毕业设计(论文)-基于VB汽车发动机故障诊断系统的设计.doc
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1、基于VB汽车发动机故障诊断系统的设计 序 言自20世纪50 年代汽车技术与电子技术开始结合以来,电子技术在汽车上的应用范围越来越广,特别是70年代后,电子技术领域的集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的开展,为汽车提供了处理快速、功能强大、性能可靠、本钱低廉的汽车电子控制系统。汽车电子控制系统极大地提高了汽车的动力性、经济性、平安性、舒适性,同时能够很好地解决汽车尾气排放问题和节能问题。信息技术革命正在推动汽车技术翻开新的一页。人类将迎来汽车的数字化、汽车的网络化、汽车的智能化,21世纪的汽车将成为一种智能的多媒体。由于电子产品在汽车上的广泛应用,汽车综合性能在不断提升的同时,汽车的疑难
2、杂症也逐渐增多,这对汽车维修人员提出了更高的要求。在汽车的这些故障中,发动机所产生的故障占汽车总故障的19.8%以上,单位里程的配件消耗在全车中约占24.0%、保修工时消耗在全车中约占24.0%都很多。而发动机是汽车其它机械运动的主要动力来源,其结构越来越复杂、工作条件也越来越苛刻,一旦出现故障将会直接导致汽车无法正常行驶。综上所述,对汽车发动机展开故障诊断技术和系统的设计有着非常重要的现实意义。国外汽车制造技术领先我们几十年,早就出现了类似的故障诊断专家系统或汽车资料数据库系统。我国从20世纪60年代开始研究汽车检测技术,当时由交通部门主持研制了一些简单的诊断设备。70年代末,我国下达了第一
3、个关于汽车维修方面的国家级课题“汽车不解体检测技术。从此,汽车检测与诊断技术在我国掀开了一个新篇章。进入 80年代后,随着国民经济的开展,在交通部门的统筹规划下,汽车检测诊断技术再一次得到了迅速开展。本课题结合帕萨特发动机的维修手册,构建基于Microsoft Visual Basic6.0系统,亦即是以VB6.0为开发平台,对汽车帕萨特发动机性能中的机械故障、电子故障进行诊断。其中的诊断内容包括常见故障查询、1552代码查询、数据流分析、发动机系统简介、维修工艺简介、案例查询、案例添加等子系统。用户通过这套软件可以较大幅度的提高其自身的维修效率,增强经济效益等。第1章 发动机故障诊断系统的总
4、体构思1.1 VB软件介绍 VB简介Basic语言Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code,初学者通用符号指令代码是高级程序设计语言中的一种,它由美国Dartmouth大学的两位教授John G.Kemeny和Thomas E.Kurtz共同设计,是一种通用的计算机语言,简单易学,人机对话方便,在全球范围内得到了广泛的应用。Visual Basic语言是在Microsoft公司的Windows操作系统平台上运行Basic语言。Visual Basic大大简化了用户人机界面的设计,利用Visual Basic程序员可以非常简便地设计应用程序的
5、人机界面。通过事件驱动机制,用户在人机界面上的任何操作都会自动转为相应的代码进行处理。程序员可以将精力集中在程序功能的设计上,不必像以前那样消耗大量的精力为人机界面编写代码。例如,当用鼠标单击一个按钮时,只需要编写一段代码来告诉计算机单击按钮时执行哪些命令。因此在程序设计中,Visual Basic比以往的任何工具都简单、快捷。Visual Basic6.0还提供了OLEObject Linking and Embedding,对象的连接与嵌入功能。利用这项功能在Visual Basic6.0的应用程序中,可以使Windows其他应用程序对象的某些功能得以实现。例如,用户在建立一个Visual
6、 Basic应用程序的时候,可以使用Access建立一个数据库。此外,Visual Basic6.0中的数据访问特性还允许对SQL Server或其他企业级数据库系统的大局部数据库格式建立数据库和前端应用程序,并可以调整效劳器端软件。 VB开发环境的介绍1菜单Visual Basic6.0的集成开发环境的界面中共有13个菜单即文件、编辑、视图、工程、格式、调试、运行、查询、图表、工具、外接程序和帮助,通过使用这13个菜单,用户可以完成Visual Basic6.0提供的所有功能。2工具栏的使用工具栏提供了在编程环境下,快速访问常用命令的方法。当光标指向工具栏上的按钮时,会显示按钮的名称和功能;
7、单击工具栏上的按钮,会执行该按钮所代表的操作。Visual Basic6.0中提供了4种工具栏,他们是“标准工具栏、“调试工具栏、“编辑工具栏和“窗体工具栏。启动Visual Basic6.0后,首先看到的是图1-1所示的“标准工具栏。“标准工具栏列出了Visual Basic6.0应用程序中最常见的工具按钮,利用这些按钮可以快速实现Visual Basic6.0操作。图1-1 “标准工具栏图1-2画出了“调试工具栏,它的功能是在软件开发阶段用于调试程序,主要包括程序的运行、程序的暂停和程序的停止等。图1-2 “调试工具栏图1-3画出了“编辑工具栏、它的功能是用于对用户编写的程序或者用户建立的
8、各个对象进行编辑工作,例如在编写代码的时候,可以显示代码所指的对象、事件等。图1-3 “编辑工具栏图1-4画出了“窗体编辑器工具栏、它的功能是用于对窗体进行改变大小、对齐等工作。图1-4 “窗体编辑器工具栏3工具箱图1-5给出了Visual Basic6.0的工具箱。工具箱提供一组工具,利用它用户在设计人机界面时可以在窗体中放置所需的控件。工具箱中最常用的工具包括文本框TextBox、图片框PictureBox、标签Label、命令按钮CommandButton、复选框CheckBox、列表框ListBox、单项选择按钮OptionButtion、下拉列表框ComboBox等控件。图1-5 工
9、具箱 图1-6 属性对话框作者在设计窗体时,可以在工具箱中单击所需要的控件,然后在窗体中适当的位置上单击,或者在适当的位置拖出适当大小的框,就可以把该控件放置在指定的位置上。根据每个工程的实际需要,可以单独定义工具箱中可用的控件集合,任何控件在能够被添加到某个工程的窗体中之前,都必须先放到工具箱中。Visual Basic6.0中提供了上百种可被选择的控件,程序设计人员可以根据自己的需要把这些控件添加到工具箱中,或者从工具箱中删除某些控件。4“属性对话框Visual Basic6.0中,每个窗体和控件都有自己的属性。在缺省情况下,图1-6所示的标准“属性对话框会出现在集成环境的右边。如果在集成
10、开发环境中没有“属性对话框,可以按F4键使系统弹出“属性对话框。“属性对话框列出了所选定的窗体或控件的属性值。在Visual Basic6.0中每个对象约有20多个属性,根据对象的不同,“属性对话框中的选项也会有所不同。每个属性都已预先设置了默认值,在用户设计应用程序时,往往只需改变几个属性的值。Visual Basic6.0对象的常见的属性有: Caption属性,它的内容就是对象标题栏中显示出的文本; MaxButton、MinButton属性,它们的取值决定窗体能否最大化、最小化; Left、Top属性,它们的取值决定对象的位置; Height、Width属性,它们的大小取决于对象的大小
11、; Name属性,它的取值设置对象名称; Font属性,它的取值控制文本字体和大小; ForeColor和BackColor属性,它们的取值决定对象前景和背景颜色。1.2 系统设计需求 硬件的需求Pentium 166以上的个人计算机,推荐Pentium 333以上32 MB以上的内存,推荐64MB以上VGA或更高分辨率的显示器 软件的需求Windows98/2000/XP或更高版本的操作系统32 MB以上的内存,推荐64MB以上Visual Basic6.0应用程序开发工具1.3 国内外汽车诊断技术的开展情况1.3.1国外汽车诊断技术的开展汽车工业兴旺的西方国家自20世纪70年代初以来,汽车
12、新结构新技术层出不穷,这就导致汽车诊断内容的复杂化。随着汽车保有量的急剧增加,熟练维修人员相对短缺、各国有关平安、排放的严格法规相继出台,对诊断检测提出了更精确更可靠的要求。 目前,汽车诊断设备分车内诊断装置与非车载诊断装置。前者是利用所有装在车上的诊断装置进行诊断, 而后者是利用独立于车辆的诊断设备进行诊断。一些公司也推出了故障阅读仪。车外诊断的主要技术是采用串行通讯方式与车内ECU在汽车诊断设备的开展过程中,首先出现的是一些专用的检测仪器,如正时提前角测试仪、闭合角测试仪等,它们是故障诊断的辅助工具,而真正的故障判断仍凭借机理分析和人工经验来完成。与此同时,国际汽车工程界开始注意汽车诊断的
13、标准问题。1972年,在美国旧金山召开的第一次国家汽车平安会议就讨论了汽车诊断标准化问题。 在本次会议上,德国群众汽车公司首先开发了使用微机的诊断仪器,它利用汽车装设诊断用的传感器和联接器与车外微机相连,能检查88个工程。该仪器一经展出便在汽车制造业和维修业产生了巨大的轰动。随后,各国相继推出类似诊断装置,如1975年美国哈米尔顿标准公司推出汽车自动读出诊断仪。由于这类装置数据存贮量小,缺乏对检测数据的综合分析能力,对故障部位的推断能力有限,使用本钱高,因此带有微机的车上实时监侧与控制装置占了汽车故障诊断设备的主流。进入80年代后,车内诊断无非是在发动机ECU内部都设有简单的故障自诊断程序,可
14、以将汽车的故障状态以故障码的方式记录在ECU的ROM中,并用相应的故障指示灯进行提示.汽车维修人员可按规定程序读取故障码,并据此确定故障部位与原因,进行维修.但是自诊断系统设在ECU内部, 其诊断程序仅限于与传感器有关的问题,特别是只停留在与线束相关的短路、断路的故障诊断上,而且考虑本钱问题,ECU中数据输出也很难。因此,车外诊断技术便有了很大进展,如 1986 年美国美国通用汽车公司推出TECH1 型汽车诊断仪,能显示车内诊断装置的诊断结果,并向ECU输入控制参数,还可以进行运行状态监侧。1987年,日本丰田汽车公司和三菱汽车公司分别推出了诊断监侧仪和多用途故障诊断试验仪。1989年,日本日
15、产进行数据交换,即应用能进行串行通讯的诊断仪器,读出ECU中数据流和故障码。80年代中期,国外各大汽车公司还开始采用向汽车维修厂提供诊断、对策等信息的系统,如通用汽车公司建立了为客户效劳的信息中心和为销售店技工效劳的技术支援中心。随着计算机的普及以及人工智能技术的开展,开始探讨用于汽车诊断的专家系统,如美国雷迪安公司设计了一个实验性的汽修专家系统。加拿大太平洋铁路公司利用积累多年的润滑油光谱分析数据和经验,于1987年开发了一个用于利用发动机油液分析来进行发动机故障诊断的专家系统。这些系统己获初步成功,显示了专家系统的巨大潜力。 但是也应看到,基于知识的诊断系统的开展也面临许多问题,主要原因是
16、来自传统的基于知识诊断理论的限制和对不同深层次诊断知识的获取难度。另外,许多学者还对各种汽车状态参数检测方法与测试技术在故障诊断中的应用进行了深入的研究,如迪琼( R.G .De jong )利用振动信号对发动机进行监控;绍伯( H.Shaub ) 用于测量气门机构磨损的实时放射性标记技术;比安齐 ( Bianchi )对发动机压力信号波形分析;穆尔( G.F.Mauer ) 的动能那么能检测内然机的性能;迪米特鲁( D.G.Dimitriu)对柴油机燃油点火延时时间测量的研究等。1.3.2 国内汽车诊断技术的开展我国从20世纪60年代开始研究汽车检测技术,当时由交通部门主持研制了一些简单的诊
17、断设备。70年代末,我国下达了第一个关于汽车维修方面的国家级课题“汽车不解体检测技术。从此,汽车检测与诊断技术在我国掀开了一个新篇章。进入 80年代后,随着国民经济的开展,在交通部门的统筹规划下,汽车检测诊断技术得到了迅速开展。目前,我国汽车检测设备生产厂家已超过900家,产品种类达12000多个,年产值40多亿元,在全国已建立各类汽车诊断站1500个。 一批具有高新技术的诊断仪器研制成功并投入实用,如发动机故障诊断仪、汽车底盘测功机、四轮定位仪、制动检测台、全自动转向角检测仪等均到达了较高的水平。 就发动机检测仪器而言,发动机无负载加速测功仪、点火系检测仪、数字转速表、油耗仪、发动机漏气量分
18、析仪、异响诊断仪、润滑油分析仪等专用检测设备在技术上已相当成熟。至于发动机综合测试仪,最初的功能主要对点火系和异响进行检测,在微机控制下,实现自动检测,具有显示、打印功能,如济南无线电六厂开发的 WFJ-1型和天津汽车检测仪器厂生产的YT 416型发动机测试仪就是目前国内保有量最多的发动机综合检测设备。近几年来,发动机综合测试仪的检测工程逐渐增多,功能更强大,如深圳元征、深圳威宁达、天津奥通等国内知名的汽车检测设备生产厂家相继推出了各自的产品。 同时,各科研院所及高等学校也纷纷从不同角度对发动机故障诊断技术进行研究,如西安交通大学开展了发动机燃烧过程优化控制的研究; 武汉理工大学利用内燃机气缸
19、盖的振动信号识别缸内气体压力; 北京理工大学对发动机油料进行光谱分析; 华中科技大学开发了汽车发动机诊断专家系统等。尽管如此,我国汽车诊断技术水平与国外还存在很大差距,这主要表现为:汽车诊断理论的根底研究不完善、不系统、不深入;汽车检测仪器产品可靠性差;自动化水平低;品种不齐全、更新慢、技术含童低、附加值低;产品性价比低、智能化水平低;某些商性能产品也无独立知识产权等。入世后,进口产品大举进入我国,使我国汽车保修设备业的竞争处于不利的境地。 但是,我国的汽车后市场是巨大的:目前全国汽车保有量为2100万辆,2021年将到达4500万辆;全国现有汽车维修企业32 万家,大多分布在大中城市,其中能
20、做大修的一类企业约15万家,能做二级维护的二类企业5. 5 万家,其余20万家是从事专项修理的企业。根据市场预测,随着我国汽车保有量的高速增长,汽车维修企业今后每年将会以10%-15%的速度开展,各种类型的汽车平安检测站和综合检测站将在各地陆续建立, 预计2021年约建成24002500个。假设按每条检测线配备20台计算,那么用在汽车检测线上的检测仪器,就可到达4800051000台,再加上全国几十万家汽车维修企业的需求量,其数字是可观的。由此推侧,我国汽车检测与维修设备的开展前景非常广阔。为此,今后我国汽车诊断技术应向以下三个方面开展:1完善与硬件配套的软件建设,制定全国统一的检测标准; 2
21、大型检测诊断设备研制方面,向声、光、电等自动化技术方向开展,进一步提高诊断系统的智能化水平; 3汽车检测诊断实现网络化,提高信息资源共享、硬件共享、软件共享水平。1.4 系统的设计思想故障诊断系统的设计一般分为三个阶段:分析阶段、设计阶段和实现阶段。每一阶段都是一系列相关的活动。在分析阶段,需要了解诊断系统的目标,即决定系统应该做什么。在设计阶段,确定如何在给定约束的条件下实现这些目标,即决定系统怎样可以做到。在实现阶段,认真贯彻设计,并屡次测试系统、完善系统。分析阶段类似于软件工程中的需求分析,一般分为这几个步骤:1确定系统的约束条件:约束条件可能来自系统的内部或外部,重要的约束条件包括是否
22、必须采用某种软件、是否必须采用固定的器件等;2罗列用户的要求:这里的要求主要是任务书中的要求,要使得开发出的诊断系统尽可能的满足用户的需求,必须从各个角度去考虑,如系统用于什么任务、系统的界面、系统的可扩展性、系统的可靠性等;3确定开发方案:设计阶段主要决定系统如何在给定的约束条件下完成设计要求,这个阶段主要步骤是审查分析资料、熟悉使用的软件、检查设计等。经过先前的准备,设计本诊断系统的时候勾画出了整个诊断系统的框架见图1-7。图1-7 系统框架图由图1-7可以看出,本诊断系统主要分为三个层次:诊断系统总界面以上的为一层,所有的子系统查询为一层,终端为一层。设计时首先设计终端层,因为终端层次比
23、拟容易设计,并且目标比拟明确易于修改;其次,设计子系统查询这一层,这是整个系统中最难的层次,它不仅起着承上启下的作用,还是整个系统的核心局部;下一步开始设计总的登陆界面,在前面两个层次设计完成之后,登陆界面的设计还是相比照拟简单的;最后的问题是完成三个层次的衔接,衔接和美化之后诊断系统才算根本完成。本诊断系统的窗体共70个,一共用了56个窗体,其它14个窗体为备用窗体。在设计这套诊断系统过程中,作者首先查阅了大量的Visual Basic6.0的学习资料,熟悉Visual Basic6.0相关控件以及有关程序的编写;其次利用作者校图书馆中汽车发动机的资料以及网络资源,经过屡次筛选之后编入程序之
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