【正文】 ，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(chǔ)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(jiǎn)單、可靠、廉價(jià)的設(shè)計(jì)初衷。3. 2. 1 CPU簡(jiǎn)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(chǎng)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(guò)程在短短的幾秒鐘內(nèi)必須完成，因此它對(duì)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(duì) HSI_ STATUS和HSIJIME寄存器的訪問(wèn)就能讀取事件變化狀態(tài)和發(fā)生時(shí)刻。每?jī)晌唤M成一個(gè)方式控制字HSI_ STATUS寄存器表示 ,，每?jī)晌槐硎疽粋€(gè)輸入端：低位1: 事件出現(xiàn)過(guò)；0: 沒(méi)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(duì)脈沖信號(hào)的記數(shù)就利用了檢測(cè)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(hào)同時(shí)輸入，數(shù)字控制器中沒(méi)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(hào)，因?yàn)槊織l指令占用時(shí)間非常短暫(以微秒計(jì))，相對(duì)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(duì)應(yīng)的中斷向量與之對(duì)應(yīng)。CPU對(duì)中斷控制是通過(guò)對(duì)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(guò)對(duì)中斷屏蔽寄存器工INT_MASK相應(yīng)位的置位和復(fù)位而開(kāi)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(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)事件的觸發(fā)，因此，與普通的輸出端口相比，具有占用CPU開(kāi)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(lái)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(lái)選擇觸發(fā)事件對(duì)應(yīng)的通道號(hào)。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(cè)車輪的速度，并將速度信號(hào)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(guò)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(shì)，此信號(hào)通過(guò)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(guò)檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率來(lái)檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)速。若車速過(guò)慢，其輸出信號(hào)低于1V，電控單元就無(wú)法檢測(cè)；二是響應(yīng)頻率不高。目前，國(guó)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(guò)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(guò)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(jí)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(hào)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(cè)的信號(hào)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(hào)的幅值是不變的。（3）抗電磁干擾能力強(qiáng)，由于輸出信號(hào)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(kāi)關(guān)型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種?；魻栭_(kāi)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(jí)組成。若外加磁場(chǎng)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(kāi)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(kāi)關(guān)輸出極組成能將磁場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字電壓輸出，對(duì)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(wú)觸點(diǎn)、快速響應(yīng)性好，頻率高，壽命長(zhǎng)，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(guò)程中的振動(dòng)不會(huì)干擾和影響傳感信號(hào)，做到無(wú)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(cè)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(hào)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(guò)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(hào)的波形，主要是影響脈沖信號(hào)的占空比，占空比過(guò)大或過(guò)小時(shí)，由于汽車行駛過(guò)程中，車輪的振動(dòng)等原因，有可能使傳感器輸出的信號(hào)漏掉脈沖，或一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有信號(hào)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(guò)程 制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置 (簡(jiǎn)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(chǔ)液室、2個(gè)低壓儲(chǔ)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(guò)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(guò)濾器 油箱制動(dòng)器 （1）常規(guī)制動(dòng)過(guò)程 制動(dòng)系統(tǒng)在常規(guī)制動(dòng)過(guò)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(guò)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(duì)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(guò)程 制動(dòng)時(shí)，通過(guò)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(guò)程 保壓過(guò)程 當(dāng)ECU通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器得到信號(hào)識(shí)別出車輪有抱死傾向時(shí)，ECU,發(fā)出控制信號(hào)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(guò)出液電磁閥流入低壓儲(chǔ)能室，使制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力隨之減小。此過(guò)程結(jié)束液壓泵隨之掉電停止運(yùn)行。通過(guò)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(guò)程: 當(dāng)解除制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)踏板松開(kāi)，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(duì)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(wèn)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(zhǎng)帶來(lái)的電感效應(yīng)而產(chǎn)生的自激。圖312電源電路 信號(hào)輸入電路設(shè)計(jì) 車輪輪速是ABS系統(tǒng)的主要輸入信號(hào)，該信號(hào)的采集、處理對(duì)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(cè)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(hào)經(jīng)光電耦合器進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和信號(hào)隔離，緩沖器整形，輸入到80c196kc的高速輸入端，對(duì)輸入信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)幅值的電壓信號(hào)用以控制三位三通電磁閥，通過(guò)三位三通閥位置的改變接通不同的管路來(lái)達(dá)到增壓、保壓、減壓的目的。同時(shí)限于現(xiàn)在的知識(shí)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(guò)程：輸出時(shí)，具有鎖存作用，即對(duì)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(kāi)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(duì)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(duì)于干擾噪聲的隔離和對(duì)有用信號(hào)形成通道，是抗干擾措施的重要方法之一，并且信號(hào)傳輸速度高、價(jià)格低、接口簡(jiǎn)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(jí)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(hào)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(guò)程中產(chǎn)生的干擾脈沖對(duì)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(hào)要經(jīng)過(guò)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(lái)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(guò)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(chǔ)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(hào)。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(chǎng)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(chǔ)器速度是指存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)器匹配工作，但對(duì)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(hào)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(wèn)2764，當(dāng)執(zhí)行讀操作作用ALE信號(hào)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(hào)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(lái)了越來(lái)越多的困難，對(duì)汽車維修技術(shù)人員的要求越來(lái)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(guò)程中不斷監(jiān)測(cè)電子控制系統(tǒng)各組成部分的工作情