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基本信息
- 項目名稱：
- 公交電車參數(shù)檢測及報警顯示終端的開發(fā)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 該系統(tǒng)采用性能優(yōu)良、速度快、可靠性強的AVR系列單片機中的ATMEGA 64芯片作為核心處理器，通過液晶顯示和語音報警兩種方式提醒司乘人員。這種控制系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定可靠、性能優(yōu)良、界面友好、操作方便、可編程、具有較高的性價比。
- 詳細(xì)介紹：
- 從功能需求角度對系統(tǒng)進(jìn)行了分析和規(guī)劃，提出軟硬件詳細(xì)設(shè)計方案。硬件設(shè)計中主要包括CAN總線、液晶顯示、ISP下載、矩陣式鍵盤、串口通信、語音報警、外設(shè)擴展高速光藕隔離以及電源電路等，在軟件設(shè)計中根據(jù)功能模塊的設(shè)計方法以及流程圖,完成了各個模塊代碼編寫。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品是指導(dǎo)老師與北京公交公司合作的開發(fā)項目，目的為公交電車的漏電電壓、36串鉛酸蓄電池電壓和充電電流進(jìn)行檢測，并測量相關(guān)氣壓信號等；系統(tǒng)設(shè)計采用的思路、創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)如下： 發(fā)明目的：目前國內(nèi)電車CAN總線的應(yīng)用剛剛起步，針對大型電動車在下雨天偶然出現(xiàn)漏電的象，設(shè)計了一套基于CAN總線與單片機（MCU）技術(shù)相結(jié)合的電車漏電電壓實時檢測裝置。 基本思路：裝置能夠?qū)崟r檢測出電車車皮與大地之間的電壓值以及充放電電壓和電流并進(jìn)行判別是否達(dá)到報警狀態(tài)，通過CAN總線把檢測數(shù)據(jù)與報警信號發(fā)送給前臺數(shù)字儀表顯示系統(tǒng)。而MCU與一塊語音芯片相連，可以通過語音報警通知司乘人員并實時了解到本車漏電狀態(tài)并作出合理判斷，以防乘客被漏電所擊。 創(chuàng)新點和技術(shù)關(guān)鍵：本系統(tǒng)采用了高速以及高性能的CAN總線通訊方式與汽車其他設(shè)備進(jìn)行通信，通信速率可達(dá)1MBPS。 主要技術(shù)指標(biāo): 1、采用了高速光耦6N137和單獨的隔離5V電源，隔離電壓達(dá)3000V，采集精度為±1V。 2、核心控制芯片 Atmega64為基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS微處理器，數(shù)據(jù)吞吐率高1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。 3、系統(tǒng)是基于CAN總線搭建的。CAN總線是通用有效可靠及經(jīng)濟的平臺。它面向生產(chǎn)者——使用者的數(shù)據(jù)傳送原理及多主機能力。 4、漏電檢測與高壓、大電流的合理調(diào)理電路，使得系統(tǒng)能夠有效采集電車相關(guān)參數(shù)，達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本系統(tǒng)采用ATME公司的高性能8位Atemga64單片機作為核心控制芯片。具有64KB 系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash的8位微控制器。其內(nèi)部具有8路單端的10位ADC采集接口，燒寫次數(shù)達(dá)到數(shù)萬次，4K字節(jié)片內(nèi)SRAM，有53個可編程的I/O 口。 采用霍爾傳感器采集電壓和電流值，AD模塊采用查詢的方式采集數(shù)據(jù)，利用信號調(diào)理電路對被采集電壓進(jìn)行調(diào)理，最終轉(zhuǎn)化為MCU能接受的0-5V的電壓范圍。為保證調(diào)理后的電壓值滿足MCU的ADC接口電壓要求，電路中采用了穩(wěn)壓管進(jìn)行穩(wěn)壓保護(hù)；同時還添加了信號濾波電路進(jìn)行平滑處理。 由于CAN總線的抗干擾能力比較強，而且汽車運用也較為廣泛，所以我們采用CAN總線的方式來與汽車其他部件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，它采用中斷方式來接收信號，其接口電路采用了PHILIPS公司SJA1000控制器和TJA1050高性能收發(fā)器，并且采用了高速光耦6N137和單獨的隔離5V電源。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該作品榮獲第十一屆"挑戰(zhàn)杯"大賽江西賽區(qū)總決賽二等獎 前期在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下，完成了電車漏電檢測模塊和CAN通信模塊的開發(fā)，并且在2008年已經(jīng)在北京的“準(zhǔn)無軌電車”上進(jìn)行安裝了近160套，使用完好
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 樣品,現(xiàn)場展示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 發(fā)展趨勢上看，載有蓄電池的無軌電車是最具發(fā)展?jié)摿Φ墓步煌üぞ撸欢捎谶@樣大型的電車內(nèi)部蓄電池供電電壓達(dá)到500V之高，所以絕緣和漏電的處理技術(shù)一直是困擾電車開發(fā)人員的一大難題。雖然通過鐵鏈接地得到了很好的解決,但是在偶發(fā)情況特別是雨天天氣環(huán)境下，還出現(xiàn)了乘客上車過程中被電擊的現(xiàn)象。針對此，實時測量放電鐵鏈即大地與車皮之間電壓的漏電檢測裝置研制就非常的必要。實踐證明，裝置能夠很好的監(jiān)測電車漏電狀態(tài)，從而消除了乘客上車偶爾被電擊的現(xiàn)象，提高了整車的安全性能。 預(yù)期效益：本系統(tǒng)能為電車運營企業(yè)提供技術(shù)支持，節(jié)省企業(yè)的電車維護(hù)人員的維護(hù)難度，通過本裝置能夠?qū)崟r掌握電車有關(guān)電器裝置的工作狀態(tài)；大大節(jié)省維護(hù)成本。 市場分析：隨著國內(nèi)電動汽車進(jìn)一步推廣，尤其為去年北京奧運期的舉辦，國內(nèi)以北京市為例公交電動汽車的數(shù)量已經(jīng)接近1000輛；同時在大連、武漢、哈爾濱等城市也有大量的公交電車在運營和使用
同類課題研究水平概述
- 機動車輛總線和對現(xiàn)場總線的需求有許多相似之處,即較低的成本、較高的實時處理能力和在惡劣的強電磁干擾環(huán)境下可靠的工作。奔馳S型轎車上采用的就是CAN總線系統(tǒng);美國商用車輛制造商們也將注意力轉(zhuǎn)向CAN總線;美國一些企業(yè)已將CAN作為內(nèi)部總線應(yīng)用在生產(chǎn)線和機床上。同時,由于CAN總線可以提供較高的安全性,因此在醫(yī)療領(lǐng)域、紡織機械和電梯控制中也得到廣泛應(yīng)用。 從成本上來說，CAN比UART、RS-232/485高，但比以太網(wǎng)低；從實時性來說：CAN的實時性比UART和以太網(wǎng)高，其次總線是一個系統(tǒng)，總線上的速度僅僅是系統(tǒng)中的一個因素，ElexRay雖然只有２０ＭＢＰＳ但它在一個１６ＢＩＴ的ＭＣＵ上都能跑起來，１００ＭＨＺ以太網(wǎng)雖快，但一個３２ＢＩＴ的ＭＣＵ很難達(dá)到２０ＭＢＰＳ．況且還要涉及到系統(tǒng)的安全性，類似冗余，ＢＵＳ安全等。所以綜合考慮，汽車選擇了CAN總線技術(shù)。 現(xiàn)在國內(nèi)的漏電檢測運用主要還在大型工業(yè)以及供電部門的漏電檢測，汽車漏電檢測的運用幾乎還沒有，所以我們開發(fā)了這一套基于CAN總線的漏電檢測系統(tǒng)，以滿足市場的需要。
