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LNG车载瓶液位及压力监测系统的设计与开发

作　者: 王长杰
导　师: 王中华
学　校: 济南大学
专　业: 控制工程
关键词: LNG 电容传感器 485串行通信液晶显示汽车仪表
分类号: U469.75
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

21世纪是环保的时代，燃油汽车必将被天然气汽车所替代，我们必须满足市场变化要求，采取有效的措施,迎接即将到来的天然气汽车时代。LNG车载气瓶作为LNG车载燃料系统的关键部分，也受到广泛关注，一些研究机构、企业、高校加大了对LNG车载气瓶的液位、压力等相关系数的测量研发的力度。本文通过对LNG车载瓶内工作环境的深入了解，设计开发了一个LNG车载瓶液位及压力检测系统。本系统对LNG车载瓶液位及压力的检测是基于电容式传感器和陶瓷压阻压力传感器进行开发的，设计了对电容及压力信号采集、滤波、放大处理电路，并采用了Freescale公司提供的8位微控制器芯片MCS08SH8完成对电容及电压信号的检测和处理电路的设计。MCS08SH8微控制器内部集成了ACMP模拟比较器、模数转换器和HCS08系列微处理器，此芯片可简化外围电路设计，降低了系统开发成本。由于现有汽车显示器配置不统一，根据不同的显示要求设计了三种显示驱动电路，其中包括驱动模拟仪表显示电路，驱动光柱显示器电路和驱动液晶显示电路，使本系统更具有实用性，可以根据用户的要求选用不同的显示方案。在软件设计上，本文通过对整个系统的架构研究分析，设计了相应的软件系统，编写了电容检测程序和电压信号采集程序，并对电容及电压信号进行分析处理，将LNG车载瓶的液位及压力转化成微处理器可以识别的数字信号。根据不同的驱动要求设计了不同的驱动程序，模拟仪表驱动电路采用4-16译码器控制的，因此设计了微处理器与译码器通信程序；光柱显示驱动电路采用的PWM输出直接控制，因此设计了PWM驱动程序；液晶显示驱动电路是采用微处理器直接控制，两个微处理器之间采用RS-485串行通信，此部分程序采用主从机之间问答的方式实现多机之间通信。本系统程序编写工具采用的Freescale公司提供的Codewarrior编程软件，该软件可以兼容多种编程语言，本文所介绍程序全部采用的是C语言编写而成。本文介绍了对系统的LNG传感器、变送器和显示装置的实验测试，测试结果表明本文设计的LNG车载瓶液位及压力监测系统可以在实际的生产生活中得到很好的应用，有助于加快LNG汽车在现实生活中的推广，可以有效的缓解车用能源的矛盾。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-14
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 串行通信技术  11-14
    1.2.1 串行通信的基本概念  11-12
    1.2.2 RS-485 通信  12-14
第二章系统方案模型及主要技术  14-18
  2.1 系统方案模型  14-15
  2.2 系统中主要技术  15-18
第三章 LNG 车载瓶液位及压力检测系统硬件设计  18-38
  3.1 电容式传感器简介  18-20
    3.1.1 基本工作原理与分类  18-19
    3.1.2 变介质型电容式传感器  19-20
  3.2 电容式 LNG 液位传感器  20-25
    3.2.1 电容式 LNG 液位传感器测量原理  20-21
    3.2.2 电容式 LNG 液位传感器硬件结构及相关参数的设计  21-25
  3.3 LNG 车载瓶液位及压力监测系统变送器  25-38
    3.3.1 系统微控制器简介  25-27
    3.3.2 电容信号检测电路设计  27-29
    3.3.3 压力信号检测电路的设计  29-30
    3.3.4 显示驱动电路的设计  30-38
第四章 LNG 车载瓶液位及压力检测系统软件设计  38-54
  4.1 软件开发环境  38-39
  4.2 电容检测模块软件设计  39-45
    4.2.1 Flash 模块仿真 EEPROM 程序设计  41-43
    4.2.2 获取标定值的软件设计  43-45
  4.3 通信模块软件设计  45-50
    4.3.1 驱动模拟仪表的软件设计  45-48
    4.3.2 光柱显示的软件设计  48-49
    4.3.3 RS-485 通信的软件设计  49-50
  4.4 LCD 液晶显示的软件设计  50-54
第五章系统实现及测试  54-56
第六章总结与展望  56-58
参考文献  58-60
致谢  60-62
附录  62-67

LNG车载瓶液位及压力监测系统的设计与开发

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