频率信号，由微控制器内部设置时钟频率等硬软件可检测出此频率信号的周期。将检测出的频率信号的周期带入计算式即可得知水位。将水位高低计算式编译后载入微控制器内部，代入检测出的频率信号周期，水位高低结果即可得知，水位高低检测模块完成。软件程序通过端口输入微控制器。水位传感模块也可以通过设置芯片引脚连接显示电路来进行水位的直接仪表显示。在此本模块不做设计。总体来看，输出电压值与水位成线性比例。当水位较低时，采集器的电容值偏低，进入微控制器的信号频率较大水箱满容量时，频率信号较小。根据不同液体的介电系数和其他因素影响下的介电系数的变化，本模块可以作为多种液面位传感器使用。温度检测模块设计汽车行驶途中，各种车载电子仪器从车体硬件设备采集的信息很大程度上方便了驾驶员驾车，然而非硬件设施同样也会对驾驶员产生影响。车内环境，车外光照强度，天气情况等情况不容忽视。系统针对车内环境设计了温度检测模块。本模块设计中选用了型热敏电阻传感器，其工作原理是热敏电阻温度信号由温度传感器变换为电压信号后，送入微控制器处理，最后的测量结果可送入显示模块显示，也可以通过通信电路传入总线。温度传感器微控制器显示通信图温度传感模块硬件结构图温度传感模块的总体硬件设计采用了微控制器芯片和芯片，其正常工作电压为和。温度传感器的选择是系统设计的基础，温度检测模块的设计是根据热敏电武汉理工大学硕士学位论文阻的特性而来，选用了型热敏电阻作为温度传感器。型热敏电阻有着灵敏度高体积小使用方便结构简单等优点，在空气中的热时间常数可达到，完全可以适应车厢内环境的温度采集要求。型热敏电阻阻值随温度的变化成指数规律，在实际使用中，特别是在测温变动较大的情况下，电阻与温度会呈现非线性特征。本模块设计的温度检测模块测量范围是正常室温，温度变化范围较窄，采用了分段法，将检测温度范围根据各段温度内，热电阻阻值变化剧烈度进行不同斜率分段。温度电阻热敏电阻特性曲线图型热敏电阻特性曲线上图热敏电阻曲线为绝对温度可看出在变化范围较小时，温度和阻值呈近似线性比例，普通的测量方式可以获得比较满意结果温度变化较大时，整体曲线呈指数关系，本系统采用分段计算法来实现之间的关系计算。根据测量范围内热敏电阻阻值变化的剧烈程度将整体曲线分为多条斜线连接。然后根据热敏电阻阻值所处范围，依照此范围内计算式计算温度。热敏电阻分压取样时，必须串联电阻用为分压。如上图所示，在温度范围内，是中点和为其相应的电阻值。则串联在热敏电阻中的电阻最佳计算公式为公式武汉理工大学硕士学位论文图热敏电阻温度信号采集电路图为热敏电阻传感器信号采样电路图，热敏电阻串联电阻，采集信号为上电压信号。为滤波电容。本模块采用值常数为的型号热敏电阻作为温度传感器，其温度特性如表。表热敏电阻表温度阻值车辆上使用的温度测量模块值最佳测量范围为，根据上式最佳串联温度计算公式推导出串联电阻最佳阻值为。本模块采用阻值为电阻替代。在温度范围内，传感器采集电压信号范围为。热敏电阻的温度和电阻值之间呈指数曲线，其特性方程为由热敏电阻材料和制作工艺决定，可由应热敏电阻型号及材料查找在温度下，热敏电阻采集电压为公式此时随温度升高而降低，采样信号随着的降低而降低，呈非线性，设计采用分段法。热敏电阻温度传感模块是种对热敏电阻温度进行测量的温度检测和显示武汉理工大学硕士学位论文设备，它以微控制器作为核心，在软件的控制下，与其它的硬件电路相结合，来实现对车内环境温度的测量。湿度检测模块设计汽车车厢内的空气湿度同温度样是作为影响驾驶员驾驶的条件，必须引起足够的关注。车箱内空气湿度的检测和控制对调节车厢内部环境的舒适度起了很大的作用，因此湿度检测模块的设计极有必要。本模块针对车厢环境的设计，采用了高分子式湿度电容类传感，硬件结构实现简单，成本相对较低。同其他类型传感方式相比较，湿度电容传感器具有响应速度快线性好重复性好测量范围宽尺寸小等优点。与圆柱形电容传感器相同，湿度传感器输出信号为电容值，无法直接显示和传输，需通过中间转换电路变为可直接送检信号。湿度检测模块硬件由湿敏电容器转换电路及微控制器电路组成，通过微控制器预留端口可转接显示或接通信部分。湿度传感器预处理微控制器显示通信图湿度传感模块硬件结构图图为湿度检测模块硬件结构图，由湿敏电容信号采集模块，信号预处理模块和微控制器模块组成。武汉理工大学硕士学位论文图湿度检测模块电路图湿敏电容器根据空气中湿度大小采集电容信号。本模块采用国内生产的型湿敏高分子薄膜电容式传感器，湿度测量范围为，工作温度范围为，基础容量为，响应迅速，稳定性好，容量正比相对湿度，线性好。由外围电路，根据电容转频率公式为湿敏电阻采集电容值公式根据转换后信号的频率的大小测定空气湿度值。设定电阻和阻值为，输出频率信号频率大小范围为。根据香农定理，设定的检测频率为以上可进行完全的采样检测。微控制器内部有最高频率为的用户可编译振荡，完全满足检测频率要求。整体方案与水位检测模块相同，采用微控制器和总线接口来实现数据的处理和总线的接入。本章小结本章讲述的是车载信息系统中各模块和通信接口的硬件电路设计。首先从通信接口电路和电源转换电路开始，设计了各模块的通信功能和供电电源的硬件系统。接着从总体功能和内部功能需求进行了主屏显示模块的硬件设计，从显示模块的接入，按键控制的设计和微控制器最小系统方面进行了描述。通过对长时间野外行车情况的需求分析和对采集对象的分析，采用合适的传感技术来设计车身信息检测模块。最后根据各模块对采集信息的处理方式分别设计武汉理工大学硕士学位论文不同功能的电路和采用适合的微控制器来实现检测模块的硬件设计。武汉理工大学硕士学位论文第章车载信息系统软件设计基于总线的车载信息系统由多个模块通过总线通信接口连接而成。系统首先针对对各模块的功能实现进行软件设计，然后根据采用的通信协议进行通信软件的设计，从而完成系统整体的设计。系统各模块的软件设计本章节首先介绍各个模块的软件设计。从各模块的功能实现方面单独介绍其对应的软件设计框图或过程。主屏显示模块软件设计主屏显示模块主要显示各车身信息检测系统检测的车身数据和这些检测模块的状态。模块内部分为数据读取，状态检测和数据显示。实际应用时，车身信息检测模块数量众多，有时候单页面并不能满足整体需求，因此设置为个主页面和根据检测模块检测数据类型不同分为多个子页面。根据检测模块的分类，从主页面选定子页面选项进入数据显示页。主屏显示模块的软件设计主要包括从总线读取检测模块发送的车身数据，由微控制器处理后显示读取主页面和分页面按键上下按键和选定按键实现显示面板的操作。微控制器处理车身信息检测模块的数据分为两种处理，读取检测数据送入显示器根据设定判断检测的数据是否正常来判断车身信息检测模块的工作状态后送显。因此，主屏显示器软件设计可以大致分为检测模块数据显示状态判断通信设置。武汉理工大学硕士学位论文开始系统初始化显示主页面子页面选择进入数据显示界面按键中断结束图检测模块数据显示查找软件流程图选择车身信息检测模块显示首先从主页面进入开始。主屏显示模块上电复位后，系统开机默认进入主页面，主页面主要显示子页面选择项。主屏显示控制终端上电复位后，系统第次默认进入主页面。根据需要查看车身信息检测模块分类选定子页面选项，确认后按键进入，上下键选定目的模块所在的显示页面就可以查看到该模块检测的信息。如果需要查看其它类型检测模块的数据，按主页面返回键返回主页后以按照上述操作即可。武汉理工大学硕士学位论文开始系统初始化检测数据有无读取数值数值范围判定检测模块工作正常检测模块工作异常结束检测模块未连接图状态检测软件流程图主屏显示模块内各检测模块状态判断软件设计首先从定时间内检测各检测节点有无报文发送开始。在定时间段内，主屏显示节点收到检测节点发送的报文信息则可判定检测模块与总线连接良好，否则需检查检测模块硬件电路。检测到有报文传输后读取报文内的数据值并与设定值比较，在设定值范围内则说明检测模块良好，如果不在设定范围内则说明所在检测模块所在的车身部位出现异常或者检测模块工作状态异常，需要进行处理。电池电量检测模块软件设计电池电量检测模块采用霍尔电流传感器采样，采样频率足够大时可进行整体的电量计算。电池电量检测模块的软件设计正是基于电量可计算的基础上进行的。武汉理工大学硕士学位论文开始系统自检初始化充放电状态分析充电电量计算带入补偿系数计算剩余电量存储电池数据放电电量计算带入补偿系数剩余电量电池老化补偿计算剩余电量读取存储的参数充电放电图电池电量检测主程序流程图电池电量检测模块通电，系统首先进行初始化，从寄存器内读取上次模块关闭时存储的电池电量信息和老化补偿信息。根据电池充电和放电状态，分别分析。电池充电时，系统根据采样时间和电流大小来计算充入电量，电池内剩余电量增加。此时根据带入的补偿系数计算电池容量，然后根据剩余电量多少计算电池电量百分比。电池充电时并不影响电池的老化系数。电池放电状态时，同样带入补偿系数计算电池总电量，然后计算电池剩余电量百分比。当剩余电量低于总容量的时，可认为电池过度消耗需要充电，电池老化补偿系数加。每次模块停止工作时，寄存器自动存储电量数据和电池老化补偿数据，给下次检测提供初始数据。武汉理工大学硕士学位论文双电平隔离器模块软件设计双电瓶隔离模块主要用开关量来进行检测和电路的控制，分手动控制和自动控制两种工作模式。开始系来进行多类型液位检测。双电平隔离系统的设计针对长时间行驶的越野汽车提供了备用电池的管理和解决行车时候因汽车输出功率不足而导致的问题。目前这两项研究已经成为公司产品。基