基于MC9S12XS128单片机氢燃料发动机控制系统硬件设计

课题名称

基于MC9S12XS128单片机氢燃料发动机控制系统硬件设计

课题来源

教师拟定

课题类型

CY

指导教师

 

学生姓名

 

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专  业

交通运输

氢燃料在能源和环保方面具有独特优势，被认为是最具有前景的未来汽车发动机的燃料之一。但是随着对氢发动机开发使用中也发现了一些问题，首先我国对发动机电控系统研究起步较晚，积累较少，特别是对氢燃料发动机方面的研究更是少之又少。如果没有专用的氢发动机电控系统，由汽油机改装成的氢燃料发动机将不能正常的工作，更不能充分发挥氢燃料燃烧特性和低排放的效果。国外电控系统巨头的严重技术封锁，电控系统方面设计可以参考的内容很少，所以本文根据氢发动机现状开发一套具有自主产权氢燃料发动机的电控系统。

    关于氢燃料汽车的研究历程可谓是辗转曲折。19世纪中期，用氢作为汽车发动机的燃料已经引起人们很大的兴趣。到了20世纪初，人们已经开始了用氢来作为发动机燃料的研究。首次全面细致的对氢发动机进行研究的是两位来自英国的学者。两人在将近20多年的时间中对氢燃料发动机进行了详细的探索研究。研究工作主要针对发动机缸内的燃烧以及其工作循环过程。之后到20世纪七十年代，随着全球石油价格突飞猛进。人们开始意识到对氢燃料发动机更加关注的必要性。其相关的研究工作率先在美国、德国以及日本等发达国家展开。其中来自日本武藏工业大学的研究对氢发动机的发展作出了十分巨大的贡献，其与日本尼桑汽车公司共同开发的“武藏系列液态氢汽车”成为20世纪末本世纪初以来氢燃料汽车领域具有里程碑意义的科技成果。步入新世纪以来，氢燃料汽车得到了长足的发展，世界各大著名汽车制造厂商纷纷踏入氢燃料汽车这个神秘的领域，自主研发的氢燃料汽车纷纷亮相。

对于国内而言氢燃料发动机的研究相对滞后。直到上世纪80年代，才涌现出以浙大、天大等著名高等院校为主要代表的对氢发动机的探索研究，而且研究工作主要针对的是混合燃料发动机，氢燃料通常作为辅助燃料与汽油、柴油等传统燃料混合燃烧；其中浙大起步较早，在90年代中期，已经通过成功改装一辆商务车发动机而开发出其首台氢—汽油混合燃料发动机；自新世纪以来，华北水利水电大学与浙江大学也展开了积极的合作，并在中美合作计划、国家自然科学基金项目的大力推动下，依托独立开发的氢发动机实验台架系统，开展了一系列关于氢发动机的研究工作，成果显著。

MC9S12XS128单片机在保留了现有8位和16位MCU系列的低成本、低功耗、电磁兼容性（EMC）以及代码效率等优势的基础上，采用成熟、高性价比的0.18微米工艺，填补了高端8位MCU和高性能16位MCU之间的空白，可以满足汽车电子市场对不同类型微控制器的应用要求，并且已经在汽车座椅控制器及汽车空调等领域得到了证明和认可，是需要CAN（控制器区域网络）或LIN（本地互联网络）的汽车应用的理想选择。

本研究拟将MC9S12XS128单片机引入氢燃料发动机控制系统，提升我国氢燃料汽车产业的技术水平，缩小与发达国家的差距，因而在科技和经济领域都具备较高的研究价值。

    1.  采用模块化设计方法，分别设计硬件系统，软件设计，PCB板设计等

    2. 采用MC9S12XS128单片机基于模块化设计，使单片机能够在各种复杂的情况下能够安全运行。将嵌入式操作系统移植到处理器中使要实现的应用程序在系统的帮助下合理稳定安全的运行。

    3. 采用Protl来绘制线路板和控制电路原理图，即PCB。

4. 在Codewarrior开发环境下采用Codewarrior5.1编写系统控制软件

5.采用软件硬件调试实现燃气泄漏报警功能

    1. 开题报告一份（其中包括文献综述。要求查阅文献在30篇以上，开题报告中引用的文献资料在5篇以上）

    2. 设计说明书一份，含目录、中外文摘要(中文摘要字数应在400字左右)、正文（包括前言、论文主体、结论。字数至少在10000字以上）、参考文献、关键词3~5个。

    3. 提交设计部分的硬件电路图和单片机系统设计的软件源码，以及能够正常工作的单片机系统电路板。

五、时间安排

    2016—2017学年第一学期第18周学生选题，第19周发任务书；

    第二学期第1--3周学生收集资料、写开题报告、文件综述，第4--12周学生完成毕业设计；

    第13周评阅、填评阅表，14周进行答辩。

 

 

 

 

 

 

 

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指导教师签名：                       日期：