【正文】 各種計(jì)算，例如加減速度、參考滑移率等，這種計(jì)算都是實(shí)時(shí)完成的。目前ABS系統(tǒng)的程序容量一般在8K32K之間，內(nèi)存數(shù)據(jù)儲存器在256個(gè)字節(jié)以上。它真正符合了單片機(jī)的小型、簡單、可靠、廉價(jià)的設(shè)計(jì)初衷。3. 2. 1 CPU簡介本文中單片機(jī)選用了MCS%系列產(chǎn)品中的80C196KCo 80C196高性能16位單片機(jī)是Intel公司繼80%之后推出的一系列高性能CHMOS16位單片機(jī)，它特別適合要求很高的實(shí)時(shí)控制場合，目前，已成功地應(yīng)用于汽車上，諸如點(diǎn)火，燃料等控制[[52, 53, 55]CHMOS芯片耗電少，除正常工作外還可工作于 2種節(jié)電方式:待機(jī)方式和掉電方式，有一個(gè)共同的 CPU組織結(jié)構(gòu)。8OC196KC的內(nèi)部EPROM/ROM為8K字節(jié)，內(nèi)部RAM為232字節(jié)，都可作為通用寄存器使用，加上24字節(jié)專用寄存器，相當(dāng)于有256字節(jié)內(nèi)部寄存器。因?yàn)?ABS作為一種實(shí)時(shí)控制，而整個(gè)制動(dòng)過程在短短的幾秒鐘內(nèi)必須完成，因此它對時(shí)間要求非常高。高速輸入HSI部件:。HSI用定時(shí)器T1作事件記錄變化的時(shí)間基準(zhǔn)源，把各個(gè)輸入端的變化時(shí)刻記錄在 FIFO中。這樣，對 HSI_ STATUS和HSIJIME寄存器的訪問就能讀取事件變化狀態(tài)和發(fā)生時(shí)刻。每兩位組成一個(gè)方式控制字HSI_ STATUS寄存器表示 ,，每兩位表示一個(gè)輸入端：低位1: 事件出現(xiàn)過；0: 沒出現(xiàn)高位 1: 從HISTIME讀取的事件，此時(shí)的輸入端為高電平 0: 從HISIME讀取的事件，此時(shí)的輸入端為低電平通常，對脈沖信號的記數(shù)就利用了檢測HSI_ STATUSZH狀態(tài)變化次數(shù)的辦法。定時(shí)器 2與 HSO單元配合使用，作為事件觸發(fā)的時(shí)間基準(zhǔn)，T2的記數(shù)值存放在地址OCH(低8位)和ODH(高 8位)的特殊功能寄存器中。在實(shí)際應(yīng)用中，汽車有四個(gè)輪速信號同時(shí)輸入，數(shù)字控制器中沒有足夠多的計(jì)數(shù)器，就需要擴(kuò)展一塊 8253芯片。這樣，程序初始化時(shí)，設(shè)定好記數(shù)處值和方式控制字，在中斷服務(wù)程序中就能同時(shí)讀取四輪的輪速信號，因?yàn)槊織l指令占用時(shí)間非常短暫(以微秒計(jì))，相對于中斷時(shí)間(一般為幾十毫秒)幾乎可以忽略。中斷系統(tǒng):MCS96給用戶提供了八種型式的中斷源，每種中斷源都有相對應(yīng)的中斷向量與之對應(yīng)。CPU對中斷控制是通過對中斷的特殊功能寄存器和總中斷允許位的控制實(shí)現(xiàn)的。而每個(gè)中斷源都可以通過對中斷屏蔽寄存器工INT_MASK相應(yīng)位的置位和復(fù)位而開放或禁止中斷。為0則禁止相應(yīng)的中斷源。中斷登ia/屏蔽寄存器對應(yīng)位置 1 。高速輸出HSO部件:高速輸出HSO的功能是能夠在預(yù)定的時(shí)刻觸發(fā)某一事件。由于HSO主要由專門的硬件來實(shí)現(xiàn)對事件的觸發(fā)，因此，與普通的輸出端口相比，具有占用CPU開銷少、速度高、使用靈活方便等特點(diǎn)。 與HSO相關(guān)的特殊功能寄存器有:定時(shí)器T1，定時(shí)器T2, HSO命令寄存器。命令寄存器各位定義如下:該命令字節(jié)D7位為鎖定事件。 D5位用來設(shè)置事件觸發(fā)時(shí)所選中通道 (07通道)的電平狀態(tài) (高或低電平)，1為高電平，0為低電平。D3至 DO位用來選擇觸發(fā)事件對應(yīng)的通道號。值得注意的是使用HSOTIME時(shí)，即使需立即觸發(fā)事件，也應(yīng)考慮硬件執(zhí)行時(shí)間，因此，送往HSOTIME中的立即數(shù)最小都應(yīng)為0003H。首先確定中斷向量:GSEG AT 200AH。 假定中斷時(shí)間為T，那么中斷時(shí)間初值時(shí)鐘頻率是單片機(jī)器各個(gè)部分運(yùn)行的基準(zhǔn)，它使各部分有條不紊的按節(jié)奏工作。圖34 時(shí)鐘電路連線圖時(shí)鐘狀態(tài)周期為： 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)輪速傳感器選擇轉(zhuǎn)速傳感器的功用是檢測車輪的速度，并將速度信號輸入ABS的電控單元。 圖35 轉(zhuǎn)速傳感器在車輪上的安裝位置（1）電磁式轉(zhuǎn)速傳感器結(jié)構(gòu)傳感頭的結(jié)構(gòu)如下圖（圖36）所示，它由永磁體極軸5和感應(yīng)線圈4等組成,極軸頭部結(jié)構(gòu)有鑿式和柱式兩種。在齒圈旋轉(zhuǎn)過程中，感應(yīng)線圈內(nèi)部的磁通量交替變化從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，此信號通過感應(yīng)線圈末端的電纜1輸入ABS的電控單元。ABS電控單元通過檢測感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率來檢測車輪轉(zhuǎn)速。若車速過慢，其輸出信號低于1V，電控單元就無法檢測；二是響應(yīng)頻率不高。目前，國內(nèi)外ABS系統(tǒng)的控制速度范圍一般為15～160km/h，今后要求控制速度范圍擴(kuò)大到8～260km/h以至更大，顯然電磁感應(yīng)式輪速傳感器很難適應(yīng)。傳感頭由永磁體，霍爾元件和電子電路等組成，永磁體的磁力線穿過霍爾元件通向齒輪，如圖37所示。齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使得穿過霍爾元件的磁力線密度發(fā)生變化，因而引起霍爾電壓的變化，霍爾元件將輸出一個(gè)毫伏(mV)級的準(zhǔn)正弦波電壓。 霍爾輪速傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：其一是輸出信號電壓幅值不受轉(zhuǎn)速的影響。其響應(yīng)頻率高達(dá)20kHz，相當(dāng)于車速為1000km/h時(shí)所檢測的信號頻率；其三是抗電磁波干擾能力強(qiáng)?；魻柺捷喫賯鞲衅髋c電磁感應(yīng)式輪速傳感器比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）隨著輪速的變化，輸出信號的幅值是不變的。（3）抗電磁干擾能力強(qiáng)，由于輸出信號在整個(gè)輪速范圍內(nèi)不變，而且幅值較高，所以抗電磁干擾能力很強(qiáng)。 霍爾輪速傳感器要包括開關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種。霍爾開關(guān)電路又稱霍爾數(shù)字電路，又穩(wěn)壓器、霍爾片、差分放大器，施密特觸發(fā)器和輸出級組成。若外加磁場的B值降低到BRP2，輸出管截止，輸出高電平。BOPBRP=BH稱為回差。本系統(tǒng)采用的是三通道四傳感器布置形式，需要四個(gè)傳感器。傳感頭由永磁體霍爾元件和電子電路組成。高可靠性。這種開關(guān)電路由電壓調(diào)整電路、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、施密特觸發(fā)器、反向電壓保護(hù)器、溫度補(bǔ)償電路及集電極開關(guān)輸出極組成能將磁場信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字電壓輸出，對溫度和電壓的變化更加穩(wěn)定。 工作溫度范圍寬40~~125攝氏度； 電壓極性反向保護(hù)器，無觸點(diǎn)、快速響應(yīng)性好，頻率高，壽命長，可直接同TTL、MOS等邏輯電路接口，體積小，安裝方便。 車輪輪速傳感器又齒圈和霍爾傳感頭兩部分組成，齒圈安裝在隨車輪一同轉(zhuǎn)動(dòng)的部件上，如半軸套筒，轉(zhuǎn)向節(jié)，制動(dòng)底盤。只有這樣才能保證汽車在制動(dòng)過程中的振動(dòng)不會(huì)干擾和影響傳感信號，做到無誤的輸出。 在確定了傳感器的安裝方案和選擇好傳感器之后，根據(jù)安裝的位置，安裝的空間的大小以及所用的傳感器的技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速傳感器的目標(biāo)齒盤。（1）齒盤齒數(shù)的確定： 根據(jù)傳感器的測量范圍，在設(shè)計(jì)與其配合的齒盤時(shí)應(yīng)保證產(chǎn)生的輪速信號頻率在這個(gè)范圍內(nèi)，而這個(gè)頻率是由車輪的輪速和齒盤齒數(shù)決定的。計(jì)算齒數(shù)的范圍： 這樣我們可以推出齒數(shù)的范圍，還應(yīng)考慮到：機(jī)械加工過程中，齒數(shù)的選擇最好能使機(jī)床分度方便，便于加工。本系統(tǒng)擬選定齒數(shù)為100個(gè)。齒盤的齒寬和齒槽寬度直接影響到傳感器輸出信號的波形，主要是影響脈沖信號的占空比，占空比過大或過小時(shí)，由于汽車行駛過程中，車輪的振動(dòng)等原因，有可能使傳感器輸出的信號漏掉脈沖，或一段時(shí)間內(nèi)沒有信號輸出，使車輪的輪速計(jì)算產(chǎn)生誤差，因此輪速傳感器齒寬的確定十分重要。3．4 防抱死制動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)工作過程 制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置 (簡稱液壓調(diào)節(jié)器)主要由8個(gè)2位2通調(diào)壓電磁閥、1個(gè)雙聯(lián)式電動(dòng)液壓柱塞泵、2個(gè)儲液室、2個(gè)低壓儲能室、1個(gè)電動(dòng)液壓泵和幾個(gè)單向閥等組成。液壓調(diào)節(jié)閥通過管路與制動(dòng)主缸和各制動(dòng)輪缸相連。圖310 液壓調(diào)節(jié)器工作原理圖助力器 主缸 三位三通電磁閥 回液泵限位閥電動(dòng)機(jī) 回液過濾器 油箱制動(dòng)器 （1）常規(guī)制動(dòng)過程 制動(dòng)系統(tǒng)在常規(guī)制動(dòng)過程中 (未出現(xiàn)防抱死現(xiàn)象)，調(diào)節(jié)器中的各個(gè) 2位2通調(diào)壓電磁閥不通電。此時(shí)，自制動(dòng)主缸輸出的制動(dòng)液可以通過各進(jìn)液電磁閥直接進(jìn)入各制動(dòng)輪缸，各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力將隨制動(dòng)主缸的制動(dòng)壓力而變化，即平時(shí)汽車進(jìn)行的常規(guī)制動(dòng)。需要調(diào)節(jié)制動(dòng)輪缸的壓力時(shí)，ECU就使該制動(dòng)輪缸相對應(yīng)的進(jìn)液電磁閥或出液電磁閥通電換位，并自動(dòng)按以下情況分別進(jìn)行判斷、處理: 建壓過程 制動(dòng)時(shí)，通過真空助力器與制動(dòng)主缸建立制動(dòng)壓力。如圖311a圖311a建壓過程 保壓過程 當(dāng)ECU通過轉(zhuǎn)速傳感器得到信號識別出車輪有抱死傾向時(shí)，ECU,發(fā)出控制信號關(guān)閉相應(yīng)車輪的進(jìn)液電磁閥，并讓出液電磁閥繼續(xù)保持關(guān)閉狀態(tài)，該制動(dòng)輪缸中的制動(dòng)液壓被封閉而使制動(dòng)壓力保持一定。此時(shí)ECU發(fā)出控制指令使該制動(dòng)輪缸相應(yīng)的進(jìn)液電磁閥和出液電磁閥都通電換位 (進(jìn)液電磁閥處于斷流，出液電磁閥處于導(dǎo)通)，該制動(dòng)輪缸中的部分制動(dòng)液就會(huì)通過出液電磁閥流入低壓儲能室，使制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力隨之減小。此過程結(jié)束液壓泵隨之掉電停止運(yùn)行。通過保壓、降壓、增壓為一個(gè)循環(huán)，通常ABS系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)頻率為24個(gè)/秒循環(huán)。 （3）解除制動(dòng)過程: 當(dāng)解除制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)踏板松開，制動(dòng)主缸內(nèi)的制動(dòng)壓力為零。 電源設(shè)計(jì)電子控制單元的核心是單片機(jī)，其對供電電源的要求很高。因此，設(shè)計(jì)電源時(shí)必須考慮這些問題。此電壓變換電路采用78XX系列集成三端穩(wěn)壓器。圖312中，C1可以防止由于輸入引線較長帶來的電感效應(yīng)而產(chǎn)生的自激。圖312電源電路 信號輸入電路設(shè)計(jì) 車輪輪速是ABS系統(tǒng)的主要輸入信號，該信號的采集、處理對于整個(gè)系統(tǒng)的控制至關(guān)重要。 它們與普通的輸入端口有三方面主要差別：（1） HIS不僅能檢測某個(gè)輸入線上的狀態(tài)變化，而且能同時(shí)記錄狀態(tài)發(fā)生的時(shí)刻。輪速傳感器輸出的脈沖信號經(jīng)光電耦合器進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和信號隔離，緩沖器整形，輸入到80c196kc的高速輸入端，對輸入信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算和處理。目前多采用的方法是利用P1口把不占空比的脈沖信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)幅值的電壓信號用以控制三位三通電磁閥，通過三位三通閥位置的改變接通不同的管路來達(dá)到增壓、保壓、減壓的目的。同時(shí)限于現(xiàn)在的知識水平，本文采用另一種方法達(dá)到所需要求。80C196KC的P1口作為準(zhǔn)雙向的輸入輸出口，由緩沖器內(nèi)部口鎖存器，內(nèi)部寄存器和輸出緩沖器和輸出緩沖器的構(gòu)成，輸出緩沖器和輸出緩沖器構(gòu)成，輸出緩沖器內(nèi)部具有上拉電阻結(jié)構(gòu)當(dāng)端口數(shù)據(jù)又0變1時(shí)，它能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生更強(qiáng)的上拉作用以加速轉(zhuǎn)變過程：輸出時(shí)，具有鎖存作用，即對端口重寫數(shù)據(jù)前保持不變。 圖315電磁閥驅(qū)動(dòng)電路 電磁閥驅(qū)動(dòng)電路如圖315所示 緩沖單元的設(shè)計(jì)：圖中的74LS06是集電極開路六反相緩沖器，添加它的目的是加大輸出電路的帶負(fù)載的能力，使傳輸通道與單片機(jī)接口的電氣匹配為合理。 光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它使信息發(fā)生端與接收斷電氣絕緣電阻可達(dá)幾百兆歐姆以上，從而對地電位差干擾和電磁干擾有很強(qiáng)的抑制能力，光電耦合的實(shí)質(zhì)是對于干擾噪聲的隔離和對有用信號形成通道，是抗干擾措施的重要方法之一，并且信號傳輸速度高、價(jià)格低、接口簡單，故在輸出端設(shè)計(jì)了光電耦合電路。 為驅(qū)動(dòng)器的壓降 為輸入端正向工作電流，取15mA經(jīng)計(jì)算Ri取50Ω光電耦合輸出端負(fù)載電阻：式中：電源電壓+5V 為 三極管飽和時(shí)集電極和發(fā)射級之間的壓降， 15mA經(jīng)計(jì)算取Rj=350Ω 輸出通道的隔離及保護(hù)措施一方面防止了最小系統(tǒng)干擾信號沿正向通路的傳輸，同時(shí)也隔離了驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)行過程中產(chǎn)生的干擾脈沖對前向通道原件的影響，所以隔離保護(hù)作用是雙向的 。 光電耦合器的最大輸出電流為15mA，~~3A所以每個(gè)輸出控制信號要經(jīng)過功率放大后才能驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電磁閥。系統(tǒng)選用了用繼電器來控制電動(dòng)機(jī)的工作與停止?fàn)顟B(tài)。其電參數(shù)為：額定工作電壓為：12V（DC），線圈電阻為400Ω。圖316泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 。 ABS系統(tǒng)報(bào)警LED燈設(shè)計(jì) LED是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)常用的顯示器，~~，通過LED的電流的強(qiáng)弱決定了LED的發(fā)光強(qiáng)度，其驅(qū)動(dòng)電路圖如下：圖317 LED報(bào)警燈驅(qū)動(dòng)電路 74LS06為輸出反相驅(qū)動(dòng)器，74LS06輸出低電平，LED發(fā)光。 EPROM和RAM的擴(kuò)展 80C196KC本身不具備EPROM他必須外接程序和數(shù)據(jù)存儲器才能工作。P3口：作為數(shù)據(jù)線和地址線低8位，復(fù)用時(shí)必須外加地址鎖存器。ALE：提供地址鎖存使能信號。在整個(gè)寫周期內(nèi)部有效，而僅在寫偶地址字節(jié)時(shí)才有效，系統(tǒng)出現(xiàn)的是還是由結(jié)構(gòu)寄存器CCR決定。一般情況下，一個(gè)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中大都包括RAM和ROM，ROM用于存放用戶已調(diào)試好的固定應(yīng)用程序或表格、常數(shù)，而RAM用于存放需要調(diào)試的臨時(shí)程序、現(xiàn)場采集的各種信息及處理的中間結(jié)果或待輸出的最后結(jié)果。存儲器速度是指存儲器從受到有效地址到輸出引腳上出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔，這一時(shí)間間隔又稱為存儲器的存取時(shí)間。雖然一般情況下單片機(jī)可與任何速度的存儲器匹配工作，但對速度慢的芯片需要插入等待時(shí)間TW，這樣就浪費(fèi)了大量的主機(jī)時(shí)間，影響了CPU的工作速度。2764EPROM芯片是容量為8Kx8的EPROM芯片，紫外線擦除，電編程，采用雙列直插式封裝，共28只引腳。引腳中的PGM為編程信號線，當(dāng)CE和PGM均為TTL低電平時(shí)，芯片處于編程模式。因?yàn)?764和6264的尋址范圍均為8KB，所以地址總線為13根（A12~~A0）其中，A7~~A0受74LS373控制。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，80C196KC單片機(jī)的CPU只能以讀的形式訪問2764，當(dāng)執(zhí)行讀操作作用ALE信號由低電平轉(zhuǎn)成高電平時(shí)，74LS373便有了鎖存地址的可能性，當(dāng)ALE又變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，地址被鎖存，=0期間，2764中的程序以二進(jìn)制數(shù)據(jù)的形式出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上，信號在由0到1時(shí)，數(shù)據(jù)被CPU讀取。 故障診斷硬件電路設(shè)計(jì)隨著汽車控制電子化的發(fā)展，一方面，汽車電控系統(tǒng)日趨復(fù)雜，給汽車維修工作帶來了越來越多的困難，對汽車維修技術(shù)人員的要求越來越高:另一方面，電子控制系統(tǒng)的安全容錯(cuò)處理，汽車不能因?yàn)殡娮涌刂葡到y(tǒng)自身的突發(fā)故障導(dǎo)致汽車失控和不能運(yùn)行。它能夠在汽車運(yùn)行過程中不