汽车发动机的温度检测系统【字数：9588】
发动机在汽车中的地位极其重要，因此车用传感器的应用也越来越多。本文以水温传感器为核心，设计了一个温度检测电路，采集信息。在温度检测电路中引出一根导线，接入STM32开发板上的AD转换接口，经过AD转换和曲线拟合，完成对数据的处理，转换成电压、阻值和温度，传输到LCD显示屏上显示出来。然后通过两根导线连接开发板和客户端，实现两者的CAN通信。本文首先着重介绍了水温传感器的温度和电阻值的特性，从AD转换获得模拟值AD，其次介绍了如何通过最小二乘法处理数据，获得温度和阻值的线性方程。最后，本文还介绍了CAN通信时的传输方式，以及如何从软件上实现CAN通信。
Key Words:Water Temperature Sensor Temperature Detection the AD Conversion Curve Fitting 目录
1.绪论 1
1.1 研究现状及背景 1
1.2 本文的主要工作和内容安排 1
2.系统设计方案 3
2.1系统总体设计思想 3
2.2具体方案说明 4
3.汽车发动机温度检测系统硬件设计 5
3.1硬件总体设计 5
3.2系统电路设计 6
3.2.1 TFTLCD显示 6
3.2.2 温度采集 8
3.2.3 CAN通信 11
3.3端口配置 12
4. 软件设计 14
4.1系统整体设计框架 14
4.2系统各模块介绍 15
4.2.1主程序模块 15
4.2.2 LCD显示模块 16
4.2.3 温度采集模块 18
4.2.4 CAN通信模块 21
4.3总结 24
5. 调试 25
结束语 27
参考文献 28
致谢 29
1.绪论
研究现状及背景
近年来，经济飞速发展，人们也逐渐选择了家用汽车作为代步工具。因此，汽车的安全性能也渐渐成为了人们关注的重点之一，而发动机则是汽车的重中之重。例如：发动机的冷却液温度、进气温度、排气温 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
度等等。而想要测得这些温度则一般都是通过安装在其中的温度传感器来获得。温度传感器就是将检测对象的温度转换为电信号传递给ECU进行处理。在不同的地方会使用不同类型的温度传感器，这些温度传感器大多由热敏电阻组成。当然，除了热敏电阻式温度传感器，还有绕线电阻式温度传感器和热偶电阻式温度传感器。这三种温度传感器各有优缺点，本文主要研究的是热敏电阻式温度传感器。热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低[1]。现在市场上的热敏电阻式温度传感器内部一般为负温度系数，它的阻值与温度的曲线成反比例曲线，即，温度越高，阻值越低；反之，温度越低，阻值越高。
早在20世纪60年代，汽车发动机上仅有机油压力传感器、水温传感器、油量传感器等，功能简单，它们仅仅通过指示灯来提醒人们。到了70年代，又增加了一些传感器来帮助控制汽车发动机，从而能达到节油和减少废气污染的目的；80 年代以后，电子行业发展迅速，电子控制发动机系统也不断发展完善，渐渐形成了现如今高度集成的电子控制系统，也因此传感器在汽车发动机上得到了广泛应用[2]。汽车传感器市场细分为三类：动力总成，底盘与车身。发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等[3]。随着电子技术的发展与创新，传感器在汽车中的使用的频率越来越高，也因此温度传感器目前仍拥有巨大的发展空间。
本文的主要工作和内容安排
本文主要介绍了在利用STM32开发板的已有的功能——AD转换模块、CAN通讯模块以及LCD显示模块，并且另外再外搭一个温度检测电路。通过编程，使之能实现获得水温传感器的AD值，通过处理转换获得相对应的电压、阻值以及温度，并且这些数据能通过CAN总线传递给另一块开发板。
论文安排如下：
第一部分：绪论，介绍了选题的背景及现状；
第二部分：汽车发动机温度检测系统设计方案，将两种方案对比，找出更合适的那一个；
第三部分：汽车发动机温度检测系统硬件设计，分别介绍了涉及到的几个单元电路，包括电路图和相关的分析；
第四部分：软件程序介绍，包括各个单元电路的流程图和核心源码；
第五部分：概括了本次设计的调试过程以及对全文的总结。
2.系统设计方案
2.1系统总体设计思想
图21 传统方案设计框图
传统来说，一般都是使用DS18B20温度传感器来采集检测温度，然后将采集到的温度值传送给51单片机，再通过端口线在LED数码管上实时显示，最后通过Proteus软件进行仿真、调试，以此来检验方案的可行性。
DS18B20是数字温度传感器的一种，用于检测温度，精确度高，测量范围是 55℃至 125℃，然而汽车发动机内部的温度有时高达140℃，因此如果采用DS18B20作为本次设计中的温度传感器的话，就会超出温度测量范围，高于测量最大值的这一部分就不能准确检测，从而导致最后的结果出现误差。而水温传感器则不会出现这种情况，它的最大检测温度能达到140℃，所以不会出现上述情况。
综上所述，采用了下面这个方案。
2.2具体方案说明
图21 发动机温度检测总体框架
将水温传感器作为采集温度的主体，利用它内部的负温度系数热敏电阻反映出温度变化，随后经过A/D转换器转换成电压，传送到单片机上，通过CAN总线发送到客户端。最后在STM32开发板上下载程序并且验证。
硬件设计部分大致分为以下几个模块：
TFTLCD显示屏；
温度采集模块；
CAN通信模块；
如图21所示，利用STM32已有的A/D转换功能，在外部再连接一个温度检测电路，将水温传感器采集到的阻值转换成电压，并通过换算关系转换成温度，传送给显示屏进行显示，并且同时经过CAN总线将这些数据传送到客户端，以方便客户随时查看。
Key Words:Water Temperature Sensor Temperature Detection the AD Conversion Curve Fitting 目录
1.绪论 1
1.1 研究现状及背景 1
1.2 本文的主要工作和内容安排 1
2.系统设计方案 3
2.1系统总体设计思想 3
2.2具体方案说明 4
3.汽车发动机温度检测系统硬件设计 5
3.1硬件总体设计 5
3.2系统电路设计 6
3.2.1 TFTLCD显示 6
3.2.2 温度采集 8
3.2.3 CAN通信 11
3.3端口配置 12
4. 软件设计 14
4.1系统整体设计框架 14
4.2系统各模块介绍 15
4.2.1主程序模块 15
4.2.2 LCD显示模块 16
4.2.3 温度采集模块 18
4.2.4 CAN通信模块 21
4.3总结 24
5. 调试 25
结束语 27
参考文献 28
致谢 29
1.绪论
研究现状及背景
近年来，经济飞速发展，人们也逐渐选择了家用汽车作为代步工具。因此，汽车的安全性能也渐渐成为了人们关注的重点之一，而发动机则是汽车的重中之重。例如：发动机的冷却液温度、进气温度、排气温 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
度等等。而想要测得这些温度则一般都是通过安装在其中的温度传感器来获得。温度传感器就是将检测对象的温度转换为电信号传递给ECU进行处理。在不同的地方会使用不同类型的温度传感器，这些温度传感器大多由热敏电阻组成。当然，除了热敏电阻式温度传感器，还有绕线电阻式温度传感器和热偶电阻式温度传感器。这三种温度传感器各有优缺点，本文主要研究的是热敏电阻式温度传感器。热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低[1]。现在市场上的热敏电阻式温度传感器内部一般为负温度系数，它的阻值与温度的曲线成反比例曲线，即，温度越高，阻值越低；反之，温度越低，阻值越高。
早在20世纪60年代，汽车发动机上仅有机油压力传感器、水温传感器、油量传感器等，功能简单，它们仅仅通过指示灯来提醒人们。到了70年代，又增加了一些传感器来帮助控制汽车发动机，从而能达到节油和减少废气污染的目的；80 年代以后，电子行业发展迅速，电子控制发动机系统也不断发展完善，渐渐形成了现如今高度集成的电子控制系统，也因此传感器在汽车发动机上得到了广泛应用[2]。汽车传感器市场细分为三类：动力总成，底盘与车身。发动机控制系统用传感器是整个汽车传感器的核心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等[3]。随着电子技术的发展与创新，传感器在汽车中的使用的频率越来越高，也因此温度传感器目前仍拥有巨大的发展空间。
本文的主要工作和内容安排
本文主要介绍了在利用STM32开发板的已有的功能——AD转换模块、CAN通讯模块以及LCD显示模块，并且另外再外搭一个温度检测电路。通过编程，使之能实现获得水温传感器的AD值，通过处理转换获得相对应的电压、阻值以及温度，并且这些数据能通过CAN总线传递给另一块开发板。
论文安排如下：
第一部分：绪论，介绍了选题的背景及现状；
第二部分：汽车发动机温度检测系统设计方案，将两种方案对比，找出更合适的那一个；
第三部分：汽车发动机温度检测系统硬件设计，分别介绍了涉及到的几个单元电路，包括电路图和相关的分析；
第四部分：软件程序介绍，包括各个单元电路的流程图和核心源码；
第五部分：概括了本次设计的调试过程以及对全文的总结。
2.系统设计方案
2.1系统总体设计思想
图21 传统方案设计框图
传统来说，一般都是使用DS18B20温度传感器来采集检测温度，然后将采集到的温度值传送给51单片机，再通过端口线在LED数码管上实时显示，最后通过Proteus软件进行仿真、调试，以此来检验方案的可行性。
DS18B20是数字温度传感器的一种，用于检测温度，精确度高，测量范围是 55℃至 125℃，然而汽车发动机内部的温度有时高达140℃，因此如果采用DS18B20作为本次设计中的温度传感器的话，就会超出温度测量范围，高于测量最大值的这一部分就不能准确检测，从而导致最后的结果出现误差。而水温传感器则不会出现这种情况，它的最大检测温度能达到140℃，所以不会出现上述情况。
综上所述，采用了下面这个方案。
2.2具体方案说明
图21 发动机温度检测总体框架
将水温传感器作为采集温度的主体，利用它内部的负温度系数热敏电阻反映出温度变化，随后经过A/D转换器转换成电压，传送到单片机上，通过CAN总线发送到客户端。最后在STM32开发板上下载程序并且验证。
硬件设计部分大致分为以下几个模块：
TFTLCD显示屏；
温度采集模块；
CAN通信模块；
如图21所示，利用STM32已有的A/D转换功能，在外部再连接一个温度检测电路，将水温传感器采集到的阻值转换成电压，并通过换算关系转换成温度，传送给显示屏进行显示，并且同时经过CAN总线将这些数据传送到客户端，以方便客户随时查看。
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