【毕业论文】基于失重法的汽车油耗检测仪器毕业设计说明书

初始化设置完成后，系统进入循环等待状态，当控制面板有输入时，中断事件发生，则进入相应的中断服务子程序去完成其功能，其流程图如图所示图初始化程序流程图图信号采集程序流程图信号采集模块信号采集模块主要完成数据的采集，主要由重量传感器，采集电路，转换，串口发送单元组成。

其中重量传感器将采集到的燃油质量信号转变为电压信号，经采集电路模拟放大和滤波，转换，并根据数据处理系统的指令通过串口把数据传送到数据处理系统中。

其流程图如图所示数据处理模块根据失重法原理，重量传感器输出的电压信号与密封油箱和箱内燃油重量之和成正比，有初始化单片机复位等待开始开始率是否采集完成采集信号开始开始率转换开始开始率开始串口发送开始开始率结束开始开始率初始化保存参数开始开始率启动读入参数开始开始率中断定时器中断开始开始率结束开始开始率开始黑龙江工程学院本科生毕业设计把测量常数预先存储到单片机中，单片机可以根据重量传感器检测到的电压信号和测量常数求的此时的燃油质量数据处理程序流程图如图所示图数据处理程序流程图监控程序模块监控程序是面向仪器控制面板键盘和显示器的管理程序，其内容包括通过键盘输入命令和数据，以对仪器的功能操作方式和工作参数进行设置根据仪器设置的功能和工作方式，控制接口电路进行数据采集存储按照仪器设置的参数，对采集的数据进行相关的处理以数字字符图形等形式显示测量结果数据处理的结果及仪器的状态信息。

键盘为矩阵排列形式，采用中断扫描工作方式，即只有在键盘有键按下时才开始初始化复位开始开始率定时开始开始率定时结束读出定时结束时采集到的信号开始开始率读出定时开始时采集到的信号开始开始率求出燃油质量开始开始率换算成百公里油耗开始开始率存储并显示开始开始率黑龙江工程学院本科生毕业设计产生中断申请，单片机响应中断，进入中断服务程序进行键盘扫描，并作相应处理。

中断服务程序除完成键识别键功能处理外，还需有键抖动等功能。

中断服务程序流程图如图所示图中断服务程序流程图液晶显示程序流程图如图所示系统可靠性设计概述可靠性是描述系统长期稳定正常运行能力的个通用概念，也是产品质量在时间方面的特征表示。

可靠性又是个统计概念，表明在段时间个产品或系统稳定正常完成预定功能的概率。

个单片机系统的可靠性使其自身软硬件与其所处工作环境综合作用的结果，因此系统的可靠性也应从这两个方面去分析设计。

对于系统自身而言，能不能保证系统各项功能实现的同时，对系统自身运行过程中出项的各种干扰信号及直接来自于系统外部的干扰信号进行有效的抑制，是决定系统可靠性的关键。

单片机应用环境干扰是以脉冲的形式进入单片机系统，其渠道主要有三条，即空间干扰，供电系统干扰，过程通道干扰。

般情况下空间干扰在强度上要远小于其它开始关蜂鸣器开中断开始开始率循环等待按键按下开始开始率是否有键按下打开蜂鸣器，让蜂鸣器响下中断返回开始开始率液晶显示开始开始率中断等待按键延时去抖动开始开始率判断闭合键键号开始开始率黑龙江工程学院本科生毕业设计两个渠道窜入的干扰，故应重点防止供电系统干扰和过程通道干扰。

当干扰产生后会对单片机系统产生严重的影响，归纳起来可概括为如下几个方面影响数据采集的准确度程序运行失常控制状态失灵或死机系统误操作被控对象不稳定。

抗干扰措施有硬件措施和软件措施。

硬件措施如果得当，可将绝大多数干扰拒之门外，但仍然会有少数干扰算入单片机系统，所以个成功的抗干扰系统应包括硬件抗干扰和软件抗干扰两部分。

图液晶显示程序流程图硬件抗干扰设计光电隔离在输入和输出通道上采用光电隔离器来进行信息传输是很有好处的，它将微机系统与各种传感器开关执行机构从电气上隔离开来，很大部分干扰将被阻挡。

过压保护电路在输入输出通道上应采用过压保护电路，以防引入高电压，伤害微机系统。

过压保护电路由限流电阻和稳压管组成，限流电阻选择要适宜，太大会引起信号衰减，开始初始化是否忙写指令写显示行列地址取显示缓存区首地址写数据是否写完次行写数据是否写完次读数据并显示返回黑龙江工程学院本科生毕业设计太小起不到保护稳压管的作用。

稳压管的选择也要适宜，其稳压值以略高于最高传送信号电压为宜，太低将对有效信号起限幅效果，使信号失真。

步进电机驱动电路即采用过压保护电路。

抗干扰电源微机系统供电线路是干扰的主要来源，电源采用隔离变压器接入电网，可以防止电网的干扰侵入微机系统。

隔离变压器与普通变压器的不同之处在于它在初级和次级之间加了层屏蔽层，并将它和铁芯起接地。

配置去耦电容原则上每个集成电路芯片都应安置个的陶瓷电容器，可以消除大部分高频干扰。

良好接地本系统既有模拟电路又有数字电路，因此数字地与模拟地要分开，最后只在点相连，如果两者不分，则会互相干扰。

软件抗干扰设计尽管在硬件方面采取了种种抗干扰措施，但是干扰是不可能完全消除的。

必须同时从软件方面采取适当的搓死，才能取得良好的抗干扰效果。

消除数据采集的干扰误差数据采集时，由于受到诸如冲击振动等多种干扰的影响，被测参数的采集存在测量误差，未解决这问题，在数据采集软件中采用数字滤波的抗干扰措施，对非正常数据进行了过滤，提高了系统的测量精度。

数字滤波就是通过特定的计算程序处理，减少干扰信号在有用信号中所占的比例，故实质上是种程序滤波，数字滤波克服了迷你滤波的不足，他与模拟滤波器相比的优点是由于数字滤波用程序实现，因而不需要增加硬件设备，可靠性高，稳定性好，各回路之间不存在阻抗匹配问题数字滤波可以对频率很低的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷，而却通过改写数字滤波程序，可以实现不同率播放方法或改变滤波参数，这比改变模拟滤波器的硬件要灵活方便。

指令冗余当窜入系统的干扰作用于单片机内部的。

上时，常常破坏程序计数器的状态，则就不能正常执行程序，从而导致程序在地址空间内乱飞，这就是通常所说的程序跑飞。

程序跑飞后使其恢复正常的最简单的方法是复位，让程序重新运行，此时已经完成的工作量全部作废，这在控制系统中是不允许的。

取指令过程是先取操作码，再取操作数。

当受干扰出现，程序便脱离正常轨黑龙江工程学院本科生毕业设计道乱飞。

当乱飞到双字节指令，若取指令时刻落在操作数上，误将操作数当作操作码，程序将出现。

若飞到了三字节指令，因为有两个操作数，继续出错的机率更大。

因此，在关键地方人为插入些单字节的空操作指令或将有效单字节指令重写称为指令冗余。

通常是在双字节指令和三字节指令后插入两条以上的，这样即使乱飞程序飞到操作数上，由于空操作指令的存在，避免了后面的指令被当作操作数执行，程序自动纳入正轨。

此外，对程序流向起重要作用的指令如，等，在其之前插入两条指也可将乱飞程序纳入止轨，确保这些重要指令的执行。

应该注意的是在个程序中指令冗余，不能使用太多，否则会降低程序的执行效率。

软件陷阱指令冗余技术只有在跑飞的程序落到程序区内而且执行到冗余指令时才能使程序恢复正常。

如果跑飞的程序落到非程序区，或在执行到冗余指令之前已经形成个死循环，则指令冗余技术就不起作用了，这时可设置软件陷阱。

所谓软件陷阱，就是条引导指令，强行将捕扶的乱飞程序引向个指定的地址。

软件陷阱通常安排在下列四种地方未使用的中断向量区未使用的大片区表格，为了不破坏其连续性，般把软件陷阱安排在表格的最后程序区。

看门狗技术看门狗技术是种良好的抗干扰软件子系统。

它能够强制将陷入了死循环的程序返回到程序的入口地址，使系统重新纳入到正常运行轨道。

例如，看门狗定时器是系列单片机中常用的个部件。

在正常操作期间，次定时时间到，将产生次器件复位。

如果通过编制程序使定时时间稍大于程序执行遍所用的时间，并且程序执行过程中都有对看门狗定时器清零的指令，使计数器重新计数，程序正常运行时，就会在定时时间到达之前对清零，不会产生溢出，如果由于干扰使程序跑飞，则不会在定时时间到达之前执行清零指令，就会产生溢出，从而产生系统复位，需要重新运行用户程序，这样程序就可以又恢复正常运行状态。

本章小结本章主要介绍了与系统软件设计有关的问题，软件开发环境和编成语言是如何选择的和设计时的主体思想，也结合本系统的实际情况介绍了各个功能模块的设计。

介黑龙江工程学院本科生毕业设计绍了软件系统的功能结构，提出整个软件系统的设计可看成是由若干个功能模块组成的思想，即程序的编写应采用结构化和模块化方法编程，这对查错和调试极为有利。

本章的最后介绍了抗干扰的措施，从硬件和软件两个方面分别说明了其具体的措施。

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研制能快速准确测量汽车在各种工况下油耗的仪器，已成为项重要的课题。

文中研制的智能型汽车油耗检测仪器，利用失重法原理，结合国内外发动机油耗智能测试技术的研究水平和发展趋势，采用传感器技术单片机控制技术和显示技术。

主要内容包括根据油耗测试系统的功能要求，进行油耗检测系统硬件的设计与选择，建立了汽车油耗检测系统数学模型，进行了油耗检测系统软件模块的设计，同时提出了系统抗干扰的相关措施，包括软件和硬件两方面，分析了油耗检测系统所采用的理论的可行性，并进行了油耗检测系统的误差分析。

智能油耗仪在单片机的控制下，通过传感器送来的信号，在控制软件的支持下，能对汽油机柴油机在室内进行静态和动态油耗测试，能测量汽车的平均油耗和瞬时油耗。

解决了国内油耗检测产品与国外相比测试精度相对较低成本较高等问题。

能对新生产车营运车辆进行燃料经济性检测和评价，能满足科研院所车辆制造使用和维修单位大专院校试验教学等需要，应用前景广阔。

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