摘 要

汽车自诞生以来，就给人们的生活带来极大的便利。但是事物都有两面，汽车在为人们生活带来便利的同时，也给资源和环境都带来新的挑战。人们开始着手研究提高汽车的燃油经济性和降低尾气排放量的途径，于是20世纪80年代，电子节气门应运而生并开始应用在汽车上。节气门位置传感器是电子节气门的重要组成部分，其性能参数极为重要。节气门位置传感器参数很多，主要参数是总电阻值，起始角度，终止角度，传感器输出的线性度。其中线性度是主要参数中比较重要的一个。

论文首先介绍了电子节气门的国内外发展现状，介绍了节气门位置传感器的结构特点和工作原理。然后结合实际，设计了检测节气门位置传感器性能参数的系统。可以检测节气门位置传感器的总电阻值、起始角度、终止角度和输出线性度。此检测系统以单片机为主要控制器，结合PC机作为上位机，对测量得到的数据进行处理，并能生成曲线实时显示。

关键词：汽车；节气门位置传感器；传感器参数；线性度

Abstract

Automobile has been providing humans with great convenience since it came into existence. However one coin has two sides. While automobile is providing us with great convenience, it can cause some severe problems at the same time. Thus, people got down to finding a solution, then Electronic Throttle Control(ETC) was invented in 1980s, and was gradually applied to the automobiles. Throttle Position Sensor, who’s property is of much significance, is an important part of the Electronic Throttle.

This article analyzed the current development situation of the Electronic Throttle and introduced the structure of the Throttle Position Sensor(TPS) and it working principle. Then a system is designed to test TPS and its parameters, such as its resistance,and linearity. MCU is used in this system as a main controller, which is combined with the PC as upper computer. The Voltage-Angle figure can be shown on the upper computer.

Keywords：automobile；throttle position sensor；sensor parameter；degree of

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 课题研究意义 1

1.3 国内外发展现状 2

1.3.1 国内发展现状 2

1.3.2 国外发展现状 2

1.4 目前节气门缺陷和发展方向 2

1.5 本文主要内容 3

第2章 总体方案设计 4

2.1 节气门位置传感器 4

2.2 节气门位置传感器结构及性能参数 4

2.2.1 节气门位置传感器结构 4

2.2.2 节气门位置传感器性能参数 5

2.3 方案设计及比较 6

2.3.1 方案设计 6

2.3.2 方案比较 7

第3章 硬件电路设计 9

3.1 硬件电路功能及方案 9

3.2 电路各部分介绍 11

3.2.1 STM32F103 11

3.2.2 AD7705 12

3.2.3 Micro USB 14

3.2.4 复位与晶振电路 15

3.2.5 下载电路 16

3.2.6 LT1963-3.3 17

3.2.7 CH340G 18

3.2.8 电机驱动器 18

3.3 PCB设计 19

第4章 软件设计 22

4.1 STM32开发介绍 22

4.2 软件开发工具 22

4.3 总体流程图 23

4.4 子流程图 24

4.4.1 串口流程图 24

4.4.2 电机驱动流程图 25

4.4.3 A/D转换流程图 27

第5章 上位机设计 28

5.1 关于VISA函数 28

5.2 VI程序设计 28

第6章 总结与展望 31

6.1 总结 31

6.2 展望 32

致谢 33

参考文献 34

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

时代在发展，科技在进步，每一次的科学技术革命都极大地改变人们的生产生活方式和思维方式，汽车行业的发展亦是如此。在当今社会生活中，汽车是一种不可或缺的交通工具，作为现代文明的重要标志之一，汽车和汽车工业在整个世界经济中占的重要地位不言而喻[2]。我国汽车发展迅速，已成为仅次于美国和日本的全球第三大汽车生产国。我国汽车工业的迅速发展为世界带来了重大而深远的影响。

汽车工业的发展在给人们生活提供便利的同时也带来了其他的不良的影响；汽车的数量不断增加，导致汽车尾气的排放急剧增加，对资源的消耗也是如此，资源和环境问题日益突出，形式更加严峻。节能和环保是当今世界的主题。如何减少汽车的废气的排放和如何有效节约资源这两个难题成为汽车行业的工作者们的研究课题[4]。随着各种法律法规的制定和实施，以及人们健康意识的提升，汽车制造商在推出新款车时，除了要求时尚的外形、良好的动力性、优良的舒适性、经济型和可靠性之外，更要对燃油经济性和尾气排放量提出更加严格的要求[5]。

人们通过发动机着手考虑，采用了众多技术手段，开始对节气门控制系统进行研究。节气门是控制汽油量和气体量的重要机构，它是关系到发动机燃油比的关键执行机构[6]。节气门位置传感器是反映节气门参数指标的重要传感器，对节气门位置传感器的控制可有效控制发动机燃油使用效率并降低废气排量[7]。随着电子技术的发展，现代汽车电子技术水平逐步提高，汽车的油喷系统已经由原来的化油器升级到电子控制燃油喷射系统[12]。电喷系统根据汽车节气门的进气量严格控制油嘴的喷油量，保证燃油能充分燃烧，既节约能源又减少尾气排放量。

1.2 课题研究意义

节气门位置传感器作为电子节气门系统的重要组成部分，其性能关系到整个系统的性能，因此对节气门位置传感器的性能参数检测是至关重要的[9]。

设计节气门位置传感器性能参数测试系统，一是解决节气门传感器生产过程中的测试产品性能过程中的测试不准确，测试工时长，测试性能参数不全的等问题[10]；二是实现简单的点击操作即可完成对应的产品测试；三是实现特性曲线实时在线显示，测量数据可提取保存的功能[1]。通过参数测试系统解决了传感器在产品测试过程中的效率低问题，同时使产品性能参数更准确更全面，更易判断其合格性。对于提升汽车的综合性能，提升燃油经济性和控制尾气排放有重大意义。

1.3 国内外发展现状

1.3.1 国内发展现状

国内对于电子节气门的研究与国外相比较晚，目前尚处于起步阶段[8]。虽然很多汽车公司，如上海通用、上海大众、一汽大众及广州本田等公司的部分高档汽车已经配备了电子节气门系统，但是都属于外国引进的技术，未能掌握电子节气门系统的关键性技术。