基于嵌入式实时操作系统汽车节能系统控制器的设计

摘要

随着汽车业的蓬勃发展，城市汽车的保有量不断增多，特别是公交汽车启动制动频繁，而汽车在启动时发动机燃料燃烧不充分，废气排放量大，污染严重。本文设计了一个基于嵌入式实时操作系统汽车节能系统的控制器，在汽车制动时可以将汽车巨大的动能转化成高压气体的势能实现车辆制动，当需要重新启动时，再将保存的高压气体释放出来驱动车辆。实现了汽车制动能回收再利用，达到节能、环保的效果。 本文综述了汽车节能系统的发展和现状，阐述了汽车节能系统的工作原理和相关的气动技术知识，并介绍了嵌入式实时操作系统的概念、特点，并对嵌入式实时操作系统的选择和对嵌入式实时操作系统内核进行了分析。 硬件方面，在已有基本系统构成的基础上，实现了控制器的设计。首先介绍了本系统的硬件核心AT89C52微控制器的特性和使用要点，并分别阐述了以AT89C52为核心所构建的汽车节能系统控制器的硬件开发板的各组成部分，包括输入模块、输出模块、数据显示模块、通信模块等模块。在分析各个模块电路图及其所涉及芯片特性的基础上，设计了满足本系统性能指标要求的控制器。 软件方面，在深入分析系统所采用的嵌入式实时操作系统μC/OS—Ⅱ的软件特性、文件结构和开发方法的基础上，利用Keil C51集成开发环境，将其移植到AT89C52微控制器上，并进行系统应用软件的设计。 最后对系统进行了软硬件调试并对系统中影响稳定性的因素以及所采取的相应的措施作了简要地分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题的来源

1.2课题研究的目的及意义

1.3国内外相关技术的发展现状

1.4引入嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的意义

1.5课题研究的内容

1.6课题的研究结果

第2章 汽车节能系统的工作原理及组成

2.1汽车节能系统的工作原理

2.2气动技术的发展概述

2.3汽车节能系统的工作过程简介

2.3.1制动过程简介

2.3.2启动过程简介

2.4汽车节能系统元件的介绍

2.4.1电磁离合器

2.4.2空气压缩机

2.4.3储气桶

2.5本章小结

第3章 嵌入式实时操作系统

3.1嵌入式实时操作系统概述

3.2嵌入式实时操作系统的特点

3.3嵌入式操作系统的选择

3.3.1使用嵌入式实时操作系统的优点

3.3.2适用MCS-51单片机系统的嵌入式实时操作系统

3.3.3 μC/OS-Ⅱ的特点

3.4内核分析

3.4.1任务及任务控制块

3.4.2任务状态与调度

3.4.3任务间同步和通信

3.4.4内存管理

3.4.5实时时钟服务

3.4.6中断管理服务

3.5本章小结

第4 汽车节能系统控制器的硬件设计

4.1总体设计

4.2硬件电路的设计

4.2.1主控制模块

4.2.2数据输入模块

4.2.3控制输出单元

4.2.4通讯模块

4.2.5数据显示模块

4.2.6看门狗电路

4.2.7电源模块

4.3本章小结

第5章 基于μC/OS-Ⅱ汽车节能系统控制器的软件设计

5.1 μC/OS-Ⅱ在AT89C51上的移植

5.1.1 μC/OS-Ⅱ的移植条件

5.1.2 μC/OS-Ⅱ移植的主要过程

5.2任务的划分

5.3任务执行的流程图

5.3.1 Initsystem任务

5.3.2 TaskWatchdog任务

5.3.3 TaskUart任务

5.3.4 TaskStopdoor任务

5.3.5 TaskOildoor任务

5.3.6 TaskAdcRead任务

5.3.7 TaskBusSpeed任务

5.3.8 TaskLedDisplay任务

5.3.9 Taskldle任务

5.4本章小结

第6章 汽车节能系统控制器的实验调试

6.1试验目的和内容

6.2调试设备

6.3调试过程

6.3.1硬件调试

6.3.2软件调试

6.4调试过程中遇到的问题及其解决方法

6.4.1硬件系统的可靠性设计

6.4.2软件系统的可靠性设计

6.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的文章和取得的科研成果

致谢