【正文】 護作用。其中 當天窗開關打到 12V 電源端時，表示天窗開啟；當天窗開關打到接地端時，表示天 窗關閉。隨著控制系統(tǒng)的復雜化，控制軟件承擔著信號的采集與處理、完成控制決策以及生成控制信號等各項任務，它是整個控制系統(tǒng)的指揮中樞，在整個控制系統(tǒng)中的作用越來越重要，軟件的設計水平己成為評價系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標之一。在不影響控制精度和控制實時性的前提下，盡量用軟件編程來代替硬件功能。 表 程序變量區(qū) 變量區(qū) 劃分 通用變量區(qū) 1AH～ 2FH 底層邏輯和直接尋址變量區(qū) 30H～ 0FFH A/D 轉(zhuǎn)換模塊變量區(qū) 100H～ 1FHH 底層中斷變量區(qū) 2999H～ 20xxH 燃油噴射控制模塊變量區(qū) 0F000H～ 0F0FFH 5 軟件設計 化工學院化工機械系 23 故障診斷變量區(qū) 0F100H～ 0F1FFH 。 軟件設計策略 程序資源分配 微處理器尋址空間共 64K，其內(nèi)部有 512 字節(jié) RAM，有 16K 字節(jié) 外圍可編程芯片內(nèi)，有 2K 字節(jié) RAM， 128K 字節(jié) EPROM。在軟件設計過程中，將主控程序分成一系列的功能塊和子程序，子程序以調(diào)用的方式取用，這 樣即便于編程、調(diào)試，同時大大節(jié)省了內(nèi)存空間。 R1 R2R4+5V+12VC1KR3壓壓壓壓 圖 天窗開關量輸入電路 青海大學本科畢業(yè)論文： 汽車控制單元的設計與研究 22 化工學院化工機械系 5 軟件設計 概述 汽車電控單元（ ECU）的核心是一個十六位微處理器單片機系統(tǒng)。 VT1VT2VT3VT4redgreen2KR1+12VR2VT52KR310KR410KR510KR610KR7+12V+12V+12VH1+12VH1H1H1456123456 圖 汽車車門檢測電路 天窗開關量輸入電路 天窗開啟或關閉信號從天窗開關處取得，電路中用電阻 R1 和 R2 對 12V 電壓進行分壓，將其變成 5V 左右的電壓。 在TA=25℃極限參數(shù)時其電源電 VCC 為 ，輸出負載電流 I0為 25mA 工作溫度范圍 TA 為 40～85℃，貯存溫度范圍 TS 為 55～ 150℃，且該產(chǎn)品的特點是其一致性好、靈敏度可按照客戶要求定制、電路可和各種邏輯電路直接接口，可實現(xiàn)很多功能，如無觸點開關、位置檢測、速度檢測、流量檢測等； 電路內(nèi)部由 反向電壓保護器、電壓調(diào)整器，霍爾電壓發(fā)生器，差分放大 器，史密特觸發(fā)器和集電極開路輸出級組成，能將變化的磁場訊號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓輸出。電路圖如圖 所示，輸出特性圖如圖 所示。該芯片穩(wěn)定工作的電壓為直流 3V 到 10V，電流為 m，溫度在 30℃和 +70℃之間，將輸出信號送入 80C196KB 單片機 A/D 轉(zhuǎn)換器的 ACH4/，電路圖圖如圖 所示。 圖 起動測量電路 跟蹤人體目標信號的檢測電路 熱釋紅外線傳感器來監(jiān)控跟蹤人體目標是否進入車體。判缸信號圖如圖 所示。信號觸發(fā)輪有一個 4 汽車檢測電路設計 化工學院化工機械系 19 葉片，裝在凸輪軸上，傳感器的永久磁鐵和半導體基片固定在同一底板上，期間的間隙可讓旋轉(zhuǎn)的觸發(fā)輪葉片通過，當葉片不在空氣隙時，永久磁鐵的磁通穿過霍爾元件，產(chǎn)生霍爾電壓。凸輪軸每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，該傳感器被觸發(fā)一次。 圖 氧氣含氧量測量電路 判缸信號的測量設計 在多點順序噴射或多點分組噴射系統(tǒng)中，為了保證噴射次序的正確無誤，一般都在某一缸的上止點位置處安裝一個判缸信號傳感器。電動勢取決于兩側(cè)的氧濃度差和傳感器溫度，產(chǎn)生的電壓經(jīng)過鉑電極由引線物出。 EGO 的工作是基于氧離子的擴散，氧離子帶兩個俘獲電子，呈負電。它可作為空燃 比閉環(huán)控制中反饋排氣中氧氣濃度的傳感器，工作原理 :可認為是由氧濃度差驅(qū)動的“徽電池”，其基本元件是由氧化錯固態(tài)電解質(zhì)陶瓷體做成一端封閉的錯管，并用氧化憶做了穩(wěn)定性處理。電位計的輸出電壓在 一 之間變化，可直接進行 A/D 轉(zhuǎn)換。電位計有三個接線柱，其中一個與電刷連接，這個接線柱為電位計的輸出端，當把另外兩個接線柱分別同 +5V 電源和地連接時，就構(gòu)成了一個分壓電路。 其測量電路設計如圖 所示，進氣壓力與輸出電壓關系參見下表 43 所示。其輸出信號是模擬信號，處理電路需要由分壓電阻、低通濾波和過電壓保護三部分組成。進氣歧管壓力傳感器選用半導體 式壓力傳感器，它可以把壓力信號變換成電信號，其工作溫度范圍為 30～ 100℃。當溫度變化時，從熱敏電阻上測出的電壓即代表溫度信號。在此選取標準電阻 Rl=5KΩ。其工作原理是 :用一個半導體熱敏電阻作為感應元件，為負溫度系數(shù)，即電阻值隨溫度升高而降低。當進氣溫度低時， 空氣密度大，相同體積氣體的質(zhì)量增大，反之，當進氣溫度升高時，相同體積氣體的質(zhì)量將減少。在此選取標準電阻 Rl=5KΩ。工作時與一個標準電阻串聯(lián)，并在兩端加 5V 的參考電壓。由于傳感 器內(nèi)部設施密特電路，其輸出為矩形波，因此無需對其進行整形，但由于在發(fā)動機運行過程中，受點火系統(tǒng)干擾，信號中混有幅值較高的尖脈沖干擾信號，為此，經(jīng)過處理電路中的濾波電路及光電禍合電路，使噪聲得到抑制 [13]。單片機8XC196KB 的 引腳輸出高電平，使 T1 導通， K1 吸合到 12V 電源端，使電機正傳， 同時電機作用于自動落鎖裝置使車門鎖自動開啟；當單片機 8XC196KB的 引腳輸出高電平經(jīng)使 T2導通，K2 吸合到 12V 電源端，使電機反傳，同時電機作用于自動落鎖裝置使車門鎖自動鎖止；車門自動鎖驅(qū)動電路如圖 所示。 右前燈 右后燈左后燈左前燈T2T1K1K21KR31KR4+12V+12V+12V1KR11KR2D2D1D4D3 圖 轉(zhuǎn)向燈指示電路 車門自動鎖驅(qū)動電路 在車門自動鎖模塊中，為了使車門鎖自動鎖止或開啟，設計了以電動機為驅(qū)動的車門鎖自動鎖止或開啟的驅(qū)動電路。執(zhí)行模塊的電路如圖 所示。電機輸入信號兩端加上了保險絲，保護電機不至過載燒毀。該控制系統(tǒng)點火驅(qū)動電路如圖 所示。與噴油器并聯(lián)的二極管可以在功放管關閉時使噴油器感應電動勢形成通路 進行放電，起保護功放管的作用?？烧{(diào)電阻 R6， R7 用來限制噴油器完全開啟后線圈中的電流值。其電流波形圖如圖 所示。電壓控制法的驅(qū)動電路適用于串有螺管3 微處理器選型及主電路設計 化工學院化工機械系 11 型電阻的低阻噴油器和高阻噴油器，電流控制法的驅(qū)動電路只適用于低阻噴油器。③根據(jù)控制對象的不同要求，后向通道的電路也有多種多樣，包括模擬電路、數(shù)字電路和開關電路等。 ECU 控制設計 執(zhí)行機構(gòu)的設計 驅(qū)動電路為 80C196KB 單片機和執(zhí)行器之間建立起有效聯(lián)系，它將微機作出的控制決策轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘栻?qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作，為整個電路后向通道。對各種從接口、 存儲器中得到的數(shù)據(jù)進行加工處理，并根據(jù)處理結(jié)果做出相應的決定。 (6)I/O 接口電路 包括擴展 I/0 在內(nèi)的 I/0 電路和 I/0 譯碼電路。 RD=O 期間， 2764 中的程序以二進制的形式出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上。6164 用于存放數(shù)據(jù)，供數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)使用。 RESET8XC196KBC1R1R2S1+5V 圖 復位電路 存儲器電路 包括外部擴展電路在內(nèi)的 EPROM， RAM 及存儲器譯碼電路、等待電路本系統(tǒng)擴展了 EPROM2764和 RAM6164 各一片，電路框圖如 所示 . AD0~AD7ADVRD2WRAD8~AD1580C196KB74LS373 地址鎖存器高 8位地址數(shù)據(jù)EPROM 低 8 位地址CS OE高 8位地址數(shù)據(jù)RAM 低 8 位地址CS OE WE 圖 單片機外接 EPROM/RAM 電路 圖 時鐘電路 青海大學本科畢業(yè)論文： 汽車控制單元的設計與研究 10 化工學院化工機械系 (1)80C196KB 單片機的 P3， P4 口向片外 EPROM(2764)和 RAM(6164)提供地址總線，而 P3 口又單獨提供數(shù)據(jù)總線。不經(jīng)歷上述過程，單片機無法進入正常工作狀態(tài)。在電源電壓 vcc、振蕩信號發(fā)生器均處于穩(wěn)定狀態(tài)后，當單片機的 RESET 引腳保持 4 個狀態(tài)周期以上的低電平，接著又處于高電平時，該類單片機便開始執(zhí)行時間為 10 個狀態(tài)周期的復位序列。片內(nèi)單極非門所提供的通道有利于振蕩的穩(wěn)定。 時鐘電路 該類單片機所需要的時鐘信號來源于高頻振蕩信號，產(chǎn)生高頻振蕩信號的電路如下圖 ，圖 所示。帶鎖存器，有 13 條地址線和 8 條數(shù)據(jù)線，帶片選使能 CS 和輸出使能 0E， 26腳封裝。 ⑨ NMI 及 EXTINT 引腳使用時需注意外接上拉電阻 ,不使用時需接地。只有讀外部存儲器時才會激活 /RD。 ③ /EA：存儲器選入端。 ④ 一 ：具有漏極開路輸出的 8 位雙向口。 （ 3） I/O 口共有 5 個 8 位口 ① 一 :8 位高阻抗輸入口 ,可作數(shù)字輸入口 ,也可作 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬輸入口 (ACHO 一ACH7)。 （ 2）晶振 : 2 根 XTAL1:振蕩器的反相放人器輸入。 Vpp: EPROM 型產(chǎn)品的編程電壓端。下面介紹其主要引腳的功能。一般情況下，P0 口作為輸入通道。模擬量的表現(xiàn)形式為周期固定、寬度可變的脈沖波 (也稱 PWM 波，但與高速輸出通道產(chǎn)生的 PwM 波有些差別 )。WDT 稱為 16 位監(jiān)視跟蹤定時器，主要用于檢查應用系統(tǒng)的軟件故障。 (8)US 一一高速輸入輸出通道 HSI0一 HSI3為高速輸入通道， CPU 通過它們可以同時接收 4 個來自外部的脈沖信號 ,并且隨時記錄信號中高、低電平出現(xiàn)的時間。 (7)U7 一一總線交換協(xié)議與端口 1(Pl) 本單元支持總線交換協(xié)議，允許其他設備獲得對總線的控制權。隊列 QUEUE 容量為 4B，用來提高程序運行速度。當為前者時，該單片機被稱為 83C196KB/83C198，若為后者時，則被稱為 87C196KB/87C198。 (3)U3 一一中斷控制單元 該單元用于規(guī)定中斷源并對中斷源信號進行檢測、登記、屏蔽和優(yōu)先級中斷。 RAM 稱為隨機存取存儲器，其容量為 256B(字節(jié) )，只能容納數(shù)據(jù)，不能夠存放程序。 圖 8XC196KB 單片機硬件總體框圖 圖 80C196KB 單片機硬件總體框圖3 微處理器選型及主電路設計 化工學院化工機械系 5 內(nèi)容分析 (1)UI 一一中央處理單元 CPU CPU 由 RALU， CR 和 RAM 組成。在充分專用芯片和 INTEL 十六位芯片的基礎上，對比發(fā)現(xiàn)， INTEL 的通用芯片功能比較強大、精確度高，完全可以替代實現(xiàn)專用芯片的控制功能。 汽車防盜電子控制模塊由起動開關、紅外線傳感器、執(zhí)行模塊組成，其中起動開關的作用為整個防盜系統(tǒng)的開關，當起動開關開啟之后，整個防盜系統(tǒng)即進入關閉階段，反則反之；微處理器將根據(jù)傳感器發(fā)出的信號，判斷車體的安全性，決策是否報警；執(zhí)行模塊即是微處理器判斷為車體受到威脅的情況時，車體做出的反應，如燈光閃爍，鳴笛等。 汽車電動天窗的電子控制模塊主要有天窗開關、執(zhí)行器（驅(qū)動電動機）組成。 微 處 理 器 輸 入 接 口 輸 出 接 口 噴油控制 天窗控制 自動鎖控制 防盜控制 轉(zhuǎn)向燈控制 角度傳感器 紅外線傳感器 進氣管壓力傳感器 冷卻液溫度傳感器 進氣溫度傳感器 曲軸位置傳感器 判缸信號傳感器 節(jié)氣門位置傳感器