【正文】 曲軸旋轉(zhuǎn)一周的時間在10ms到400ms之間。在起動過程中發(fā)動機在起動電機的帶動下旋轉(zhuǎn)，其初始轉(zhuǎn)速一般為150rpm。轉(zhuǎn)速計算也是在曲軸方波脈沖中斷中完成的本文中發(fā)動機轉(zhuǎn)速指的是曲軸每轉(zhuǎn)半圈的平均轉(zhuǎn)速。第3缸的噴油正時脈沖為各圈的第38個脈沖（因30個脈沖對應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角為180176。所對應(yīng)的時間t2由相鄰的上一個脈沖周期t1計算得出(見式41)。發(fā)生。余2176。 X8 = 48176。但58X2結(jié)構(gòu)中每齒（除缺齒外）對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為6176。因此其應(yīng)該在基準(zhǔn)脈沖過后再過50176。例如，對于第4缸來說，據(jù)系統(tǒng)設(shè)置，曲軸的缺齒基準(zhǔn)過后（即從第1個脈沖起）再過120176。噴油正時也是在脈沖計數(shù)中斷中處理的。Current_width：當(dāng)前CAS信號的脈沖寬度；Last_width：相鄰的上一個脈沖寬度（其在噴油控制中也要用到）；CC1_T0：輸入捕捉單元CC1對應(yīng)的定時器T0的值。開始Current_width = CC1_CC8 Last_CC8Toothcount=58？ 2 * Last .widthToothcount=0初始化CClT0記錄脈沖周期其他處理NNYY其中，基準(zhǔn)同步檢測流程圖中：CC1_CC8：輸入捕捉單元CC1_CC8寄存器的值。以此來保證發(fā)動機電控系統(tǒng)“時鐘”的精準(zhǔn)運行。根據(jù)這一特點，我們通過程序記錄下相鄰齒方波的周期，并在第58齒進行周期比較,就可以判斷缺齒基準(zhǔn)，每圈判斷一次。同步處理Toothcount=0轉(zhuǎn)速計算讀相關(guān)ADC數(shù)據(jù)工況判斷與處理基本噴油脈寬查表噴油脈寬修正比較單元噴油正時設(shè)定退出中斷返回原程序3缸正時齒到？Toothcount++4缸正時齒到？Toothcount=58？Toothcount=30？2缸正時齒到？1缸正時齒到？脈沖計數(shù)中斷服務(wù)程序若為啟動，先同步預(yù)噴同步完成？YNNYYYYYYNNNNNN基準(zhǔn)同步的判斷處理是根據(jù)曲軸位置（CAS)傳感器方波脈沖信號來決定的。時控制噴油器按計算的噴油脈寬順序噴油。同時再據(jù)具體工況數(shù)據(jù)，通過其他噴油修正量或增量來得到總的噴油脈寬。在運行工況下，當(dāng)ECU收到曲軸缺齒（第58齒）基準(zhǔn)信號，完成同步處理。C, 0%Overrun_flag噴油子程序是本系統(tǒng)控制軟件的核心模塊，ECU噴油控制的主體就是在曲軸位置(CAS)傳感器的方波脈沖信號的輸入捕捉（CAP)中斷中完成的。系統(tǒng)運行時，每個工況的處理均包括相應(yīng)的噴油控制，但各工況的處理程序并不是絕對獨立的，它們只是總流程上的一個分枝，依然會共用系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)、變量和函數(shù)子程序，只是處理的內(nèi)容因工況不同會有一些差異。系統(tǒng)主程序是無限循環(huán)的，它是發(fā)動機各種運行工況的基礎(chǔ)平臺。若轉(zhuǎn)速超過最高轉(zhuǎn)速，切斷燃油；斷油后，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于最高轉(zhuǎn)速一定余量時，再恢復(fù)供油。其中，程序的初始化包括系統(tǒng)內(nèi)核設(shè)定、各特殊功能寄存器的初始化和I/O口的初始化等等。而進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理的定時器中斷應(yīng)低于進行噴油和點火控制的輸出比較(COM)中斷。對于變化較慢的信號，如進氣溫度、冷卻水溫度、蓄電池電壓和軾傳感器信號等，我們釆用周期為10ms的T4定時器中斷進行數(shù)據(jù)釆集與處理。對數(shù)據(jù)采集與處理模塊，采用了兩種中斷處理:周期為lms的T2中斷和周期為10ms的T4中斷。但考慮到排放與油耗，我們并不希望前一種情況發(fā)生，所以應(yīng)選擇點火中斷優(yōu)先級高于噴油中斷優(yōu)先級。其中，點火中斷優(yōu)先級應(yīng)高與噴油中斷優(yōu)先級。（COM)中斷4個輸出比較（COM)中斷分別控制4個噴油器線圈繞組的通斷。該信號再和凸輪軸位置傳感器的信號結(jié)合，可以得到發(fā)動機各缸的相位與工作狀態(tài)，進而完成噴油量和噴油定時等重要控制。本系統(tǒng)所含的主要中斷及其功能和優(yōu)先級見表41表41系統(tǒng)各中斷功能與優(yōu)先級 中斷類型優(yōu)先級中斷程序的功能1個輸入捕捉(CAP)中斷高低完成脈沖計數(shù)、缺齒基準(zhǔn)判斷. 判缸、噴油計算與控制、轉(zhuǎn)速計算等6個輸出比較(COM)中斷4個中斷分別控制 4個氣缸對應(yīng)的噴油器噴油定時器T3中斷定時器T2中斷完成進氣壓力、節(jié)氣門開度的數(shù)據(jù)采集與處理定時器T4中斷完成進氣溫度、冷卻液溫度、蓄電池電壓、 氧傳感器信號的數(shù)據(jù)采集與處理(CAP)中斷輸入捕捉(CAP)中斷是曲軸位置傳感器產(chǎn)生的58X2方波脈沖信號的上升沿觸發(fā)的拙軸位置傳感器信號是發(fā)動機中最重要的信號，是整個發(fā)動機管理系統(tǒng)的“時鐘”。其中，以上各模塊由一個或多個子程序模塊組成，且它們之間并不獨立，既有相互包含又有相互調(diào)用，下面幾節(jié)將進行具休的程序流程和控制算法分析。在硬件的支持下ECU軟件的主要任務(wù)包括：系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)工作時序、控制模式的設(shè)定，各工況判斷以及噴油計算與控制，同時還有輸入信號的采集處理、中斷處理程序和査表插值處理等。這種軟件設(shè)計方式可使程序設(shè)計、調(diào)試更容易，同時修改變動方便，可按需要進行取舍，便于系統(tǒng)的進一步開發(fā)擴展和維護?？刂栖浖蠖嗖捎媚K化結(jié)構(gòu)，將整個控制系統(tǒng)的程序分成若干個功能相對獨立的程序模塊，每個模塊分別進行設(shè)計、編程和調(diào)試，最后將調(diào)試好的程序模塊連接起來。隨者控制系統(tǒng)的復(fù)雜化，控制軟件承擔(dān)著信號釆集與處理、決策控制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信和故障診斷等各項任務(wù)，作為整個控制系統(tǒng)的指揮中樞，ECU控制軟件的設(shè)計水平己成為評價系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。圖中模擬輸入端加接了反壓二極管，它也起限制輸入電流的作用。該電路釆用了四運放集成電路ML324的模擬接口電路。經(jīng)過處理后的氧傳感器輸出信號屬于數(shù)字信號，接到XADDR14/PK0引腳上。在電路設(shè)計時，氧氣傳感器信號處理電路。進氣溫度傳感器信號處理電路同冷卻水溫處理電路，電路最終連接到PAD02/AN02引腳上。進氣溫度傳感器安裝在進氣系統(tǒng)過渡管路上，用于檢測進入發(fā)動機的空氣溫度。在接口電路中，把冷卻水溫傳感器阻值的變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，電壓范圍為0?5V。（(CLT)和進氣溫度傳感器(MAT)冷卻水溫傳感器裝配在發(fā)動機的冷卻液小循環(huán)通道上。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（節(jié)氣門開度信號），當(dāng)把另外兩個接線柱分別同+5V電源和地連接時，就構(gòu)成一個分壓電路。(TPS)節(jié)氣門位置傳感器裝在節(jié)流閥體上，與節(jié)氣閥門同軸，把節(jié)氣門打開的角度轉(zhuǎn)換成電壓信號送到ECU。利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)使其輸出的信號電壓具冇隨進氣歧管絕對壓力的增大呈線性增大的特性。在汽油機運轉(zhuǎn)過程中，進氣管壓力隨汽油機的負(fù)荷變化而同向變化。模擬信號輸入通道的作用是對這些信號進行實時采樣、處理和變換后，經(jīng)I/O接口送入電子控制單元。光耦采用SHARP公司的PC3Q67。SDH霍爾傳感器的輸出信號處理電路。這樣就把正弦波信號轉(zhuǎn)變成了CPU可以接受的方波信號了。這一由電壓比較器構(gòu)成的信號轉(zhuǎn)換電路，從結(jié)構(gòu)原理上可以等效為一理想運放和一個三極管組成。電路中的電阻、電容起到使兩輸入端平衡和低通濾波的作用，兩個二極管起到在輸入信號電壓過高時保護芯片。本設(shè)計采用電壓比較器將正弦波信號轉(zhuǎn)化為方波信號。其中曲軸位罝傳感器信號、凸輪位S傳感器信號屬于數(shù)字脈沖信號，起動信號屬于數(shù)字開關(guān)信號。根據(jù)測試對象的不同，傳感器的輸出信號可分為數(shù)字信號與模擬信號兩種，相應(yīng)地把信號的輸入通道分為數(shù)字雖輸入逝道及模擬量輸入通邊。由于許多傳感器的輸出信號不能滿足單片機輸入的要求，故在信號輸入單片機之前，需釆用信號調(diào)節(jié)與變換電路，使之成為電子控制單元能夠接受和識別的電子控制信號。這里采用了=線制連接串口，也就說電腦的9針串口只連接其中的3根線:第5腳的GND、第2腳的RXD,第3腳的TXD(接收數(shù)據(jù)針腳(或線)與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳(或線)相連，彼此交叉，信號地對應(yīng)相接）。n 串口電路通過串口驅(qū)動電路中的RS232電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，單片機可以利用異步串行通信協(xié)議同PC通信。這里介紹標(biāo)準(zhǔn)HCS12單片機的時鐘電路。自動復(fù)位電路會一直處于低電平輸出的復(fù)位狀態(tài)直到電源電壓穩(wěn)定在5V的工作電壓，從而起到欠壓保護的作用。釆用三端穩(wěn)壓集成塊7805(輸出范圍為5V、1A)，兩個電容為濾波電容起到穩(wěn)定電源電壓的作用。由于HCS12單片機內(nèi)部集成了電壓調(diào)節(jié)器模塊，電壓調(diào)節(jié)器模塊產(chǎn)生單片機內(nèi)部需要的其它電壓，因此只要向HCS12單片機提供+5V外部電源就可以了。以MC9S12IF256芯片為核心的最小硬件系統(tǒng)主要包括：電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路、率口電路等。 PB1?PB7:空閑，待擴充其它功能MISO1 /PWMO/KWPO/PPO:怠速步進電機A相MOS12/PWM1 /KWP1 /PP1:怠速步進電機 B相SCK1 /PWM2/KWP2/PP2:怠速步進電機控制SSIn/PWM3/KWP3/PP3:燃油泵控制PP3?PP7:空閑，待擴充其它功能 MC9S12DP256單片機系統(tǒng)硬件設(shè)計雖然單片機將CPU, FLASH, EEPROM, RAM以及I/。同時，噴油控制和點火控制信號屬于高速、有嚴(yán)格定時要求的信號，也適合接到具有輸出比較功能的PT 口。為了能充分利用其優(yōu)勢,同時使電控系統(tǒng)性能能達到最佳，必須針對不同的輸入、輸出信號的特點合理分配I/O口。也可設(shè)定為4個CAN總線接口，線接口，其中CANO也可定義為J1850通信接口n RxD0/PS0SS0/PS7:端口S為8個通用I/O口也可設(shè)定為2個SCI串行通信接口和1個SPI接口n KWJO/PJO，KWJ1/PJ1, SDA/RxCAN4/KWJ6/PJ6, SCL/TxCAN4/KWJ7/ PJ7:端口J為4個通用I/0口。在擴展模式下分時出現(xiàn)高8位地址和數(shù)裾n ATAO/ADDRO/PBODATA7/ADDR7/PB7:端口B為8個通用工I/O口。也可定義成兩個SPI端口或8個PWM輸出端n XADDR14/PK0XADDR19/PK5, ECS/K0M0NE/PK7:端門K為7個通用 I/O口，在擴展模式下用于產(chǎn)生高位地址XADDRI4到XADDRI9n KWHO/PHOKWH7/PH7:端口H為8個通用I/O口,做普通輸入口可產(chǎn)生中斷，可設(shè)置為鍵盤的輸入腳n XIRQ/PEOXCLKS/NOACC1PE7:端口E為8個通用I/O口。XFC:鎖相環(huán)濾波電容連接腳n EXTAL和XTAL:外部晶振輸入接口IRQ:外部可屏蔽中斷：n XIRQ:外部不可屏蔽中斷n RESET:外部低電平有效復(fù)位輸入或作為輸出腳，指示內(nèi)部故降n MODE/IPIPE0,MODE/IPIPEl, MODC/BKGD:復(fù)位時引腳電平狀態(tài)決定單片機進入單片模式、擴展模式或特殊模式；復(fù)位后雙向引腳BKGD是BDM調(diào)試工具與單片機通信接口，IPIPE0, IPIPE1作為內(nèi)部指令流的跟蹤信號，分時出現(xiàn)數(shù)據(jù)運動和執(zhí)行的狀態(tài)信息n R/W:在擴展模式下，指出擴展總線上的數(shù)據(jù)方向；ECLK:在擴展模式下，作為外部總線時鐘，復(fù)用地址和數(shù)據(jù)；LSTRB用于實現(xiàn)外部8位存儲器寫操作n XCLKS/NOACC: XCLK在系統(tǒng)復(fù)位時，用于選擇時鐘模式；NOACC在擴展模式中，指示總線空閑周期n IOCO/PTOIOC7/PT7:端口T為8個通用I/O口。n 112腳LQFP封裝I/O口5V輸入和驅(qū)動功能，5VA/D轉(zhuǎn)換輸入，單線的背景調(diào)試模式（(BDM),芯片內(nèi)置的硬件斷點功能。n 串行接口兩個異步全雙工串行通一訊接口SCI,三個同步串行外圍設(shè)各接口SPI。n 增強型輸入捕捉時間模塊(Enhanced Capture Timer)16位的計數(shù)器，提供七種不同的預(yù)分頻，8個可編程的輸入捕捉和輸出比較功能的通道，4個8位或者1個16位的脈沖累加器。10位單次A/D轉(zhuǎn)換只需7us,可編程A/D采樣時間，A/D轉(zhuǎn)換完畢觸發(fā)中斷。 MC9S12DP256單片機的特點n 16位HCS12 CPU指令集于68HC11向上兼容；可工作在25MHz的內(nèi)部總線頻率，具有較高的運算速度這一點使得系統(tǒng)可以采用更短的控制周期，特別適用于實時控制，并且可以采用相對復(fù)雜的控制策略；指令系統(tǒng)豐富，如它有幾條模糊控制專用的指令，使采用模糊控制成為可能；256K FLASH, 4K EEPROM, 12K RAM,支持嵌入式操作系統(tǒng)。根據(jù)控制系統(tǒng)的總體方案及控制要求，確定硬件電路的總體方案，包括三大部分：傳感器、電子控制單元（ECU)、執(zhí)行器。下面將介紹單片機系統(tǒng)、信號處理電路、執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動電路的設(shè)計。件電路的可靠性直接影響到控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。由于這兩個控制方式都是間接引用密度，因而在決定噴油量時還必須考慮空氣溫度的影響。一般是用節(jié)氣門開度及轉(zhuǎn)速來表示或用進氣壓力來表示。(2)速度密度式噴油量多少取決于空氣的密度及轉(zhuǎn)速兩個量。按ECU控制方式(1)質(zhì)量流量式噴油量的多少取決于測量得到的進入空氣量。在結(jié)構(gòu)和控制上后者較前者簡單。按噴射方式(1)間歇噴射(脈沖噴射)噴射是在進氣過程中的一段時間內(nèi)進行的，有一限定的噴射持續(xù)期，噴射持續(xù)時間就是所控制的噴油量。它提高了效率，但需要將噴射壓力從250Kpa提高到45Mpa，同時必須使用低硫汽油，因而限制了它的使用。目前SPI可達到EUROII號標(biāo)準(zhǔn)，MPI可達到EUROIH與IV號標(biāo)準(zhǔn)?？諝夂蛧姵鋈加驮谶M氣門處形成燃油混合氣，在進氣行程時被吸入氣缸中?？諝夂蛧姵鋈加驮谶M氣管形成燃油混合氣，在進氣行程時被吸入各氣缸中。本系統(tǒng)選用磁電式曲軸位置傳感器，其主要有感應(yīng)線圈；鐵芯和永久磁鐵構(gòu)成，工作時，若傳感器頭部的磁阻交替變化