项目六-汽车单片机内存储器的读写课件.ppt
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1、项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术汽车电脑原理与维汽车电脑原理与维修修项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第一节第一节 汽车电脑原理汽车电脑原理11 汽车控制电脑介绍汽车控制电脑介绍1.汽车电脑的分类汽车电脑的分类目前,汽车电脑控制装置主要有:(1)发动机电脑控制装置:主要包括电控汽油喷射系统、电控汽油点火系统、发动机怠速控制系统、废气再循环控制系统、汽油机进气控制系统、气缸变排量控制系统、可变压缩比系统、柴油机电控系统等。(2)汽车传动系统微电脑控制装置:主要有电控自
2、动变速器、四轮驱动系统控制、防滑差速器控制等。(3)汽车转向和行驶系统电控装置:动力转向系统控制、电脑控制主动悬架系统、巡航行驶控制系统等。(4)保证行车安全的电控装置:主要有电子控制防抱死制动系统(ABS)、电子防滑系统(ASR)、电子控制安全气囊和安全带装置、电子车身稳定控制(ESP)、系统防撞报警系统、电子防盗系统等。(5)舒适性和娱乐性的电控装置:包括电脑控制的全自动空调系统、自动驾驶系统、DVD电子语音导航系统、车载电视等。(6)汽车工况监视及信息管理系统:主要有数字式仪表、油耗指示仪、维修间隔指示仪、倒车监视、电子地图等。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读
3、写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2.汽车电脑的构成汽车电脑的构成它由输入信号处理电路、输出信号电路和微机系统构成。图6-1 汽车电子控制单元(ECU)的基本构成项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术3.汽车电脑的工作过程汽车电脑的工作过程(1)输入接口)输入接口输入电路接收传感器和其他装置的输入信号,并对信号进行过滤和放大。输入信号放大的目的是使信号增加到汽车电脑可以识别的程度,输入信号的处理如图6-3所示,信号进行预处理,一般是在去除杂波和把正弦波变为矩形波后,再转换成输入电平。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机
4、内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(2)AD转换器转换器(模拟数字转换器模拟数字转换器 从传感器送出的信号,有模拟信号和数字两种。其中相当一部分传感器输入的信号都是模拟信号,如空气流量计,水温传感器,节气门位置传感器等向微机输入的都是变化缓慢的连续信号,它们经过传感器及输入回路处理后,都已变成相应的电压信号,但这些信号微机不能直接处理,需经过相应的AD转换器,将模拟信号转换成数字信号后才能输入微机,如从空气流量计输入的为05V的模拟电压信号,当输入电平与AD转换器设定的量程相同时,则模拟信号经AD转换器转换成数字量后,才能输入微机。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片
5、机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(3)输出接口)输出接口 输出接口为微机与执行器之间建立联系的一部分装置。它将微机发出的决策指令,转变成控制信号来驱动执行器工作。输出回路一般起着控制信号的生成和放大等功能。微机输出的是数字信号,而且输出的电流很小,用这种信号一般不能驱动执行器工作,需要输出电路将其转换成可以驱动执行器工作的控制信号,如喷油器驱动信号,点火控制信号,燃油泵控制信号等,控制输出回路中,通过功率管(实际电路不只是一个三极管)的导通和截止,为喷油器提供一定宽度的脉冲驱动信号,使喷油器喷油。喷油嘴输出信号的处理回路如图6-4所示。图6-4 输出信号的处理回路项目六项目
6、六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(4)发动机电子控制系统的工作过程)发动机电子控制系统的工作过程 发动机起动时,电子控制器进人工作状态,通过CPU的控制,一个个指令逐个地进行循环。执行程序过程中,所需的发动机信息,来自各个传感器。从传感器来的信号首先进入输入回路,对其信号进行处理。如是数字信号,根据CPU的安排,经I0接口直接进入微机;如是模拟信号,还要经过AD转换,转换成数字信号后,才能经AD接口进入微机。大多数信且暂时存储在RAM内,根据指令再从RAM送至CPU。下一步是将存储在ROM(或PROM)中的参考数据引入CPU,使输入传感器
7、的信息与之进行比较。对来自有关传感器发出指令信号,经I0接口,必要的信号还经DA转换器转变成模拟信号,最后经输出回路去控制执行器动作。如是喷油器驱动信号,则控制喷油正时和喷油脉宽,完成控制喷油功能。发动机工作时,微机的运行速度是相当快的项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术4.汽车电脑的特点汽车电脑的特点(1)汽车需要在不同的道路和气候条件下行驶,汽车电脑的工作环境较差,经常需要承受振动以及温度和湿度的变化。汽车电脑的电源电压变化较大,而且还受到车内外电磁波的干扰,因此汽车电脑需要很高的可靠性和对环境的耐久性。(2)汽车电脑必须具有足
8、够的智能化,具有自诊断和检测能力,能及时发现系统中存在的故障,并存储故障码,告知维修人员故障可能存在的部位,以便于维修。例如安全气囊在关键时刻必须要及时、正确、迅速地打开,但在大多数时候气囊是处于待命状态,因此安全气囊电脑必须具有自检能力,不断确认气囊系统是否正常工作。(3)除少数例外,所有汽车电脑都使用5V电源驱动其传感器。在电子工业中,5V电压几乎普遍作为传送信息的标准。这个电压对传送可靠性来说已经足够高,而对电脑芯片的安全性来说足够低,而且使用计算机工业标准电压,对于汽车制造商来说会使电子零部件制造规范而且成本低。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片
9、机单片机应用技术应用技术12 汽车输入信号处理(一)传感器的种类(一)传感器的种类在汽车微机控制系统中,控制和检测对象的参数尽管是多种多样的,但都要变成电信号,这种电信号可分为模拟量和数字量两种。模拟信号:信号电压或电流随时间连续变化的信号;数字信号:信号电压或电流不随时间连续变化的信号。1.模拟信号模拟信号(1)直流)直流(DC)信号信号在汽车中产生直流(DC)信号的传感器或电源装置有-蓄电池电压或控制电脑(ECU)输出的传感器参考电压。模拟传感器信号-发动机冷却水温度传感器、燃油温度传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、废气温再循环压强和位置,翼板式或热丝式空气流量计、真空和节气门开关
10、、进气压力传感器。(2)交流)交流(AC)信号信号 在汽车中产生交流(AC)信号的传感器和装置有:车速传感器(VSS)、防滑制动轮速传感器、磁电式曲轴转角(CKP)和凸轮轴(CMP)传感器、从模拟压力传感器(MAP)信号得到的发动机真空平衡波形、爆震传感器(KS)。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2.数字信号数字信号(1)频率调制信号)频率调制信号 在汽车中产生可变频率信号的传感器和装置有:数字式空气流量计、福特数字式进气压力传感器、光电式车速传感器(VSS)、霍尔式车速传感器(VSS)、光电式凸轮轴和曲轴转角(CKP)传感器、
11、霍尔式凸轮轴(CAM)和曲轴转角(CKP)传感器。(2)脉宽调制信号)脉宽调制信号 在汽车中产生脉宽调制信号的电路或装置有:初级点火线圈、电子点火正时电路、废气再循环控制(EGR)、净化、涡轮增压和其它控制电磁阀、喷油嘴、怠速控制马达和电磁阀。(3)串行数据串行数据(多路多路)信号信号若汽车中具备有自诊断能力和其它串行数据送给能力的控制模块,则串行数据是由发动机控制电脑(PCM),车身控制电脑(BCM)和防滑制动系统(ABS)或其控制模块产生。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(二)(二)输入信号处理输入信号处理1.数字信号的处理
12、数字信号的处理(1)钳位滤波电路钳位滤波电路比较常用的是开关与电源相接,此时一般需要一个下拉电阻来分压,为了使得输入微处理器的电压范围不超过05V,常加上一个钳位稳压管,再经过一个滤波电路。图6-5所示为变速器控制器中的开关量输人电路。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(2)RC延时电路延时电路RC延时电路是利用RC的延迟作用来控制对振荡脉冲的响应。图6-6所示为抑制开关SW抖动干扰的RC电路。其原理是利用电容上的电压不能突变,从而使A点的电位不会随触点闭合或断开时的抖动而急剧变化,于是消除了抖动干扰。7414施密特反相器的作用是
13、对RC电路的输出进行整形。为了有效消除抖动干扰,同时使电路能够正常工作,元件R1、R2和C的数值必须合适。其选择依据和方法:R1与R2的大小必须能使下级7414施密特反相器获得正常的工作电平。TTL施密特反相器的正向阈值电压UT+和反向阈值电压UT-的典型值分别是1.7V和0.9V。图6-6 施密特反相器的RC延迟电路项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(3)RS触发器触发器如图6-7所示为用RS触发器消除抖动干扰的电路。图中的D1与D2构成RS触发器,其作用是将开关SW动作时的抖动多脉冲输入变换为单脉冲输出,触点抖动对触发器的状态
14、没有影响,从而消除了抖动干扰。应用该电路时应考虑下面几个问题:微处理器对输入的要求。当SW进行一次从触点2向触点1闭合,然后又返回触点2时,从触发器的A点输出一个高电平脉冲,而从B点输出一个低电平脉冲。如果微处理器要求输入为高电平脉冲,则从A点取信号;若要求低电平脉冲输入,则从B点取信号。信号线间的串扰。由于开关SW一般安装在被控的机电设备处,并通过较长的信号线与微处理器相连,由于断开的开关触点处于高阻态,任何脉冲干扰很容易通过容性或感性方式耦合到连接线上,而使RS触发器误触发。为了消除这种干扰,在RS触发器的两个输入端与地之间各并接一个小电容。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机
15、内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(4)去开关抖动集成电路)去开关抖动集成电路采用RC延时电路和RS触发器能有效地清除抖动干扰,但电路中需要多个元器件,当输人回路较多时,控制器的体积大,成本增加。为解决多输入回路问题,可采用具有开关去抖动和ESD、过电压保护功能的MAX6816MAX6817MAX68l8集成电路。(5)灭弧电路)灭弧电路当用接触器控制电动机起停时,由于线圈本身的电流及它控制的负荷电流都较大,尤其是在断电时容易产生电弧放电的干扰,通常采用RC阻容吸收回路来克服。另外,由于压敏电阻在电压较高时阻抗很小,因此利用压敏电阻这一特性也可为电路提供一个通路。(6)光耦合器
16、)光耦合器微机测控系统中,一般都有大量的开关量和脉冲量输入和输出,光耦合器是将发光二极管电信号转换为光信号,光敏晶体管接收该光信号后又转换成与原电信号一致的电信号,其输入输出电信号存电气上完全隔离,这是它抗干扰能力强的原因之一。光耦合器的动态输入电阻一般为1001K,而产生干扰信号的干扰源内阻为100K1M。即使干扰的电压幅值很大,但对于发光二极管这种电流型驱动元件,因其能量不够,也不足以使发光二极管点燃。这是光耦合器抗干扰能力强的原因之二。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2.模拟信号的处理模拟信号的处理在系统中,微处理器获取的
17、被测模拟量信号的精度是至关重要的,而汽车上传感器送出的信号往往很小,有的是毫伏级甚至是微伏级,很容易被干扰噪声所淹没。因此,如何排除干扰,保证现场模拟量正确及时输入到微处理器,是汽车控制系统中的重要问题,存在于模拟量输入通道的干扰主要有串模干扰和共模干扰两种,下面分别介绍两种干扰的抑制方法。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(1)串模干扰的抑制串模干扰的抑制 所用串模干扰就是干扰串联于信号回路中,既可能来自传感器信号源本身,也可能是信号线检拾干扰而形成的。串模干扰的抑制方法应从干扰信号的特性和来源人手,分别对不同情况采取相应的措施
18、。图6-8 两级阻容滤波网络项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(2)共模干扰的抑制共模干扰的抑制 所谓共模干扰就是指AD转换器的两个输入端上公有的干扰电压。这种干扰可能是直流电压,也可以是交流电压,其幅值可达几伏共至更高,取决于车内当时产生干扰的环境条件和微处理器等设备的接地情况。共模电压主要是由于被测信号端的接地端与主机的地线之间存在着一定的电位差。消除共模于扰的方法:采用具有高共模抑制比的差动放大器、仪器用放大器、可编程放大器作为输入放大器。由于它们具有输入阻抗高、零漂低、增益可调等特点,对抑制共模干扰有良好的效果。项目六项目
19、六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第二节第二节 汽车电脑内部电路的分析汽车电脑内部电路的分析1Motronic1.5.4电脑的电脑的CPUB58468图6-9 Motronic1.5.4电脑实物图图6-10 Motronic1.5.4电脑外部接线图项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术图6-11 B58468 内部结构框图项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术IBdRH2.点火控制电路点火控制电路(1)霍尔式传感器工作原理
20、)霍尔式传感器工作原理霍尔效应原理如图6-12所示。当电流I通过放在磁场中的半导体基片(即霍尔元件),且电流方向与磁场方向垂直时,在垂直于电流和磁场的半导体基片的横向侧面上将产生一个电压UH(通常称之为霍尔电压)。霍尔电压的高低与通过的电流和磁感应强度成正比,可用下式表示:UH式中,RH霍尔系数;d半导体基片厚度;I电流;B磁感应强度。由上式可知,当通过的电流I为一定值时,霍尔电压UH 随磁感应强度B的大小而变化。IBdRH图6-12 霍尔原理项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(2)霍尔效应式点火信号发生器的工作原理)霍尔效应式点
21、火信号发生器的工作原理霍尔信号发生器正是利用霍尔现象来产生点火信号的。霍尔式信号发生器的结构组成如图6-13 a)所示,其工作原理如图6-13 b)、c)所示。a)霍尔信号发生器的组成 b)叶片在气隙内 c)叶片不在气隙内图6-13 霍尔信号发生器项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术(3)点火控制电路分析)点火控制电路分析 图6-15 电脑内部部分电路原理图项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术3.空调继电器控制电路空调继电器控制电路电路原理:如图6-15所示,打开空调开关
22、后,由PIN41送来高电平信号至74HC14D的11脚,倒相后从10输出至B58468的79脚。B58468收到空调开关信号后由65脚输出高电平信号加到B58290的10脚,由B58290的15脚输出低电压驱动信号使空调继电器吸合。4.油泵继电器控制电路油泵继电器控制电路电路原理:如图6-15所示,打开点火开关后,B58468的67脚输出低电平驱动信号,经B58290驱动后由22脚输出至PIN3使油泵吸合。项目六项目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术第三节第三节 汽车电脑数据综合处理与检修汽车电脑数据综合处理与检修1.电脑芯片引脚顺序的识别
23、方法电脑芯片引脚顺序的识别方法芯片有缺口时,缺口向上摆放,左上第一个引脚为1脚,逆时钟数引脚依次为1、2、3、4、5、6、7、8。AT24C01/02/04/08/16管脚配置图如图6-18所示,AT93C46/56/57/66管脚配置图如图6-19所示。芯片若无缺口但有“”点标识的,点向上摆放,靠近“”点的引脚为1脚,其他引脚的识别方法同上;芯片若只有文字而无缺口或“”点的,按图6-20所示摆放,从文字正面看左下第一个引脚为1脚,其它引脚的识别方法同上。图6-18 防盗芯片24系列图6-19 防盗芯片93系列图6-20 EEPROM芯片93C56外形31 电脑芯片的识电脑芯片的识别别项目六项
24、目六 汽车单片机内存储器的读写汽车单片机内存储器的读写汽车汽车单片机单片机应用技术应用技术2.汽车芯片端子说明(如表汽车芯片端子说明(如表6-1所示)所示)汽车芯片主要是储存汽车电脑中的一些常用数据,例如,在仪表芯片中存储里程表的里程数据,在音响芯片中存储音响的密码,在防盗系统芯片中存储防盗登录密码,在安全气囊电脑芯片中存储安全气囊碰撞数据。表6-1 汽车芯片端子说明表AT24C01A/02/04/08/16型音响防盗芯片型音响防盗芯片AT93C46/56/57/66型防盗芯片型防盗芯片管脚名称管脚名称用途管脚名称用途用途A0地址输入CS片选信号片选信号A1地址输入SK串行数据时钟串行数据时钟
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