本文關鍵詞：汽車排放檢測用五氣分析儀的開發(fā)研究

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【摘要】：隨著國家對汽車排放控制的日益重視,市場對于排放檢測設備的需求量越來越大。為了兼顧VMAS工況法、穩(wěn)態(tài)工況法以及雙怠速法的檢測需求,且便于大型車輛的雙怠速法檢測操作,根據(jù)合作企業(yè)、汽車排放檢測行業(yè)以及國家排放法規(guī)測試對檢測設備的要求,開發(fā)了分體式五氣分析儀,分析儀由基座和手持裝置兩部分組成。以Smart Bench平臺為核心開發(fā)了五氣分析儀硬件系統(tǒng)。根據(jù)排氣污染物濃度、發(fā)動機轉速、機油溫度實時測量等需求,以微控制器MC9S08DZ60為核心,開發(fā)了基座硬件系統(tǒng)。根據(jù)數(shù)據(jù)實時顯示、分析、存儲和檢測結果打印等需求,以微控制器STM32F103RG為核心,開發(fā)了手持裝置硬件系統(tǒng)。選擇18650鋰離子電池作為分析儀的備用電源,并以芯片CN3704為核心,開發(fā)了鋰電池充電管理系統(tǒng),解決了五氣分析儀在無市電環(huán)境下的應用問題。以芯片ELM327為核心,設計了OBDⅡ接口電路,實現(xiàn)了從汽車OBDⅡ診斷系統(tǒng)中獲取發(fā)動機轉速、冷卻液溫度等運行參數(shù)。以模塊HC11為核心,設計了無線通訊電路,實現(xiàn)了基座與手持裝置長距離無線通訊。解析了Smart Bench平臺通訊協(xié)議,并以此為基礎制定了基座與手持裝置無線通訊協(xié)議；解析了車輛OBD Ⅱ協(xié)議,并據(jù)此制定了手持裝置與汽車OBDⅡ系統(tǒng)通訊協(xié)議。根據(jù)VMAS工況法和穩(wěn)態(tài)工況法的檢測需求,制定了手持裝置與上位機通訊協(xié)議。以Codewarrior IDE為平臺,開發(fā)了基座系統(tǒng)控制軟件,實現(xiàn)了排氣污染物濃度數(shù)據(jù)的傳輸、發(fā)動機轉速和機油溫度的采集、電磁閥和取樣泵的控制等。根據(jù)五氣分析儀的測量、標定、診斷、參數(shù)設置以及與上位機通訊等功能需求,以IAR Embedded Workbench IDE為平臺,開發(fā)了手持裝置軟件系統(tǒng)。在手持裝置軟件系統(tǒng)中嵌入了雙怠速法檢測控制程序,使五氣分析儀具備獨立進行雙怠速法檢測的功能。利用多種標準氣對開發(fā)的五氣分析儀精確度、重復性和響應性進行了測試,結果表明,開發(fā)的五氣分析儀滿足國標對排放檢測設備的性能要求。對五氣分析儀的應用適應性進行了理論分析,指出排氣中水分含量達到一定程度時,會影響Smart Bnech平臺對HC、CO2、CO測量的準確度；低溫環(huán)境下進行排放檢測時,因部分HC溶解于水或凝結在取樣系統(tǒng)中,會導致五氣分析儀的HC測量值偏低。
【關鍵詞】：排放檢測 五氣分析儀 NDIR 分析平臺 OBDⅡ
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U467.48
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 選題背景與意義12
• 1.2 五氣分析儀的應用12-15
• 1.3 課題主要研究內容15-18
• 第二章 五氣分析儀硬件開發(fā)18-40
• 2.1 技術要求18-20
• 2.2 設計方案20-22
• 2.3 基座的硬件開發(fā)22-30
• 2.3.1 微控制器選型與最小系統(tǒng)22-23
• 2.3.2 充電電路23-26
• 2.3.3 供電電路26-27
• 2.3.4 電磁驅動電路27-28
• 2.3.5 通訊電路28-29
• 2.3.6 模擬信號調理電路29-30
• 2.4 手持裝置的硬件開發(fā)30-37
• 2.4.1 微控制器選型與最小系統(tǒng)31-32
• 2.4.2 充電電路與供電電路32-33
• 2.4.3 OBDⅡ接口電路33-35
• 2.4.4 人機接口系統(tǒng)35-37
• 2.5 電磁兼容性設計37-38
• 2.6 本章小結38-40
• 第三章 五氣分析儀軟件開發(fā)40-62
• 3.1 技術要求40-41
• 3.2 基座部分軟件開發(fā)41-47
• 3.2.1 Smart Bench平臺的通訊協(xié)議42-45
• 3.2.2 基座和手持裝置的通訊協(xié)議45-46
• 3.2.3 模擬信號采集處理46-47
• 3.3 手持裝置部分軟件開發(fā)47-51
• 3.3.1 OBDⅡ通訊協(xié)議49-50
• 3.3.2 顯示屏通訊協(xié)議50-51
• 3.3.3 與上位機通訊協(xié)議51
• 3.4 標定流程設計51-54
• 3.5 診斷流程設計54-56
• 3.6 測量流程設計56-59
• 3.7 軟件可靠性設計59-60
• 3.8 本章小結60-62
• 第四章 五氣分析儀的性能驗證及適應性分析62-70
• 4.1 五氣分析儀的性能驗證62-66
• 4.1.1 標定實驗62
• 4.1.2 性能驗證62-66
• 4.2 五氣分析儀的應用適應性66-69
• 4.2.1 水分因素影響66-68
• 4.2.2 環(huán)境溫度因素影響68-69
• 4.3 本章小結69-70
• 第五章 總結與展望70-72
• 5.1 課題總結70-71
• 5.2 本文的不足及展望71-72
• 參考文獻72-76
• 致謝76-77
• 學位論文評閱及答辯情況表77

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本文編號：938916