车用加热器控制器的设计与研究

论文摘要

从上个世纪40年代开始,车用加热器作为汽车冬季取暖的主要设备已经有半个多世纪的历史,它的设计及研究方法随着现代科学的发展有了很大的进步,并且随着近代电子技术的发展及应用,它的控制技术从最初的机械、半自动控制步入了嵌入式微处理器的智能控制,提高了加热器工作的可靠性、稳定性。通过了解加热器的工作原理,为配合新型加热器的设计,开发设计了全新的智能控制器。控制器使用赛普拉斯公司的PSoC片上系统微处理器作为控制核心,该处理器除具有一般MCU所具备的数字处理功能外,PSoC芯片内部还集成了不同数量的模拟模块以及相关的模拟总线、比较总线和模拟缓冲器。用户可以通过有效的配置片内的数字和模拟模块资源,来实现所需的特定功能,节省了系统资源,同时由于PSoC引入了动态可重新配置功能,真正实现了在线可编程,因此PSoC具有强大的柔性及集成能力,省去了单片机系统扩展带来的麻烦,提高了系统的可靠性、稳定性。文中对控制器的硬件和软件设计进行了详细的描述。介绍了系统硬件结构框图,详细描述了各部分电路的工作原理与实现方法,特别是为增强加热器的安全性,设计了故障检测电路。软件的设计采用模块化设计,提高软件的执行效率,通过分时调用不同的功能函数来完成加热器的启动、运行监控及故障诊断,在检测到故障时能够及时做出保护措施,避免加热器和控制器受到损坏。控制器的工作环境是非常恶劣的,会受到外界的干扰,因此在硬件电路和软件设计中都使用了抗干扰技术,如光耦隔离器件的使用、屏蔽地线的设置以及软件中的数字滤波技术、设置陷阱等。加热器的点火是非常重要的一个过程,为缩短点火所需时间以及保证点火的稳定可靠,专门进行了点火试验,总结了汽油和柴油两种不同燃料下的点火过程,优化了软件流程的设计。在保证加热器功率前提下,为提高加热器燃烧的热效率和优化软件参数的设置,进行了加热器的性能试验,为风机、水泵及油泵的控制提供了依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 课期的提出及意义
• 1.2 汽车供暖系统的分类及发展
• 1.3 车用加热器工作原理及应用
• 1.4 国内外加热器研究现状
• 1.5 加热器控制器现状
• 第二章 PSOC可编程片上系统
• 2.1 单片机的发展及应用
• 2.2 SoC的概念及发展状况
• 2.3 单片机的选型原则
• 2.4 PSoC原理
• 2.4.1 处理器内核
• 2.4.2 通用I/O口
• 2.4.3 PSoC模块
• 2.4.4 振荡器及专用外设
• 2.5 PSoC集成开发环境
• 2.6 PSoC内部资源配置
• 2.6.1 PSoC系统全局资源的配置
• 2.6.2 AD模块的配置
• 2.6.3 仪器放大器的配置
• 2.6.4 定时器的配置
• 第三章 控制器的硬件设计
• 3.1 控制器工作原理
• 3.2 控制器的设计要求
• 3.3 控制器的组成结构
• 3.4 电源模块及监控电路
• 3.5 燃烧和加热过程控制电路
• 3.5.1 PT100测量电路
• 3.5.2 K型热电偶测量电路
• 3.6 电机驱动及故障检测电路
• 3.6.1 电机驱动电路
• 3.6.2 故障检测电路
• 3.7 油泵控制及过热保护电路
• 3.7.1 电磁泵故障检测电路
• 3.7.2 过热保护电路
• 3.8 电路设计中抗干扰措施
• 3.8.1 开关按键的处理
• 3.8.2 传感器测量值的处理
• 3.8.3 PCB板的抗干扰措施
• 第四章 控制器的软件设计
• 4.1 PSoC软件开发环境
• 4.2 软件设计的要求
• 4.3 软件流程图
• 4.3.1 主函数流程图
• 4.3.2 MilliSecond函数流程图
• 4.3.3 EverySecond函数流程图
• YJH函数流程图'>4.3.4 中断及Close_YJH函数流程图
• 第五章 加热器点火及性能试验
• 5.1 加热器点火过程试验
• 5.1.1 试验方法
• 5.1.2 试验结论
• 5.2 液体加热器性能试验
• 5.2.1 水泵的特性试验
• 5.2.2 风机的特性试验
• 5.2.3 加热器功率和热效率试验
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表