车燃油检测及显示系统的研究情况及发展趋势11.3 论文的研究意义及主要工作21.4 本章小结2第二章 燃油检测及显示系统整体方案设计32.1 系统功能要求32.2 总体技术方案的确定32.2.1 汽车油量检测及显示系统技术方案32.2.2 汽车油量检测及显示系统的基本

9、组成32.3 本章小结4第三章 燃油检测系统硬件的设计与选择53.1 燃油传感器的选择53.2 单片机的选择63.2.1单片机的匹配原则63.2.2 PIC16F877A简介73.3 显示方案的选择93.3.1 显示方式的选择93.3.2 步进电机的选择93.4 电源的选择113.5 本章小结13第四章 电路和软件设计144.1 硬件开发平台的安装144.2 系统电路设计144.2.1 单片机最小系统144.2.2 晶振电路154.2.3 复位电路164.2.2 电压采集电路174.2.3 电机驱动及报警灯电路184.2.4 电源电路194.3 软件开发平台的安装204.4 系统软件设计204

10、.5 系统的仿真244.5.1 仿真系统的介绍244.5.2 仿真结果分析254.6 本章小结27第五章 硬件的组装和测试285.1 PCB板的制作285.2 系统软件的下载285.2.1 PICkit3简介285.2.2 系统程序下载305.2 系统测试305.3 误差分析355.4 本章小结35第六章 结论36谢辞37参考文献38附录39附录一：控制程序39附录二：系统原理图47附录三：PCB板图48第一章 绪论1.1引言当今社会迅速发展，人们的生活水平不断提高，越来越多的汽车走进平常百姓家。据中国汽车工业协会公布的数据：2011年中国汽车产销量分别为1841.89万辆和1850.51万辆

11、，2012年这一数据则为1927.18万辆和1930.64万辆，连续三年位居世界第一位。虽然这一数据里乘用车占据大部分，但是作为高油耗的商用车对环境影响更大。经济的发展意味着物资流动性大。我们往往需要把货物从一个地方发送到其他地方。在运输业，轮船和火车以其价格低廉占据优势，但是，在灵活性上，公路运输有得天独厚的优势。巨大的货物流动给公路带来很大的运输压力，作为公路上主要运输力量之一的载重汽车保有量巨大。载重汽车油耗量大，随着我国载重汽车保有量不断增加，石油等不可再生能源逐渐减少，作为地球上的一员保护我们的环境义不容辞。对于载重汽车而言，他不仅需要载重能力强，省油，同时他在人机交流，舒适度，电子

12、性能方面也很重要。汽车燃油量检测是汽车电子电器系统的重要组成部分。通过对某汽车生产企业生产的重型汽车的调研显示，目前大多数汽车上实验的燃油表仍为三刻度式仪表，由于使用的油量传感器的限制，精度比较低。低精度，不稳定的油量检测系统使得汽车司机不能准确掌握油箱油量，什么时候加油只能靠经验，因此会造成汽车偶尔半路抛锚，从而引发道路堵塞甚至交通事故等严重后果。燃油检测及显示系统可以让驾驶员根据油量表的显示及时加油和发现漏油，同时，汽车司机可以根据系统显示的油量选择不同的驾驶方式，在一定程度上降低汽车油耗。由此可知，开发一个新型的燃油检测系统是非常有必要的，并且他具有非常广阔的市场前景。1.2 汽车燃油检

13、测及显示系统的研究情况及发展趋势目前国内许多研究所或者大学还有一些汽车生产企业里面有许多团队都在对汽车燃油检测这一课题进行技术攻关。燃油检测技术研究的两个主要方向是信号采集模块和单片机控制模块。信号模块的研究可以让我们拥有更准确，更及时的油量信号，单片机控制模块的研究可以让我们开发更稳定，性能更完美的燃油检测及显示系统。信号模块的关键是传感器。我国研究团队各自采用了不同的传感器进行研究。参考发表的研究成果，宁波工程学院的研究人员提出了一种根据电控喷油发动机的喷油特性采集信号的方法；重庆仪表研究所提出了一种采用磁敏油位传感器采集油位信号的方法；山东省公会管理干部学院的研究者提出了采用电容式传感器

14、来采集油量信号进行研究的方法；上海交通大学的研究者则提出采用了压力式传感器采集信号的方法。燃油检测系统的核心是单片机。在单片机的选择上，苏州大学的研究团队发表了PIC单片机来进行系统的控制的方法；宁波大红鹰学院的团队则发表了采用以AT89S52单片机为核心的汽车燃油检测系统的研究。综合说现阶段燃油检测系统的研究仍然未能完全解决油量表显示不够准确，系统稳定方面的问题。同时，许多研究成果经济性较差，要是实际应用在汽车上会影响汽车制造成本。汽车燃油检测的发展必然向着智能化的方向发展，首先在采集方式上必然会有更迅速，更精确，更有可靠性的采集方案；其次在控制芯片上将采用性能更加强大，价格更加低廉的单片机

15、；最后在显示方式上将想数字显示方向发展。1.3 论文的研究意义及主要工作如前文所述，目前汽车上使用的汽车燃油表多数仍为三刻度式油量表。对东风柳州汽车有限公司生产的重型卡车的调研表明，汽车燃油量检测存在的主要问题之一是传感器的油浮受到车身晃动的影响造成油量指示错误。因此，针对现阶段汽车燃油检测系统的这一现状，我们在深入了解燃油检测系统工作原理的基础上，通过分析、比较不同系统方案的工作特点，研制一种基于单片机的燃油量检测系统，通过增加检测阻尼、限速滤波、中值滤波等技术手段提高油表指示的准确性，在不增加成本的情况下使系统达到良好的性价比。课题研究的主要工作： 课题的调研； 资料的获取； 有关知识的准备； 总体技术方案的酝酿； 控制器硬件系统的设计； 绘制并制作电路板； 编写控制软件； 软硬件系统基本功能的调试和测试。1.4 本章小结本章主要介绍了课题研究的调研情况，课题研究的意义以及目前该领域的一些研究成果，展示了燃油检测系统的发展方向，并在此基础上简要介绍了作者在该课题中所做的工作。第二章 燃油检测及显示系统整体方案设计 2.1 系统功能要求（1）完成汽车油量检测。采用传感器检测油箱油