汽车单片机与车载网络技术(第二版)第3章汽车电子控制单元实例及检修课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《汽车单片机与车载网络技术(第二版)第3章汽车电子控制单元实例及检修课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 汽车 单片机 车载 网络技术 第二 电子 控制 单元 实例 检修 课件
- 资源描述:
-
1、第3章 汽车电子控制单元实例及检修 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 3.1 发动机电子控制单元实例发动机电子控制单元实例3.2 电子控制单元的检修电子控制单元的检修第3章 汽车电子控制单元实例及检修 3.1 发动机电子控制单元实例发动机电子控制单元实例1.玛瑞利单点电脑结构框图玛瑞利单点电脑结构框图玛瑞利单点电脑是一种典型的集中喷射电脑,该电脑成本低廉且比较简单实用,目前广泛应用在国产微型车及低档轿车当中。图3-1为以该电脑为核心的发动机电控系统的原理图。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-1 发动机电控系统原理图第3章 汽车电子控制单元实例及检修 表 3-1 玛瑞利单点电脑的针脚定
2、义 针脚号 功 能 针脚号 功 能 1 1、4 缸点火线圈初级信号 19 2、3 缸点火线圈初级信号 2 B 相怠速马达控制信号 20 A相怠速马达控制信号 3 D 相怠速马达控制信号 21 C 相怠速马达控制信号 4 主继电器信号 22 燃油蒸汽电磁阀信号 5 空 23 燃油泵继电器控制信号(-)6 报警灯接通信号 24 空调继电器信号 7 空 25 空 8 空调机输入信号 26 点火开关输入 9 空 27 空 10 诊断口 L 连线 28 转速传感器输入(+)11 转速传感器输入(-)29 氧传感器输入(+)12 氧传感器输入(-)30 节流阀电位计信号输入 13 水温传感器输入(-)31
3、 进气温度传感器信号输入 14 压力传感器/节流阀电位计 5 V 电源 32 绝对压力传感器信号输入 15 诊断口 K 连线 33 空 16 水温/空气/压力传感器和节流阀位置传感器接地线 34 发动机主接地线 17 发动机主接地线 35 点火开关+12 V 供电输入 18 喷油器搭铁信号 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-2为该电脑的内部电路原理框图,从图中可以看出发动机电脑的逻辑电路以CPU为核心,它通过数据总线和地址总线把存储器、总线驱动器、数据锁存器等外部器件有机地连成一体,并通过I/O口把传感器信号接收到CPU内部,把执行信号送到外部,同时完成与其他设备(如诊断设备)的通信功
4、能。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-2 玛瑞利单点电脑的内部电路框图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 2玛瑞利单点电脑主要器件的介绍玛瑞利单点电脑主要器件的介绍(1)CPU。该电脑的CPU使用的单片机是MC68HC11F1。MC68HC11F1是Motorola公司生产的高性能的8位单片机,其内部资源如图3-3所示。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-3 MC68HC11F1的结构框图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 MC68HC11F1的主要特征如下:具有MC68HC11 CPU;512 B带区域数据保护功能的片内EEPROM;1024 B的片内RAM;增强的16位定
5、时器系统:包括3个输入捕获通道,4个输出比较通道,1个附加通道(可选择作为第4或第5输出通道);实时中断电路;8位脉冲累加器;同步外围设备接口SPI;第3章 汽车电子控制单元实例及检修 异步非归零码串行通信接口SCI;两种省电模式:STOP、WAIT;8通道8位A/D转换器;看门狗系统;可达5 MHz的总线时钟;两种封装形式:68引脚PLCC封装和80引脚TQFP封装。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-4 MC68HC11F1 68引脚PLCC封装图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 VDD、VSS微控制器主电源的供给引脚。VDD接+5 V,VSS必须接地。RESET外部复位引脚,低
6、电平有效。当输入低电平时可使 CPU 复位,当 COP 看门狗、内部时钟监视失效而触发内部复位时,该引脚输出低电平。XTAL、EXTAL晶振驱动和外部时钟输入。IRQ可屏蔽中断请求输入端。XIRQ不可屏蔽中断请求输入端。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 MODA/LIR、MODB/VSTBY工作模式选择。复位期间,MODA、MODB 引脚的逻辑电平使得 CPU 可选择以下四种模式:单片模式、扩展模式、自举模式、测试模式。工作模式选定后,加载指令寄存器(LIR)引脚提供的指令以开始运行,VSTBY引脚为随机存储器的待机电源引脚。VRL、VRH参考电压引脚。这两个引脚为 A/D 转换提供参考电压
7、,VRL是低参考电位,一般为 0 V,VRH是高参考电位。正常情况下,VRH至少比 VRL高 3 V。VRL、VRH应该在 VDD、VSS之间,这两个引脚必须外接滤波电容,否则噪声将引起 A/D 转换的严重 失真。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 信号端口分为以下几种:端口 A:它是一个 8 位常规的、带有一个数据寄存器(PORTA)和一个数据方向寄存器(DDRA)的 I/O 口 PA7:0,复位后 16 位定时系统复用端口 A 的引脚。端口 B:它是一个 8 位的输出口。在单片模式下,端口 B 是常规输出口PB7:0;在扩展模式下,端口B是高8位地址总线ADDR15:8。端口 C:它是一个
8、 8 位常规的、带有一个数据寄存器(PORTC)和一个数据方向寄存器(DDRC)的 I/O 口。在单片模式下,端口 C 是常规I/O 口 PC7:0;在扩展模式下,端口 C 是 8 位数据总线 DATA7:0。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 第3章 汽车电子控制单元实例及检修(2)74HC244。74HC244是带使能端的三态总线驱动器,其引脚图见图3-5。在玛瑞利单点电脑中,74HC244用作空调、油泵、EVAP电磁阀、怠速马达等设备的状态输入开关,其输出端直接与数据总线相连。(3)74HC273。74HC273是带复位端的、8路上升沿有效的D触发器,其引脚图如图3-6所示。在玛瑞利单点
9、电脑中,74HC273用作怠速马达、主继电器、故障指示灯、空调继电器等驱动信号的输出开关,其输入端直接与数据总线相连。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-5 74HC244引脚图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-6 74HC273引脚图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修(4)27C512。27C512是64 KB的8位只读存储器,其引脚图如图3-7所示。在玛瑞利电脑中,27C512用来存储电脑的主程序和各种数据表格。图3-7 27C512引脚图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 3玛瑞利单点电脑的工作原理玛瑞利单点电脑的工作原理玛瑞利单点电脑的原理框图参见图3-2,其工作流
10、程如下:(1)电源接通后,由电源芯片L9170的引脚8输出复位信号(低电平)至CPU的复位端17(见图3-17电源部分电路),同时送到74HC273的清零端1使其输出清零。CPU进入启动状态后,先对内部硬件进行复位,设置相应的寄存器;然后开始加载程序,将27C512中的主程序读入到内部的RAM中;最后进入程序运行状态。(2)主程序先使数据总线D2输出逻辑1(高电位)并送至74HC273的引脚7,经74HC273锁存后从引脚6输出高电位的控制信号,使主继电器接通,从而将12 V的电源加到点火线圈及喷油器等外部设备。第3章 汽车电子控制单元实例及检修(3)CPU通过PORT E、PORT A口读入
11、外部传感器信号及转速信号,然后通过这些信号判断车辆当前的运行工况,并根据当前的工况从PORT D、PORT G口及数据总线(通过74HC273锁存)输出相应的驱动信号,使相应的设备进入运行状态。(4)CPU通过PORT A、PORT D、PORT G及数据总线(经74HC244驱动)读入相应设备的状态信息,并根据这些信息对控制信号进行进一步的优化和调整。逻辑电路和传感器及执行机构构成了闭环控制系统,以通过反馈信号不断优化控制系统,从而使发动机处于最佳状态。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 4玛瑞利单点电脑点火控制电路分析玛瑞利单点电脑点火控制电路分析1)电路图玛瑞利单点电脑的点火控制电路是典
12、型的直接点火系统,该点火系统是由CPU的A口控制的,具体电路见图3-8。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-8 点火电路原理图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 2)工作原理工作原理(1)系统复位后,主程序将CPU的端口A配置成定时器口,来自电脑引脚的转速信号(pin 11、pin 28)经电阻送至芯片L9101的引脚6、7。该信号的波形如图3-9所示,每个周期由58个小正弦波和一个大正弦波组成。图3-9 转速信号波形 第3章 汽车电子控制单元实例及检修(2)转速信号经L9101内部波形整形后由引脚10 输出如图3-10所示的5 V脉冲信号,每个周期由58个窄脉冲和1个宽脉冲组成。该信
13、号送到74HC14D的引脚11 经反相器取反后由其引脚10 送至CPU端口A的引脚35(PA7,驱动CPU内部的脉冲累加器)和引脚42(PA0,定时器的输入端OC1),波形如图3-11所示。图3-10 L9101引脚10的输出波形 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-11 74HC14D引脚10的输出波形 第3章 汽车电子控制单元实例及检修(3)CPU根据OC1收到的脉冲信号对点火时间做出判断:CPU一收到宽脉冲(对应两个缺齿)就开始计数,累计20个连续窄脉冲后判断为1缸或4缸的上止点,累计50个窄脉冲出现后判断为2缸或3缸的上止点。由此CPU计算出1、4缸和2、3缸的基本点火提前角,然
14、后根据发动机冷却液温度传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器等输入信号,以及根据存储器中的点火提前角修正表对基本点火提前角进行修正以获得精确的点火时间。第3章 汽车电子控制单元实例及检修(4)由CPU的引脚38(PA4,OC4)和引脚36(PA6,OC2)分别输出1、4缸和2、3缸的点火驱动信号,波形如图3-12所示。每路信号经过两个三极管以驱动后送至点火三极管以控制点火线圈进行点火。图3-12 点火驱动信号 第3章 汽车电子控制单元实例及检修(5)点火成功后,由运算放大器LM2903构成的电压比较器(引脚2 为反相端、引脚3 为同相端)的引脚1产生的点火确认信号如图3-13所示。该信号送至
15、74HC14D的引脚1 经反相驱动后由引脚2 送至CPU的引脚41(PA1,IC2),波形如图3-14所示。CPU通过点火确认信号对点火情况进行监视。图3-13 LM2903引脚1输出的点火确认信号波形 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-14 74HC14D输出端2输出波形 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 3)金杯单点玛瑞利电脑点火电路正常工作的四个要素(1)有正常的转速信号送至CPU系统。(2)CPU系统能够进行正常的信息处理并输出相应的点火驱动信号。(3)执行机构(点火及驱动电路)能正常工作。(4)点火反馈信号能正常送到CPU系统。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 5喷油电路
16、分析喷油电路分析1)电路图玛瑞利单点电脑的喷油控制电路主要由CPU的端口G和定时器的OC1(PA5)组成,电路如图3-15所示。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-15 喷油控制电路原理图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 2)工作原理CPU首先根据点火频率确定喷油频率(喷油频率为点火频率的一半),再由CPU的输出端37输出喷油驱动脉冲信号至喷油模块L9150的引脚5;此信号经L9150放大后由其引脚2输出到喷油器,这就是喷油电路的基本工作原理。在喷油过程中,CPU还要根据A/D转换器送来的各种传感器信号,判断当前的工况,并根据工况信息调整喷油驱动脉冲信号的宽度,从而控制喷油器的喷油量
17、,以满足发动机各种工况的需要。喷油器的喷油量分为基本喷油量和补充喷油量两部分。第3章 汽车电子控制单元实例及检修(1)基本喷油量。发动机只要一转动就产生发动机转速信号和负荷状况信号。发动机转速信号由转速传感器提供,发动机负荷信号由空气流量传感器或进气压力传感器所测量的进气量决定。CPU根据这两个信号所决定的喷油量称为基本喷油量。第3章 汽车电子控制单元实例及检修(2)补充喷油量。电控汽油喷射系统最终的喷油量是由CPU对各种传感器送来的信号加以计算后决定的,即供油多少是根据实际需要确定的。在许多工况下,比如在启动或大负荷工况下,除基本喷油量外,还需要有额外的喷油。冷却液温度、空气温度、节气门开度
18、等因素都会影响喷油量的多少。CPU的引脚21输出使能(片选)信号至L9150的引脚1来控制喷油电路的启动和停止;L9150的引脚7、8、9、10分别接至CPU的引脚26、25、27、24,即PG3:0,用来反馈喷油脉宽的二进制信息,使CPU时刻了解喷油控制是否达到了控制目标。这是个典型的闭环控制系统,通过不断的反馈和控制最终使喷油量与发动机的实际工况相一致。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 6怠速控制电路分析怠速控制电路分析1)电路原理图玛瑞利单点电脑的怠速控制电路由CPU、数据锁存器74HC273、总线驱动器74HC244及怠速马达驱动电路L9122等器件组成,如图3-16所示。第3章 汽
19、车电子控制单元实例及检修 图3-16 怠速控制电路原理图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 2)工作原理发动机启动后,CPU通过A/D变换器读入冷却液温度传感器的数据,然后将冷却液温度转换成数字控制信号,通过数据总线D5、D6、D7输送至74HC273的引脚14、17、18;控制信号经74HC273锁存后由引脚15、16、19输出到怠速马达驱动芯片L9122引脚的5、11、4和12,L9122将高低电平的数字信号转化为电压信号后由引脚6、7、9、10输出到ECU的接脚Pin2、Pin20、Pin21、Pin3,以便通过两组线圈控制怠速马达的转向和转角,从而改变空气旁通道的开度,使怠速状态下的
20、进气量发生变化。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 CPU通过读取进气压力信号来感知进气量的变化,然后对喷油脉冲宽度做出调整,进而使发动机转速发生变化;转速的变化量又通过转速传感器送回CPU,这样就形成了一个闭环控制系统。CPU根据当前的冷却液温度,通过查找固化在ROM中的怠速表格,可以对发动机怠速进行有效的控制。另外,L9122的引脚13、14、15将怠速驱动电路的工作状态送至74HC244的引脚2、4、6,经74HC244驱动后,由引脚18、16、14送到CPU的数据总线D0、D1、D2上,这样CPU可以随时了解怠速驱动电路的工作状态,以便对其实施有效的控制。第3章 汽车电子控制单元实例及
21、检修 7其他电路其他电路1)电源电路电源电路的具体工作原理图如图3-17所示 图3-17 电源部分工作原理图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修 来自电脑插脚Pin35的12V蓄电池电压加到了L9170的引脚2和11。当L9170的引脚9收到来自Pin26的启动信号后,由引脚1输出5 V电压供给电脑本身使用;而由端口3、引脚4通过Pin14输出5 V电压给外部传感器使用;由引脚8输出复位信号到CPU的引脚17和74HC273的1,使电脑板复位,同时使74HC273在复位期间清零,以避免发生错误的控制动作。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 2)空调继电器、油泵继电器、故障报警灯及主继电器空调继
22、电器、油泵继电器、故障报警灯及主继电器控制电路控制电路继电器部分的电路工作原理图如图3-18所示。第3章 汽车电子控制单元实例及检修 图3-18 继电器部分电路的工作原理图 第3章 汽车电子控制单元实例及检修(1)空调继电器控制:CPU通过数据总线D3输出控制信号到74HC273的引脚8,经锁存后由引脚9输出至CA3262AQ的引脚16,从而控制引脚14变成低电平使空调继电器吸合。(2)油泵继电器控制:由CPU的引脚39直接产生控制信号加至CA3262AQ的引脚17以控制引脚12变成低电平使油泵继电器吸合。(3)故障报警灯:由CPU通过数据总线D0输出控制信号到74HC273的引脚3,经锁存后
展开阅读全文