汽车发动机转速信号模拟器设计
汽车发动机转速测量电路设计
年月日
采集发动机转速信号，利用定时器T1，实现1S定时，计数器T0工作在外部计数方式，使得T1定时每1S计算T0外部转速信号的脉冲个数，然后换算成实际的发动机转速，将转速值在数码管上实时显示。
设计进度
1.电子产品总体设计技能实训（5学时）
2.电子产品单元电路设计技能实训（5学时）
3.总体电路仿真调试实训（5学时）
桂林航天工业学院课程设计任务书
设计题目：汽车发动机转速测量电路设计
学生姓名
课程名称
汽车单片机应用技术课程设计
专业班级
2012052B01/02/03/04
地点
实2-205、实2-508
起止时间
17、18周
设计内容
以单片机为主控制芯片，利用转速传感器对转速进行测量，实现对发动机转速的实时测量与显示。
设计参数
[2]曹家喆.汽车电子控制基础[M].北京：机械工业出版社，2007
[3]张毅刚.基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程设计.北京：人民邮电出版社，2012
说明
1．本表应在每次实施前由指导教师填写一式2份，审批后所在系（部）和指导教师各留1份。2．多名学生共用一题的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。3．若填写内容较多可另纸附后。
4.印制电路设计与制作技能实训（5学时）
5.电子产品总体电路装配与性能指标测试技能实训（10学时）
设计成果
1.利用proteus软件完成电路原理图的设计eus实现联调
3.完成汽车发动机转速测量电路PCB板设计与组装，下载程序，实现相应功能
参考资料
[1]陈忠平.51单片机C语言程序设计经典实例[M].北京：电子工业出版社，2012
车辆电控大作业-发动机转速信号采集与控制
这是车辆电子控制技术的一个课程作业：设计一个电控系统（硬件和软件），该系统可按照SAEJ1939采集发动机油门踏板和发动机转速信号，如果监测到的发动机转速超过1600rpm，则控制发动机转速稳定工作在1600rpm。
要求：画出电路原理图和PCB图（自行选择单片机、接口电路和绘图软件），给出相关的源程序（编程语言不限）。
备注：禁止任何形式的抄袭，如发现抄袭无论被抄袭者还是抄袭者，该作业一律0分。
发动机转速信采集与控制的设计作业分析：为完成此项目，首先要确定硬件系统，从而利于进行软件的设计；第二了解SAEJ1939通讯协议，以便进行发动机油门踏板信号和发动机转速信号的解析；第三进行软件编程，实现对硬件系统的初始化，通过CAN总线接收油门踏板信号与转速信号的数值，控制电路实现对发动机稳定转速1600rpm的控制。
（一）硬件系统设计系统核心MCU采用MC9S12XDP512单片机，负责采集传感信号，实现CAN总线通讯，输出信号控制输出电路。
整车硬件系统采用MC9S12XDP512单片机，由频率量采样电路、模拟量采样电路、驱动电路、CAN总线通讯电路组成，通讯速率250kps。
图1 硬件系统原理频率量采样电路实现对发动机转速、空气流量传感器等具有脉冲输出的功能信号的采集，同时也能实现对开在信号的采集。
模拟量采样电路可以实现对怠速、点火、启动、空档、空调等开关信号的采集，也能实现对空气流量传感器、曲轴、凸轮轴、节气门等位置传感器信号的采集，还能实现对进气、冷却液等热电阻温度传感器信号的采集。
驱动电路实现对电磁喷油器的PWM控制，对电动汽油泵继电器的通断控制。
CAN总线接口电路实现与整车总线的连接，采集发动机转速、油门的开度信号；实现数据的上传；实现软件升级下载。
1. 供电电路设计图2 供电电路设计设定车载供电为24V，电压波动范围是16V至32V。
如果车载供电电压为12V，则将LM2937－12的输入与输出短接即可。
发动机转速信号模拟试验
内燃机测试技术试验实验二十四发动机转速信号模拟试验实验学时：2实验类型：基础型实验对象：本科生一．实验目的：1.了解发动机转速曲轴信号和凸轮轴信号的原理。
2.了解发动机转速曲轴信号和凸轮轴信号在发动机电控系统中的作用。
3.掌握发动机曲轴信号缺齿或者多齿信号的产生原理。
4.掌握发动机12-1曲轴信号产生的程序编写。
二．实验原理及设备说明1.发动机曲轴信号和凸轮轴信号的原理发动机转速信号一般是两种，一种是可变磁阻式，一种是霍尔式。
1.1可变磁阻式（Variable Reluctance）传感器这种传感器也称为电磁感应式传感器（图1-1），会产生磁脉冲信号，该信号时由信号转子的旋转运动使磁通量Φ发生变化而在感应线圈中产生的感应电动势E。
可变磁阻式传感器的优点是价格低、尺寸小、自发交流信号无需外电源、具有良好的温度稳定性；缺点是信号转子在零转速时无信号输出，信号变化的幅度取决于信号转子的转速，需要另外的信号处理电路，可变磁阻式传感器内空气间隙要求小于2mm。
1.2霍尔效应式（Hall Effent）传感器霍尔传感器产生的电压信号，是由信号转子的旋转运动使磁通量发生改变。
信号转子通过霍尔元件和永久磁铁，磁通的变化与可变磁阻式传感器相似，但与可变磁阻式不同的是霍尔元件探测的是磁感应强度大小而非磁通变化率。
霍尔元件是半导体材料制成的，需要偏置电流。
该传感器输出电压信号与作用在霍尔元件上磁场的磁感应强度成正比。
霍尔效应原理：如图1-2所示，当电流I通过放在磁场中的半导体基片（称霍尔元件），且电流方向与磁场方向垂直时，电荷在洛伦兹力作用下向一侧偏移，在垂直于电流与磁通的霍尔元件的横向侧面上即产生一个与电流和磁场强度成正比的电压，称为霍尔电压。
为了消除共膜直流电压，霍尔元件采样平均磁通水平：为了输出双信号，一对霍尔元件被安装成差分形式，按照一定节距并排装在信号转子两侧。
摩尔传感器采用双极半导体技术，将放大、温度补偿、信号处理都集成在一块芯片上。
汽车信号模拟发生器 ECU试验台说明书
通用型汽车电工电子实验台汽车电脑维修必备工具全国第一家完全开放的曲轴信号编辑平台仪器特色功能：一、全车系曲轴信号模拟专家：六路可设定任意波形输出，能产生当今所有车型发动机曲轴、凸轮轴信号（霍尔、磁电、光电信号），波形数据由电脑长期保存，波形数据网上免费更新。
二、磁电式曲轴信号全部由变压器隔离，保证信号间不产生相互干扰。
三、全车系传感器信号模拟专家：转速信号、车速信号（霍尔、磁电、光电信号）、ABS轮速信号、氧传感器信号、节气门信号、空气流量计、进气压力传感器（模拟、数字）、爆震传感器等信号模拟。
四、全车系执行器驱动专家：转速表、里程表、鼓风机控制模块、喷油器、点火线圈、点火模块、频率及脉宽控制电磁阀、步进电机驱动（四线、六线）、汽车音响功放等；五、全车系执行器模拟专家：点火线圈、喷油器、怠速步进电机、超声波发生器等执行器模拟。
主要功能：●使用者可根据发动机控制系统不同独立设定不同类型的曲轴●信号输出(适用于所有车型的电脑驱动)●自动变速器输入、输出轴信号模拟●设定波形数据直接写入●发动机转速信号输出●车速信号输出（霍尔信号、磁电信号）●三、四通道ABS轮速信号输出●电脑板工作电流测试●EGR电磁阀驱动●碳罐清除电磁阀驱动●转速表驱动●鼓风机控制模块驱动●怠速阀驱动●步进电机驱动（四、六线）●喷油器驱动●点火线圈驱动●点火模块驱动●倒车雷达（超声波）探头驱动●自动变速器换挡阀驱动●换挡品质阀驱动●油压调节阀驱动●水温、进气温度、室外温度、蒸发箱温度传感器信号模拟●氧传感器信号模拟（手动）●氧传感器信号模拟（自动信号）●节气门信号模拟●碳罐清除电磁阀模拟●EGR电磁阀模拟●空气流量计、进气压力传感器（模拟、数字）信号模拟●点火线圈模拟●喷油器模拟●怠速步进电机模拟（四线、六线）●A\C继电器模拟●油泵继电器模拟●散热器风扇继电器模拟●音频信号输出、功放驱动●自动变速器换挡阀、换挡品质阀、油压调节阀模拟●喷油脉宽测量●中央门锁伺服器模拟●防盗电阻模拟●爆震传感器信号模拟●电脑板工作电流测试用户功能扩展仪器具体参数：1、可设定波形输出：六通道任意设定波形输出，可同时输出曲轴1º转角信号、判缸信号、1缸上止点信号、凸轮轴信号，相位精准。
汽车里程表与转速表信号发生器制作
汽车里程表与转速表信号发生器制作汽车里程表和转速表是车辆上不可或缺的两个重要元件，能够为驾驶员提供及时且准确的车辆信息反馈，帮助其掌握行驶状态和保障行车安全。
在实际使用中，为了测试和校准这些仪表的性能和精度，需要特制汽车里程表与转速表信号发生器来模拟绿色环保行驶状态下的行车数据。
汽车里程表信号发生器主要用于模拟车辆行驶里程信号，其原理是通过电波发射器发生相对运动，将车辆速度转化为数字信号并实时输出。
其设计原理为：将一个小型发射器装置安装在车轮上，当车轮转动时，发射器会不断地发射电波，其频率和车速成正比，因此可以通过计算每秒发射的电波数量来确定当前车速，并将该信号传递到里程表控制器中，以显示实时行驶里程等相关参数。
转速表信号发生器则是为了模拟汽车行驶时的发动机转速信号，其具体实现方法是利用微控制器控制电机输出的电压和电流，从而动态模拟发动机的转速信号。
具体的，该发生器会产生一定的电压和超声波信号，通过将其应用到车辆的转速控制回路中，即可实时输出相应的转速信号，以支持对转速表的测试和调整。
从上述说明可以看出，汽车里程表与转速表信号发生器的设计与制作，需要了解数学、电子电路和信号处理等多方面的知识和技能。
在制作过程中，还需要注意制造材料的选择和配对，确保信号的精度和稳定性。
此外，为了满足实际需求，发生器的器件封装、连接线路和控制程序也需要加以优化和调整。
总之，汽车里程表与转速表信号发生器的制作是一个比较复杂的项目，需要多方协同配合，具有较高的工程难度和技术要求。
其研发和应用，既有助于提高行车安全和保障车辆性能，同时也促进了电子电路和计算机科学等领域的技术发展，为科学技术创新做出了积极的贡献。
除了上文中提到的汽车里程表与转速表信号发生器，车辆上还有许多其他仪表和设备需要进行测试和校准，以保证汽车性能和行车安全。
如车速仪表、油量仪表、水温仪表、氧气传感器、车门和窗户控制模块等。
因此，汽车电子仪表和控制系统的测试和维护，已经成为现代汽车维修和生产的重要一环。
汽车发动机模拟器的设计与实现
汽车发动机模拟器的设计与实现摘要汽车发动机模拟器的设计与实现摘要随着现代汽车制造业的发展，人们对汽车发动机智能化控制的要求越来越高，从而使得发动机智能控制的核心——ECU变得越来越重要。
在传统的ECU研发过程中，研发人员需要将ECU在实际的汽车发动机上进行测试之后才能够出厂。
这就使得ECU的开发周期长，成本高。
本课题设计了一种汽车发动机的模拟器，它能够模拟汽车发动机实际工作时产生的各种信号，就相当于一台虚拟的汽车发动机。
将该发动机模拟器与ECU相连，就能够测试ECU的有关性能，从而避免了将ECU装在实际发动机上进行测试的麻烦，进而缩短了ECU的开发时间，节约了开发成本。
本课题的硬件设计分为三大块，分别是核心板电路设计、液晶板电路设计和信号接口面板电路设计。
在这三部分中，又包括了电源模块设计、处理器模块设计、信号发生电路模块设计、CAN通信模块设计等电路设计。
软件部分包括核心板程序设计、液晶板驱动设计和CAN通信驱动设计。
本模拟器经过调试，能够很好地模拟发动机产生的各类信号，有效地协助了某ECU厂商进行新款ECU的开发。
关键词：发动机模拟器，STM32芯片，CAN通信，触摸屏，嵌入式作者：王磊指导老师：曲波Abstract Design and Implementation of Automotive Engine Simulator Design and Implementation of Automotive EngineSimulatorAbstractWith the development of modern auto industry,people make higher requirement for the intelligent control of automotive engine.So the core of intelligent control——ECU is becoming more and more important.In the process of traditional ECU development,R&D engineer need to test the ECU in the actural automotive engine before it leave factory.This research and development way makes the period of ECU development long and the cost high.This time we will design an automotive engine simulator.It can simulate all kinds of signals of the automotive engine when it is working.In other words,it is equivalent to a virtual automotive engine.Connecting the simulator with the ECU can test the performance of the ECU.The method avoids the trouble of testing ECU on actual automotive engine.It shortens the development time and development cost of ECU.The hardware design of the simulator is divided into three parts:the circuit design of the core panel,the circuit design of LCD panel,and the circuit design of signal interface panel.The three parts include the design of power module,the design of processor module,the design of signal generating circuit,the design of CAN bus communication circuit.The sofeware part includes the design of the core panel program,the design of the LCD driver program,and the design of CAN communication driver program.Atder testing ,the simulator can simulate the signals of automotive engine well.It has helped an ECU manufacturer develop a new ECU.Keywords:Simulator,STM32,CAN Communication,Touch Screen,ARMWritten by:Wang LeiSupervised by:Qu Bo汽车发动机模拟器的设计与实现目录目录第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2课题研究背景 (2)1.3课题研究的目标和主要工作 (2)1.4 论文的结构安排 (3)第二章系统总体设计和相关通信协议简介 (5)2.1系统总体设计方案 (5)2.2相关通信协议简介 (6)2.2.1 SPI总线协议 (6)2.2.2 UART总线协议 (7)2.2.3 CAN总线协议 (8)2.3本章小结 (10)第三章系统硬件设计 (11)3.1核心板电路设计 (12)3.1.1核心板电源模块电路 (12)3.1.2 核心板处理器模块电路 (14)3.1.3 发动机转速信号和油泵转速信号发生电路 (16)3.1.4 空气流量计诊断信号和正时行程传感器信号发生电路 (17)3.1.5 空气流量计流量信号和车速传感器信号发生电路 (18)3.1.6 ECU输出信号检测电路 (21)3.1.7 CAN通信模块电路 (22)3.1.8 USB转串口模块电路 (23)3.2液晶板电路设计 (24)3.2.1液晶板电源模块电路 (25)3.2.2液晶板处理器模块电路 (25)3.2.3触摸屏控制器电路 (27)3.2.4 编码器电路 (28)3.3信号接口面板电路设计 (29)目录汽车发动机模拟器的设计与实现3.3.1可变电压量信号模块设计 (29)3.3.2可变电阻量信号模块设计 (31)3.3.3开关量信号模块设计 (32)3.4 本章小结 (33)第四章系统软件设计 (34)4.1 核心板程序设计 (34)4.1.1 模拟器核心信号程序设计 (35)4.1.2 ECU反馈信号检测程序设计 (39)4.2 液晶板驱动程序设计 (40)4.3 CAN通信模块驱动程序设计 (42)4.4 本章小结 (46)第五章模拟器核心信号测试 ....................................................... 错误！未定义书签。
柴油机转速信号动态模拟电路分析与设计
柴油机转速信号动态模拟电路分析与设计李京;王腾【摘要】In the laboratory debugging process of diesel next governor and control apparatus, it's necessary to simulate the engine speed signal. To meet the need for dynamic simulation of engine speed signal, a circuit design scheme is proposed based on transient circuit.in this paper. The circuit solved the surges and sags problem in startup and shutdown sections of traditional diesel engine speed signal simulation system, which is more in line with the gradient characteristics of real engine speed signal. Besides, it can also control the duty cycle and speed adjustment range of the speed control signal. The application shows that this circuit can simulate the dynamic changes of the engine speed signal realistically, which has a practical value.%在柴油机调速器、机旁控制装置的实验室调试过程中，必须模拟柴油机的转速信号。
便携式发动机工况信号模拟器的设计与开发
便携式发动机工况信号模拟器的设计与开发
王宇明;张付军;刘波澜;黄英;王永庭
【期刊名称】《内燃机工程》
【年(卷),期】2006(027)006
【摘要】开发了一种简单、便携的发动机工况信号模拟器.硬件上,通过内置键盘/LCD界面为用户提供了灵活的发动机传感器信号参数设定模式;软件上,通过MAP 图模型为用户提供了简单的ECU硬件在环调试手段,解决了ECU调试中传感器信号灵活组合的问题.试验结果表明:所开发的发动机工况信号模拟器能够灵活地输出发动机传感器的组合信号,对发动机ECU软件逻辑调试和故障测试起到了良好的辅助作用.
【总页数】5页(P63-67)
【作者】王宇明;张付军;刘波澜;黄英;王永庭
【作者单位】北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081;北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081;北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081;北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081;北京理工大学,机械与车辆工程学院,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TK407
【相关文献】
1.新型便携式稳态工况发动机排气分析仪的研制 [J], 顾雪群;郑元林
2.汽车发动机转速信号模拟器设计 [J], 潘红杰;李建玺;张幽彤
3.一种便携式声呐信号模拟器的设计与实现 [J], 王正垠;肖国有
4.基于DSP的便携式火控雷达信号模拟器设计 [J], 张恒;韩壮志;何强;尚朝轩
5.高速便携式RS 232/422信号模拟器设计 [J],
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汽车发动机控制信号模拟与故障诊断仪器的设计
（） １模拟汽车发动机电子控 制系统 中传感 器 的信 号 ， 控 制诊断仪 中执行元件的工作。 （） ２ 可以脱 离汽车发 动机模 拟电控 燃油喷 射 、 电子点火 过程 ， 进而实现对电子控制系统部件检测 。 （ ） 置电路接线转接板 ， 过转接 板可 以与 同一车 系 ３设 通 不同车型的 Ｅ Ｕ连接 ， Ｃ 从而检测 Ｅ Ｕ工 作是 否正常。 Ｃ （） ４ 诊断仪具有诊断检测 端子 ， 以与试验 车辆进行 连 可 接， 进行随车故 障诊 断。 （） ５ 根据车载诊 断 系统 协议 ， 供标 准 车载 诊断 端子 ， 提 可以方便与外部设 备进行数据通讯 。 ’． 诊断仪的设计 结合 其发 动机运 行工 况选择 一个 具有代 表性 的发动机。通 过整理建 立一个 比较标 准 的发动 机特定 工况下的传感 器信 号数据 库。根据测 得 的数据 流分析 各传 感器信号与发 动机 转速 的关 系。根据 曲线 图用 单 片机 汇编 语言模 拟各种传感器 信号 ， 使模 拟信号 能够正 确控 制喷 器 、 火花塞等 执行器 的正常工作 。 ３ 诊断仪的设计 为了保证诊断仪具有一定适用性， 同时具有较强的同车 系内不同车型的互换诊断性能。 选择了大众 ５ 气门发动机进
中图分类 号： ４４ Ｕ ６
１ 综 述
．
文献标识 码 ０ ）０— ０ ７—０ １０ ３ ８ （ ０７ １ ０ ５ １
车发 动机 自由加 减速 工 况数 据 的测试 ， 水 温达到 正常 即 在 ８ 时开始采集 ， ０ 电脑会 自动记录 ， 每隔 １３ｓ 录一次， ． 记 控制 节气门拉索 ， 使发动机转速从 怠速起缓慢增加到３５ ０ｒｒ ｎ ０ ａ 左 ／ｉ 右， 反复多次测试 ， 到 比较准 确的发 动机信 号数据 。并在 得 此基础之上 ， 进行数据分析与整理 。将采集得到 的数据进行 处理 ， 弃突变信号 ， 立不 同测试 条件 下传 感器信号 数据 摒 建
可调整式发动机转速信号处理电路的制作方法
可调整式发动机转速信号处理电路的制作方法1.首先准备好所需的电子元器件和工具。
First, prepare the necessary electronic components and tools.2.将电路图纸设计完成，并确认无误。
Design the circuit diagram and make sure there are no errors.3.准备好电路板，根据电路图纸进行布线。
Prepare the circuit board and wire it according to the circuit diagram.4.安装稳压器，以确保电路可以稳定工作。
Install the voltage regulator to ensure the circuit works stably.5.连接电容器和电阻器，以滤除信号中的干扰。
Connect capacitors and resistors to filter out interference in the signal.6.添加放大器，以增强转速信号的强度。
Add an amplifier to enhance the strength of the speed signal.7.进行电路的焊接和固定，确保连接牢固。
Weld and fix the circuit to ensure a solid connection.8.连接电源和接地线，确保电路可以正常工作。
Connect the power and ground wires to ensure the circuit works properly.9.调试电路，检查是否有短路或其他问题。
Debug the circuit and check for short circuits or other issues.10.测试电路的性能，确认转速信号处理是否准确。
Test the performance of the circuit to confirm the accuracy of speed signal processing.11.如果发现问题，及时调整和修复电路。
一种发动机转速信号模拟发生装置[实用新型专利]
![一种发动机转速信号模拟发生装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ad95683e4b7302768e9951e79b89680203d86bc7.png)
(10)授权公告号(45)授权公告日 (21)申请号 201520194941.3(22)申请日 2015.04.01G09B 25/02(2006.01)(73)专利权人向志渊地址210000 江苏省南京市玄武区孝陵卫街99号2单元609室(72)发明人向志渊(74)专利代理机构北京天平专利商标代理有限公司 11239代理人王雅辉(54)实用新型名称一种发动机转速信号模拟发生装置(57)摘要本实用新型公开一种发动机转速信号模拟发生装置，包括曲轴信号发生盘、凸轮轴信号发生盘和驱动电机，所述曲轴信号发生盘固定于驱动电机的动力输出轴上，所述凸轮轴信号发生盘的内端面紧贴固定于述曲轴信号发生盘的外侧面，且曲轴信号发生盘、凸轮轴信号发生盘及驱动电机动力输出轴的中心轴重叠；所述曲轴信号发生盘的外周上环形分布有116个信号齿，所述的116个信号齿中除相邻的第1信号齿与第116信号齿、第58信号齿与第59信号齿外，剩余两相邻信号齿之间的距离相等，第1信号齿与第116信号齿之间的距离与第58信号齿与第59信号齿之间的距离相等且均大于其他相邻两信号齿之间的距离，满足模拟缸内直喷发动机断油控制条件要求。
(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书2页 附图2页(10)授权公告号CN 204557923 U (45)授权公告日2015.08.12C N 204557923U1.一种发动机转速信号模拟发生装置，包括曲轴信号发生盘、凸轮轴信号发生盘和驱动电机，其特征在于：所述曲轴信号发生盘固定于驱动电机的动力输出轴上，所述凸轮轴信号发生盘的内端面紧贴固定于述曲轴信号发生盘的外侧面，且曲轴信号发生盘、凸轮轴信号发生盘及驱动电机动力输出轴的中心轴重叠；所述曲轴信号发生盘的外周上环形分布有116个信号齿，所述的116个信号齿中除相邻的第1信号齿与第116信号齿、第58信号齿与第59信号齿外，剩余两相邻信号齿之间的距离相等，第1信号齿与第116信号齿之间的距离与第58信号齿与第59信号齿之间的距离相等且均大于其他相邻两信号齿之间的距离。
一种基于霍尔传感器的发动机转速信号模拟装置[实用新型专利]
![一种基于霍尔传感器的发动机转速信号模拟装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/e23c44f26bd97f192379e91b.png)
专利名称：一种基于霍尔传感器的发动机转速信号模拟装置专利类型：实用新型专利
发明人：祁芳芳,刘亚涛,王立峰,王帅
申请号：CN201220725289.X
申请日：20121225
公开号：CN203117214U
公开日：
20130807
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种基于霍尔传感器的发动机转速信号模拟装置，至少包括电机，在电机设置在支架上方，电机的一端连接有信号盘，信号盘的上方连接有传感器，传感器再依次与整形电路和示波器相连。
本实用新型由于采用与实际柴油机相同的测速原理，这种电机转速信号模拟装置所输出的信号与真实柴油机完全一致，同时具有结构简单，成本低廉，便于维护等优点。
申请人：长安大学
地址：710064 陕西省西安市南二环中段
国籍：CN
代理机构：西安恒泰知识产权代理事务所
代理人：李婷
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一种多功能发动机转速模拟器的设计
一种多功能发动机转速模拟器的设计
信号发生器作为电控测量系统中应用最为普通的电控测量仪器之一，是工业控制、教学、科研常用的基本仪器。
虽然市场上逐渐出现了各种信号发生器，但其仍然摆脱不了体积大、操作按钮多、价格昂贵等缺点，给动力系统工程人员外出调试和检修电控设备带来了不便。
考虑到诸多因素，很有必要研制一种结构简单、携带和使用方便的多功能发动机转速模拟器。
它能在不启动发动机的情况下，模拟产生并输出供现场所需的转速(频率)信号、给定电流信号来对电控设备(如电子调速器等)进行调试，可大幅度地节省做试验的费用(如燃油费用等)，且调节精度高；在开机的状态下可以检测外部信号的频率(即现场发动机的转速信号)，进行数值显示，并且系统采用电池供电，所以该多功能发动机转速模拟器的成功研制将给动力系统工程技术人员进行现场测试带来极大的方便，且具有较高的实用价值、经济价值。
1 系统总体方案设计
多功能发动机转速模拟器系统原理框图如图1 所示。
它主要由电源、频率信号产生、频率信号调理、频率信号测量、电流信号产生、电流信号测量及单片机测量显示等模块构成。
可通过频率调整旋钮使其输出频率可调的标准方波信号，也可通过电流调整旋钮使其输出可调电流信号0～20 mA，并由数码管显示，此外它还能检测外部输入信号的频率。
由于调试对象主要是发动机，所以转速测量是该转速模拟器的另一独特功能。
2 系统硬件电路设计
2．1 信号产生电路
(1)频率信号产生电路。
汽车发动机转速信号模拟器设计
汽车发动机转速信号模拟器设计潘红杰;李建玺;张幽彤【摘要】介绍一种简单、便携、多功能的发动机转速信号模拟器,采用PWM信号逼近的方法生成幅值随发动机转速变化的磁电信号,采用输出比较的方式输出霍尔信号.该模拟器可以方便地设定发动机参数和实时在线修改发动机转速,并能够实时显示.实验结果表明,该模拟器具有信号精度高、发动机转速范围大的特点.【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】4页(P78-81)【关键词】发动机;转速模拟;单片机;逼近【作者】潘红杰;李建玺;张幽彤【作者单位】北京理工大学汽车电子技术创新中心,北京100081;北京理工大学汽车电子技术创新中心,北京100081;北京理工大学汽车电子技术创新中心,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TK464引言随着发动机电控系统的结构和控制策略日趋复杂,电控系统的研发工作难度以及实验工作量大大增加,成本也大幅度提高。
V型开发模式已经成为发动机ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元)开发流程的主流,其中的硬件在环仿真中,为了配合ECU软件的开发,需要模拟发动机的转速信号来验证软件算法的正确性。
目前已经有很多研发人员已经做了这方面的研究。
例如,清华大学的章健勇开发的发动机转速模拟器系统利用数字端口实现了大转速范围内发动机转速霍尔信号的模拟[1];北京理工大学的王宇明设计的便携式发动机工况信号模拟器,能够比较真实地模拟发动机传感器信号的类型、形态,基于模型的信号产生方法能够较好地反映发动机工况变化中传感器的内在关系,并且提出了把霍尔信号通过硬件逐步转化成为磁电信号的方法[2];北京城建设计研究总院的赵华伟设计的转速模拟器采用硬件方式产生频率方波信号和电流信号的方法,不仅能够提供发动机所需的方波信号,而且频率调节精度高,能够实现电流的输出[3]。
这些模拟器尚不能模拟得到理想的磁电信号,并且对发动机参数变化的适应性很差。
汽车发动机信号仿真及测试系统设计
汽车发动机信号仿真及测试系统设计崔宏耀;董自榆;张福生;孙明野【摘要】In the field of engine ECU developement and the relative teaching ,the engine‐signal simulation system has played a significantrole .By analyzing the characteristics of the engine signals , this paper designs a signal simulation to achieve the versatility of the engine signal simulation and test system for intelligent configuration ,based on theSTM32 .The experimental results show that :the simulation system can provide the most common engine signal w hich helps the the development and teaching of the engine EC U sig nals .%发动机信号仿真系统，在汽车电子控制系统研发及其相关教学领域中有着巨大需求。
通过分析发动机传感器信号特点，设计基于32位处理器STM32的下位机典型信号发生系统，实现可智能化配置、参数存储的通用发动机信号仿真及测试系统，并完成上位机的通讯、配置、测试软件。
实验结果表明：仿真系统可以提供大部分常见发动机的相关信号，为汽车ECU的开发及汽车电子控制技术教学提供方便。
【期刊名称】《交通科技与经济》【年(卷),期】2016(018)005【总页数】5页(P54-57,66)【关键词】发动机;信号;仿真;STM32;智能配置【作者】崔宏耀;董自榆;张福生;孙明野【作者单位】黑龙江工程学院汽车与交通工程学院，黑龙江哈尔滨 150050;黑龙江工程学院汽车与交通工程学院，黑龙江哈尔滨 150050;黑龙江工程学院汽车与交通工程学院，黑龙江哈尔滨 150050;黑龙江工程学院汽车与交通工程学院，黑龙江哈尔滨 150050【正文语种】中文【中图分类】U464随着社会经济的发展，汽车需求日益增大，相关的汽车技术产业也跟着飞快发展，当前的ECU开发过程中，普遍采用硬件在环仿真技术。
多功能发动机转速模拟器设计
多功能发动机转速模拟器设计
赵华伟
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2009(000)004
【摘要】主要介绍多功能发动机转速模拟器的结构原理、硬件电路设计及软件设计.硬件设计主要以AT89C2051单片机为核心部件,通过频率信号产生电路、频率信号调理电路、看门狗复位电路、电流产生电路、电流测量电路、齿数设定电路、MAX7219显示驱动电路和LED显示电路来实现.该多功能发动机转速模拟器不仅能够提供所需的方波信号,且频率调节精度高,能实现电流的输出,还可以检测外部信号的频率及发动机的转速.
【总页数】3页(P64-66)
【作者】赵华伟
【作者单位】北京城建设计研究总院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.飞机发动机转速模拟器的设计与实现 [J], 陈伟;余怡欧
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4.新型多功能目标模拟器光学系统的设计 [J], 杜晓宇;杨加强;彭晴晴;刘琳
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新能源汽车发动机控制器信号模拟单元功能分析
新能源汽车发动机控制器信号模拟单元功能分析
新能源汽车发动机控制器信号模拟单元是一种专门用于汽车电子控制系统中的模拟器件，其主要功能是模拟车辆传感器的信号，以便发动机控制器可以正常工作。
具体功能分析如下：
1. 模拟传感器信号：在汽车电子控制系统中，有很多传感器用于监测车辆的各项状态，包括发动机转速、水温、油压、气压、氧气浓度等等。
信号模拟单元可以模拟这些传感器的信号，让发动机控制器能够在没有真实传感器信号的情况下正常工作。
2. 调节传感器信号：信号模拟单元可以调节模拟传感器的信号，比如可以调节发动机转速信号的频率、油压信号的幅度等等。
这样可以帮助工程师进行相关测试，确保汽车电控系统的稳定性和可靠性。
3. 模拟故障码：信号模拟单元还可以模拟车辆传感器的故障码，以便发动机控制器可以检测到故障，并进行相应的调整和处理。
这能够在汽车维修过程中起到很大的作用。
总之，新能源汽车发动机控制器信号模拟单元在汽车电子控制系统中扮演着连接传感器和发动机控制器的桥梁作用，确保整个系统的正常运行。
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８０《丰‘；机乌嵌入式豪诧应用》Ｉ囫匝ｌ盈酝目嘞 万方数据
拶登二 进入输出模式 定
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主∑ 重新记录 曲轴齿数
图５曲轴信号流程
时。在定时中断中设置逼近各点的占空比，记录逼近点个 数，一个正弦周期结束后，曲轴齿数累加１。若判断缺齿 有效，则输出图４中恒定“ｌ”点所对应占空比的ＰＷＭ信 号，两个缺齿后一个曲轴循环结束，曲轴齿数重新计数。 在主程序中判断何时输出凸轮轴信号。
计算逼近各点时间间隔。计算公式如下：
ｆ丽ｂｏ，×丽Ｃａｒｎ，．ｄｃｈ ＴｉｍｅＩｎｔｅｒｖａｌｃ。一币６ｎ０＾五ＬｒＸａｎＫ。…ｈ，＾二Ｕ Ｘ丽ｆｂ． ＴｉｍｅＩｎｔｅｒｖａｋ一而面６五０
其中，ＴｉｍｅＩｎｔｅｒｖａｌｃ础为曲轴信号逼近各点时间的间 隔计数值；ＴｉｍｅＩｎｔｅｒｖａｌｃ。为凸轮轴信号逼近各点时间的 间隔计数值；ｆｈ。为时钟总线频率（Ｈｚ）；Ｃｒａｎｌ【ｎ。。ｋ为曲轴 齿数（６０、４８）；ｃａｍ曲ｌ为凸轮轴齿宽（１，２，３…）；ｎ为发动 机目标转速（ｒｐｍ）。
当逼近一个曲轴信号正弦波时，正弦信号中各点对应 的正弦值如表１所列。各点对应的单片机值寄存器的值 为ＴＰＭ２ＣＶｏ＝Ｒａｎｇ（１１５吲）×Ｓｉｎ（Ｎｕｍｂｅｒ）。同理，可以 得到逼近凸轮轴磁电信号２０个点对应值寄存器的值 ＴＰＭ：ＣＶ，。
各点编号
Ｓｉｎ
各点编号
Ｓｉｎ
表１
１ Ｏ．５
７ ０．５
曲轴信号各点逼近正弦值
７８《平Ｉ；札抛入式豪诧应用》Ｉ囫函童圈匿ｌ卫圆
万方数据
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圈１ 系统原理框图
转速可以选用手动模式或者自动模式。若采用手动模式， 由面板键盘输入特定值；若采用自动模式，由上位机输入 随时间变化的速度曲线，或者采集码盘信息得到实时速度 值。液晶模块来显示发动机、传感器参数和当前发动机转 速。输出模块包括凸轮轴信号输出和曲轴信号输出，继电 器１为凸轮轴信号选择模式，继电器２为曲轴信号选择模 式。输入模块中有外部凸轮轴霍尔信号和外部曲轴霍尔 信号，两信号由单片机采集后，经输出模块转换输出磁电 信号。
图４中，实线为逼近的目标曲线，虚线为逼近得到的 曲线，逼近后的曲线相对于目标曲线向右平移了一小段相 位，在程序中应提前逼近的开始时间，以消除逼近相位 误差。
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（ａ）逼近凸轮轴磁电信号
２．２磁电信号调理电路 实际发动机转速的磁电信号是一组近似于正弦波信
号的模拟信号，低速下其幅值为一１～＋１，高速时幅值变 化可达到一１５～＋１５ｃ”。本模拟器采用ＰＷＭ信号逼近 正弦的方式来生成磁电信号。
磁电信号调理电路如图２所示。
几几几
Ｐ赭务
正弦
黜每信号 输出
一１５Ｖ
亨
Ｕ闰。
１０日ＩｕＦ
圈２磁电信号调理电路
目前已经有很多研发人员已经做了这方面的研究。 例如，清华大学的章健勇开发的发动机转速模拟器系统利 用数字端口实现了大转速范围内发动机转速霍尔信号的 模拟［１３；北京理工大学的王宇明设计的便携式发动机工况 信号模拟器，能够比较真实地模拟发动机传感器信号的类 型、形态，基于模型的信号产生方法能够较好地反映发动 机工况变化中传感器的内在关系，并且提出了把霍尔信号 通过硬件逐步转化成为磁电信号的方法［２１；北京城建设计 研究总院的赵华伟设计的转速模拟器采用硬件方式产生 频率方波信号和电流信号的方法，不仅能够提供发动机所 需的方波信号，而且频率调节精度高，能够实现电流的 输出‘“。
这些模拟器尚不能模拟得到理想的磁电信号，并且对
发动机参数变化的适应性很差。本文提出一种生成标准 磁电正弦信号的方法，并在此基础上设计了一款便携、灵 活的发动机转速信号模拟系统。磁电正弦信号可以通过 硬件转化和软件逼近两种方法得到，实验证明前者得到的 磁电信号精度不高，与真实磁电信号差异较大，所以本文 采用软件逼近的方法。软件分段逼近分为ＤＡ分段逼近 和ＰＷＭ分段逼近。ＤＡ分段逼近的方法需要外扩一块 Ｄ／Ａ芯片，且转化过程需要占用大量单片机资源，不能满 足高频的需求，所以本文选用ＰＷＭ分段逼近的方法。本 系统以ＭＣ９Ｓ０８为处理器，通过面板键盘或ＲＳ２３２通信 方式来设定发动机参数和实时在线修改发动机转速，并通 过ＬＣＤ实时显示信息。
３．２生成凸轮轴信号和曲轴信号 曲轴信号流程如图５所示。首先判断曲轴信号模式。
若模式为霍尔，则输出ＰＷＭ霍尔信号。在溢出定时 中断内累加曲轴齿数，若判断曲轴缺齿有效，则改变 ＰＷＭ频率，得到２个缺齿信号后，一个循环结束，曲轴齿 数重新计数。在主程序中判断何时输出凸轮轴信号。
若模式为磁电，则输出ＰＷＭ逼近信号，开始逼近定
凸轮轴信号流程：若信号模式为霍尔，则在主程序中 通过Ｉ／０口输出霍尔信号。若信号模式为磁电，则输出逼 近ＰＷＭ信号，在定时中断中设置逼近各点的占空比，记 录逼近点个数，一个正弦周期结束后结束逼近定时，输出 图４中恒定“１”点所对应占空比的ＰＷＭ信号。
４实验验证
设定模拟器参数如下：曲轴齿数为（６０一２）个齿，凸轮 轴齿数为（４＋１）个齿，凸轮轴齿宽为６个曲轴齿宽，多齿 超缺齿１２℃Ａ（曲轴转角是以℃Ａ表示），凸轮多齿超凸轮 ｌ齿为６０。ＣＡ。通过示波器观察得到图６所示的信号。
２ ０．７５
８ Ｏ．２５
３ ０．９３３
９ ０．０６７
４
５
１
０．９３３
１０
１１
０
０．０６７
６ ０．７５
１２ ０．２５
为了省去单片机做乘除法运算所占的时间，在程序中 将各点对应的寄存器值做成数组，直接调用。如果要逼近 与图４极性相反（先负后正）的正弦波，只需颠倒各点逼近 顺序，即逼近顺序为２０，１９，１８，…，２，１。
３．１ 逼近磁电正弦信号
模拟器是通过ＰＷＭ信号软件逼近的方式产生磁电 信号。随着一个周期所分段数的逐渐增加，逼近的精度也 逐步提高。但为了防止高速时程序频繁进出中断会影响 程序其他部分的运行，逼近所分段数不可过多。综合逼近 精度、单片机的总线频率和正弦信号的对称性考虑，把凸 轮轴磁电信号的一个正弦周期平分２０等份，通过不同占 空比的ＰＷＭ信号来逼近正弦信号中的２０段，如图４（ａ） 所示；把曲轴信号的一个正弦周期平分１２等份，通过不同 占空比的ＰＷＭ信号来逼近其中的１２段，如图４（ｂ）所示。
２硬件设计
２．１处理器选择
该模拟器是汽车电子系统开发中的一个重要工具，所 以要选择满足宽温度限、强抗电磁干扰等最基本要求的汽 车级别单片机。同时，为了缩减成本，价格低廉也是非常 必要的。模拟器选择Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ公司的８位处理器 ＭＣ９Ｓ０８ＤＺ６０。它具有４ ＫＢ的ＲＡＭ、２ ＫＢ的ＥＥＰ－ ＲＯＭ、６０ ＫＢ的可编程Ｆｌａｓｈ；包含２路定时脉冲宽度调节 器，其中ＴＰＭｌ具有６个ＰＷＭ通道，ＴＰＭ２具有２个 ＰＷＭ通道。
图６模拟磁电信号 ａｄｖ＠ｍｅｓｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃａ（广告专用）
图６所示曲轴信号模式和凸轮轴信号模式均为磁电。 模拟信号满足设定参数要求，并且幅值、相位准确，相对相 位准确，频率稳定。上下两组信号的转速分别为２０００ ｒｐｍ和１０００ ｒｐｍ。比较可知，磁电信号幅值随转速而 变化。
真实测得的磁电信号以及经ＥＣＵ处理后的信号如图７ 所示。该信号在ＥＣＵ中经过比较器处理后转换为方波信 号，进而被单片机采集。模拟得到的磁电信号经过比较器 后，同样转换为一个方波信号。虽然模拟信号与真实磁电 信号存在差异，但是经过比较器后得到形同的方波信号， 对单片机来说就是相同的信号，所以模拟信号能够替代真 实的磁电信号。
ｐａｐｅｒ＠ｍｅｓｎｅｔ．ｃ０Ⅲ．ｃｎ（投稿专用）
万方数据
信号的调理过程分为以下３个部分：
①整形。输入信号是频率固定为１ ＭＨｚ的ＰＷＭ信
号，其占空比按照正弦规律变化，经过ＬＭＶ９３１整形后得 到向上平移流分量，正弦信号整体向下平移，得到标准的正弦波形。
汽车发动机转速信号模拟器设计
潘红杰。李建玺。张幽彤 （ｆｉｂ京理工大学汽车电子技术创新中心，北京１０００８１）
摘要：介绍一种简单、便携、多功能的发动机转速信号模拟器，采用ＰＷＭ信号逼近的方法生成幅值随发动机转速变化 的磁电信号，采用输出比较的方式输出霍尔信号。该模拟器可以方便地设定发动机参数和实时在线修改发动机转速，并
能够实时显示。实验结果表明，该模拟器具有信号精度高、发动机转速范围大的特点。
关键词：发动机；转速模拟；单片机；逼近
中图分类号：ＴＫ４６４
文献标识码：Ｂ
Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅ Ｓｐｅｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ
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（ｂ）逼近曲线轴磁电信号
图４逼近磁电信号
ＰＷＭ通道的模数寄存器的值恒定为１９，正弦信号最 大值对应的值寄存器的值为Ｒａｎｇ，如图４中的“６”点和 “４”点。为了保证正弦信号的幅值随着转速值而变化， Ｒａｎｇ随发动机转速增加而增大，Ｒａｎｇ＝Ｒａｎｇ（ｍ酬）。
（Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｉｍｐｌｅ。ｐｏｒｔａｂｌｅ，ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｅｎｇｉｎｅ ｓｐｅｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｔ ｕｓｅｓ ＰＷＭ ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｗｈｏｓｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｓｐｅｅｄ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ｈａｌｌ ｓｉｇｎａｌｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｏｕｔｐｕｔ ｃｏｍｐａｒｅ ｍｏｄｅ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｃａｎ ｓｅｔ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｅｘｐｅｄｉｅｎｔｌｙ，ｍｏｄｉｆｙ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｓｐｅｅｄ ｉｎ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｏｎｌｉｎｅ。ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｎ ＬＣＤ ｓｃｒｅｅｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｗｉｄｅ ｅｎｇｉｎｅ ｓｐｅｅｄ ｒａｎｇｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ；ｅｎｇｉｎｅ；ｓｐｅｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＭＣＵ；ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ