基本信息
- 项目名称：
- 公交电车参数检测及报警显示终端的开发
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该系统采用性能优良、速度快、可靠性强的AVR系列单片机中的ATMEGA 64芯片作为核心处理器，通过液晶显示和语音报警两种方式提醒司乘人员。这种控制系统具有运行稳定可靠、性能优良、界面友好、操作方便、可编程、具有较高的性价比。
- 详细介绍：
- 从功能需求角度对系统进行了分析和规划，提出软硬件详细设计方案。硬件设计中主要包括CAN总线、液晶显示、ISP下载、矩阵式键盘、串口通信、语音报警、外设扩展高速光藕隔离以及电源电路等，在软件设计中根据功能模块的设计方法以及流程图,完成了各个模块代码编写。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品是指导老师与北京公交公司合作的开发项目，目的为公交电车的漏电电压、36串铅酸蓄电池电压和充电电流进行检测，并测量相关气压信号等；系统设计采用的思路、创新和关键技术如下： 发明目的：目前国内电车CAN总线的应用刚刚起步，针对大型电动车在下雨天偶然出现漏电的象，设计了一套基于CAN总线与单片机（MCU）技术相结合的电车漏电电压实时检测装置。 基本思路：装置能够实时检测出电车车皮与大地之间的电压值以及充放电电压和电流并进行判别是否达到报警状态，通过CAN总线把检测数据与报警信号发送给前台数字仪表显示系统。而MCU与一块语音芯片相连，可以通过语音报警通知司乘人员并实时了解到本车漏电状态并作出合理判断，以防乘客被漏电所击。 创新点和技术关键：本系统采用了高速以及高性能的CAN总线通讯方式与汽车其他设备进行通信，通信速率可达1MBPS。 主要技术指标: 1、采用了高速光耦6N137和单独的隔离5V电源，隔离电压达3000V，采集精度为±1V。 2、核心控制芯片 Atmega64为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，数据吞吐率高1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。 3、系统是基于CAN总线搭建的。CAN总线是通用有效可靠及经济的平台。它面向生产者——使用者的数据传送原理及多主机能力。 4、漏电检测与高压、大电流的合理调理电路，使得系统能够有效采集电车相关参数，达到相关技术要求。
科学性、先进性
- 本系统采用ATME公司的高性能8位Atemga64单片机作为核心控制芯片。具有64KB 系统内可编程Flash的8位微控制器。其内部具有8路单端的10位ADC采集接口，烧写次数达到数万次，4K字节片内SRAM，有53个可编程的I/O 口。 采用霍尔传感器采集电压和电流值，AD模块采用查询的方式采集数据，利用信号调理电路对被采集电压进行调理，最终转化为MCU能接受的0-5V的电压范围。为保证调理后的电压值满足MCU的ADC接口电压要求，电路中采用了稳压管进行稳压保护；同时还添加了信号滤波电路进行平滑处理。 由于CAN总线的抗干扰能力比较强，而且汽车运用也较为广泛，所以我们采用CAN总线的方式来与汽车其他部件进行数据通信，它采用中断方式来接收信号，其接口电路采用了PHILIPS公司SJA1000控制器和TJA1050高性能收发器，并且采用了高速光耦6N137和单独的隔离5V电源。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品荣获第十一届"挑战杯"大赛江西赛区总决赛二等奖 前期在指导老师的带领下，完成了电车漏电检测模块和CAN通信模块的开发，并且在2008年已经在北京的“准无轨电车”上进行安装了近160套，使用完好
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 样品,现场展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 发展趋势上看，载有蓄电池的无轨电车是最具发展潜力的公共交通工具，然而，由于这样大型的电车内部蓄电池供电电压达到500V之高，所以绝缘和漏电的处理技术一直是困扰电车开发人员的一大难题。虽然通过铁链接地得到了很好的解决,但是在偶发情况特别是雨天天气环境下，还出现了乘客上车过程中被电击的现象。针对此，实时测量放电铁链即大地与车皮之间电压的漏电检测装置研制就非常的必要。实践证明，装置能够很好的监测电车漏电状态，从而消除了乘客上车偶尔被电击的现象，提高了整车的安全性能。 预期效益：本系统能为电车运营企业提供技术支持，节省企业的电车维护人员的维护难度，通过本装置能够实时掌握电车有关电器装置的工作状态；大大节省维护成本。 市场分析：随着国内电动汽车进一步推广，尤其为去年北京奥运期的举办，国内以北京市为例公交电动汽车的数量已经接近1000辆；同时在大连、武汉、哈尔滨等城市也有大量的公交电车在运营和使用
同类课题研究水平概述
- 机动车辆总线和对现场总线的需求有许多相似之处,即较低的成本、较高的实时处理能力和在恶劣的强电磁干扰环境下可靠的工作。奔驰S型轿车上采用的就是CAN总线系统;美国商用车辆制造商们也将注意力转向CAN总线;美国一些企业已将CAN作为内部总线应用在生产线和机床上。同时,由于CAN总线可以提供较高的安全性,因此在医疗领域、纺织机械和电梯控制中也得到广泛应用。 从成本上来说，CAN比UART、RS-232/485高，但比以太网低；从实时性来说：CAN的实时性比UART和以太网高，其次总线是一个系统，总线上的速度仅仅是系统中的一个因素，ElexRay虽然只有２０ＭＢＰＳ但它在一个１６ＢＩＴ的ＭＣＵ上都能跑起来，１００ＭＨＺ以太网虽快，但一个３２ＢＩＴ的ＭＣＵ很难达到２０ＭＢＰＳ．况且还要涉及到系统的安全性，类似冗余，ＢＵＳ安全等。所以综合考虑，汽车选择了CAN总线技术。 现在国内的漏电检测运用主要还在大型工业以及供电部门的漏电检测，汽车漏电检测的运用几乎还没有，所以我们开发了这一套基于CAN总线的漏电检测系统，以满足市场的需要。
