汽车节能装置设计Word文档下载推荐.docx
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该驱动程序主要实现USB设备（PDIUSBD12）端点1的中断传输和端点2的批量传输。
整个控制器的软硬件实现的功能为：
采集压缩机压力数据、汽车速度数据、汽车制动踏板的位置和油门踏板的位置数据，并根据这些数据控制汽车节能装置中的电磁阀和电磁离合器的切合。
该装置的作用就是将刹车时本应由摩擦来消耗掉的汽车动能，改为由气体的势能来消耗，在启动时，利用刹车时储气罐内储存的高压气体势能来驱动汽车行走，当车速到达一定值如20km/h时，再切换到由汽车发动机驱动的模式。
关键词：
汽车节能装置；
端点：
设备驱动程序；
USB
Autoenergy-savingdevicecontrollerdesign
Author:
PangXiuZhong
Tutor：
WangFei
Abstract
Forvariousreasons,thebusisalwaysrepeatedacceleration-slowdownorstop-andthenacceleratetheprocessof，Aimingatthebusincityoftenapplyingthebrakeandstartingup，thisthesisbringsforwardviewpointwhichSonequippingtheeconomyenergyequipmentofbus．thisthesisnarratesworkprincipleofthiseconomyenergyequipment．Throughtheinstallationoftheenergysavingmeans,whenthecarneedsbraking,underthecontrolofthemasterunit,thevehicleismovingwithgreatkineticenergytopotentialenergytransformingintoahigh-pressuregasbytheaircompressorandstored,enablingthevehicledecelerationorparkingwhenthecarneedtostartoracceleratewiththestoredhigh-pressuregaspotentialenergyinsteadoffueltodrivethecar,inordertoachievetheautomotiveenergyrecyclingtosaveenergycarstartingoracceleratingenergyconsumptionatthesametime,ifthecarisfueldrive,thecombustionoffuelisnotsufficient,theworstburningeffect,andthenoisegeneratedbythemost
ThistaskdesignsthehardwareCircuitofthecontrolleroftheeconomyenergyequipment．thishardwarecircuitiscomposedofthemoduleswhicharedatagathermodule，datatrafficmodule，controlmodule．ThesoftwareofthecontrollerofeconomyenergyequipmentismadeupoftheprogramofSCM，applicationofPC，devicedriverofUSB，TheprogramofSCMconstitutesofISRandmainprocedure，TheISRgathersdatasemaphoreandreceivecorrespondencedata，themainproceduresendscorrespondencedataandcontroltheeconomyenergyequipmentofbus．theapplicationofPCcarriesoutserialcommunication．USBcommunicationanddataprocessing．ThedevicedriverofUSBisdevelopedbyusingDrvierStuio．Thisdevicedriverdpoint2．
thewholecontrollerfunctionisasfollowsgatheringthedataofthepressureofcompressor，thespeedofbus，thelocationofbrakepaddleandthelocationofacceleratorpedal．Controllinghemotionofelectromagnetismvalveandthemotionofelectromagnetismclutch．Theroleoftheapparatusispresentwhenthebrakebyfrictiontoconsumethevehiclekineticenergychangedbythepotentialenergyofthegasconsumption,atstartup,theuseofahighpressuregasinsidethetankwhenthestoragebrakepotentialenergytodrivethecartowalk,whenthevehiclespeedreachesacertainvalue,suchas20km/h,andthenswitchtothedrivemodebyCarEngine
Keywords：
economyenergydevice：
endpoint；
devicedriver：
1绪论....................................................................1
1.1课题的来源.........................................................1
1.2课题的研究内容.....................................................1
1.3节能装置的工作原理和工作过程介绍...................................2
1.3.1制动过程简介.................................................3
1.3.2启动过程介绍.................................................4
1.4课题的预期结果.....................................................4
1.5本章小结...........................................................5
2汽车节能装置控制器硬件设计..............................................6
2.1总体设计...........................................................6
2.1.1总体方案....................................................6
2.1.2系统框架的确定...............................................7
2.2单片机的选型.......................................................8
2.3控制模块硬件设计...................................................9
2.4数据存储器和程序存储器的扩展......................................10
2.5模数转换电路......................................................12
2.6看门狗电路........................................................14
2.7串行通信部分......................................................15
2.8USB接口部分......................................................16
2.8.1USB简介.....................................................17
2.8.2USB接口器件PDlUSBDl2的硬件电路.............................18
2.9本章小结..........................................................20
3系统软件设计...........................................................21
3.1单片机编程语言和开发工具..........................................213.1.1单片机编程语言..............................................21
3.1.2单片机开发工具和开发环境....................................21
3.1.3单片机开发系统..............................................22
3.2PC机应用程序编程语言和集成开发环境................................23
3.2.1c++程序语言.................................................23
3.2.2Visualc+6.0集成开发环境......................................23
3.3单片机程序设计.....................................................23
3.3.1模块化的程序设计方法........................................23
3.3.2X25045编程.................................................24
3.3.3数据采集程序模块............................................26
3.3.4串行通信程序................................................28
3.4单片机的USB固件程序..............................................29
3.4.1USB体系....................................................29
3.4.2USB总线的数据传输方式......................................31
3.4.3USB设备固件的编写..........................................31
3.5PC机应用程序设计.................................................353.6本章小结.........................................................36
4USB设备驱动程序开发.................................................37
4.1设备驱动程序概述................................................374.2建立WDM驱动程序编程环境........................................38
4.3USB接口描述....................................................40
4.4DriverWorks编写USB驱动程序的具体实现.........................40
4.4.1即插即用（PNP）编程.........................................41
4.4.2电源管理编程..............................................42
4.4.3分发例程的编程............................................42
4.5USB设备驱动程序的调试..........................................42
4.6USB设备驱动程序的安装..........................................444.7本章小结........................................................44
结论...................................................................45
致谢...................................................................46
参考文献...............................................................47附录..................................................................49
附录A..............................................................49
附录B..............................................................50
附录C..............................................................51
1绪论
1．1课题的来源
总所周知，当今社会可再生能源日趋枯竭，按目前的石油资源的开采速度和消费量计算，再过30年到50年全球石油资源就将耗尽。
从节约资源、资源再生以及环境保护与改善出发，能源的有效利用有很重要的意义，目前科学家大量使用科学技术技术来节省能源和有效利用现有地球资源：
采用轻型铝合余材料、减轻汽车的重量、降低汽车行驶阻力、降低燃油消耗、采用电子喷射和电子控制系统，从而提高了能源的利用率和汽车的经济性能和动力性能。
该课考虑的是能源的有效利用。
在城市的公交车运输中，由于公交车经常停靠车站、躲避行人、以及遇到红灯等因素，因而汽车经常制动。
当汽车进行制动时，驾驶员踩下制动踏板，此时汽车的动能通过制动机构的摩擦而最终转换为热能，而这部分热能最终会损失掉，也即汽车动能损耗掉了。
正是基于这种现实问题提出的，怎么样把这部分能量储起来?
该课题做了这样一个设计。
能量储存有多种方法，该课题采用的储能方法是：
在汽车制动时，把汽车的动能转换为储气桶中的高压气体的势能，以便在汽车下次启动时候有效利用。
1．2课题的研究内容
因为城市公交车行驶的特点是启动、制动频繁。
当公交车具有了一定的速度时就具有了一定的动能，然而目前的制动方法一般是经摩擦生热使公交车减速或停车。
这不仅造成极大的能源浪费，而且摩擦件的消耗也很大。
该课题在公交车上加装一种装置，该装置主要由3～4个空气压缩机、储气桶、电磁阀、电磁离合器以及单片机控制电路等组成的机电一体化集成系统。
在单片机a的控制下，将汽车巨的动能转化成高压气体的势能实现汽车减速或停车，同时自动实现将汽车巨大的动能保存起来，当汽车需要再加速时，用储存在储气桶中的高压气体势能驱动汽车从而实现了公交车能量回收再利用节能的效果。
众所周知，汽车在启动或加速时耗能非常大，这个时候燃油燃烧效果不好，利用率低，而且噪音很大。
我想当汽车加装了本课题设计的汽车节能装置后，在汽车加速或重新启动的时候，利用存储的高压气驱动汽车，此时不需要燃烧燃料，这样的话，对于降低车尾气对环境的污染、减小环境噪声有十分明显的效果，说明该装置同时还是一个、环保装置。
该设计该装置需要满足以下条件：
（1）该装置存储能量的大小有比较宽的范围；
（2）该装置不能影响原车的制动系统，操作中不给驾驶员增加额外负担；
（3）该装置操作过程中不能给乘客增加乘车的不舒服感；
（4）该装置实用，便于安装、维修；
（5）该装置价格合理，使用者能有较大的经济效益。
1.3节能装置的工作原理和工作过程介绍
本课题设计的汽车节能装置主要由三部分组成：
检测部分、控制部分、执行机构。
检测部分包括曲轴位置传感器、速度传感器、集成压力传感器。
执行机构包括双向可控电磁阀、电磁离合器。
控制部分主要由AT89C51及其外围芯片构成。
该装置功能实际上是将制动时本应由摩擦来消耗掉的汽车动能改由气体的势能来消耗，汽车启动时可借助储气桶内气体储存的高压内能来进行启动。
当汽车速度到达一定值（如20km／h）时，再改由汽车发动机来驱动汽车。
在描述该装置的制动及启动过程之前，简单了解原理图：
该装置主要由电磁离合器、压缩机和储气桶三部分组成，其中DCL—A为电磁离合器，DCF-A为压缩机吸气阀，DCF～B为储气桶进气阀，DCF-C为储气桶出气阀，ZYF—A，ZYF—B，ZYF—C为储气桶内部的三个自由阀。
标号为DCF的表示是可控的电磁阀，它在没有加电的情况下仍是自由阀，ZYF表示自由阀。
将储气桶分成4个小桶的目的是为了储气和放气过程中筒内压强的变化梯度尽量小些，由于ZYF—A，ZYF—B，ZYF—C只有在一定的压差下才能打开，也就是说两小桶之间的压差只在很小的范围内变化，这样就很巧妙的解决了单桶储气、供气带来筒内压强变化过大的问题，从而使制动及启动过程的动作尽量平缓，减少因加速和减速给乘客带来的不舒适感。
1．3.1制动过程简介
当接收到制动信号时，在正式进入到制动状态前，应该对系统进行制动初始化。
实际上，制动过程实际是就是一个普通压缩机的工作过程，所以首先应该将DCF—A，DCF—B断电，使之工作在自由阀状态，DCF—C在制动过程中始终应该吸合防止高压气体从输出端排出。
待完成以上工作后DCL—A电磁离合器方通电吸合，进入到制动状态。
制动过程中控制系统监视是否有启动信号及监视储气桶内压强值是否超过储气桶的储气压强上限。
如有启动信号则转入到启动方式，如超过压强上限则系统报警，同时转入到其它的制动方式。
工作状态一切正常时，当活塞运动到上止点附近，DCF—B在内外压差
作用的情况下打开，活塞运动到回程阶段时，压差不足以打开DCF—B，此时DCF—B闭合。
活塞运动到一定位置后腔内产生负压，DCF—A打开，气体重新充满腔内，压缩机继续重复压缩过程。
当系统通过速度传感器进A．N检测到汽车的速度为零时，DCL-A电磁离合器释放。
1．3．2启动过程介绍
在启动过程中储气筒将内部的高压气体的势能重新转换为汽车的动能。
此时压缩机的作用如同发动机，启动的过程比制动的过程稍微要复杂些。
初始化时首先通过DCF—C开启一段时间来给汽车一个启动力矩。
在执行启动程序的过程中，如果检测到储气筒内的压强值低于设定值，则汽车转入到其它的启动方式，检测到制动信号则进入到制动模式。
给出启动力矩后当活塞运动到下止点时，曲轴位置传感器给出下止点信号，控制部分使DCF—A通电，使其进入到电磁阀工作状态。
开启DCF—A的目的是使腔内压强同外界保持一致，减少运动到上止点的阻力，提高系统的运行效率。
当活塞运动到上止点时，DCF—A断电工作在自由阀状态，与此同时，DCF—C放出储气桶内的高压气体并持续一段时间（此时间为何值时启动效率最大由实验测得）。
当活塞再次运动到下止点时又重复上述过程。
在加速过程中，系统不断的检测以中断形式进入的速度，压力信号。
速度到达设定值时，或桶内压强过小时则转入正常的启动方式，并给出警告信号。
1．4课题的预期结果
本课题介绍的汽车节能装置具有一定的特点，该装置中的电磁阀和电磁离合器的动作不仅要依赖机械传动机构，而且要依赖控制电路的控制。
因此，需要设计一个工作可靠的、抗干扰性能强的控制器是本课题的一个主要任务。
针对汽车节能装置的工作原理，本人设计的控制器由数据采集模块、控制模块、数据通信模块等组成。
控制器的数据采集模块实现采集压力数据、汽车速度数据、油
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