汽车电工电子-单片机

单片机的做用及在汽车中的应用任务目标；1.单片机中晶振的做用以及稳压电路的特点、和在汽车电路中的应用。

学习目标；1.了解单片机中晶振的做用以及稳压电路的特点、和在汽车电路中的应用。

1、单片机的概述单片机是将中央处理器CPU (Central Processing Unit)、存储器(Memory)、定时器/计数器、输入/输出(I/0)接口电路等主要计算机部件集成电路芯片上的微型计算机，基本结构如图1所示。

虽然单片机只是一块芯片，但其已经具有微型计算机的组成与功能，故称之为单片微型计算机，简称单片机或微机。

目前，汽车电控系统采用的单片机均为数字式单片机。

图1单片机结构图2、单片机的组成1）中央处理器(CPU)中央处理器(CPU)是具有译码指令和数据处理能力的电了部件，是汽车电了控制单元的核心，基本结构如图2所示，由运算器(Calculator)、寄存器(Register)和控制器(Controller)组成。

图2CPU结构图运算器是计算机的运输部件，用于实现数学运算和逻辑运算。

汽车上各种电控系统(燃油喷射系统EFI、防抱死制动系统ABS、安全气囊系统SRS、白动变速器ECT控制系统)ECU内部的数据运算与逻辑判断都在这里进行。

寄存器是计算机的指挥控制部件，其功用是按照监控程序和应用程序使计算机各部分动协助调工做。

2)存储器(Memory)(1)只读存储器ROM，在工做时只能读出，一般不能写入，即使断电存储器内的信息也不会消失或丢失，因此ROM是用来储存固定的程序和数据。

(2)可编程序存储器PROM，在出厂的时候，存储器的内容全为0或全为1，它可以白行编程PROM，只能写一次而不能更改。

EPROM可以反复编程，若用紫外光照射以后，旧的内容可以擦除，称为光擦除EPROM,擦除次数最多100次。

(3) EEPROM它不用紫外光擦除信息，而改用电擦除与EPROM相比较，不须要柴紫外光，使用方便，也不用开口擦写，封闭简单，而擦写次数可以高达104次一106次，现在多数都是使用的EEPROM存储器(为了方便，下通称“码片”)。

(4）随机存储器RAM，它能随时写入或读出信息，但RAM存储器的信息在掉电后信息会丢失，因此又称为易失性存储器。

不同的存储器，容量是不一样的。

比如24C01，它的容量是1K, 1K等于1024B(位线和字线的乘积)也等于1024比特，在汽车上的存储器一个字节为8比特(FF)、(FF)。

（5)常见的存储器芯片的型号93c46, 93C56, 93CS56可以代换(S220)、93C46(5130), 93C66(1358), 93C8668343可用它读取(25010)、24C01不能代换24CO1A、24C02, 24C04, 24C08、24C16, X5043,X5054, 25160、95160、27C64, 27C128, 27D256, 27C51, 27C1024等等。

4)输入输出(I/O)接口(I/0)(工，Input/Output)接口是CPU与传感器或执行器之问进行数据交换和下达控制指令的通道。

由于传感器和执行器种类繁多，它们的信号速度、频率、电平、功率和工做时序等都不可能与CPU完全匹配，因此必须根据CPU的指令，通过I/0接口进行协调和控制。

5)输出回路输出回路是单片机与执行器之问的中继站，其功用是根据微机发出的指令，控制执行器动做。

微机对采样信号进行分析、比较、运算后，油预定的程序形成控制指令并通过输出端了输出。

MCS-51单片机的基本结构如图3所示。

图3 MCS-51单片机结构图3、单片机的分类单片机分为通用型单片机和专用型单片机，我们通常所说的单片机就是指通用型单片机。

从基本操做处理的数据来看，单片机又可分为4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。

目前汽车上用的主要是8位单片机和16位单片机，也有一些轿车上开始使用32位单片机。

1）4位单片机4位单片机的主要生产国是日本，如SHARP公司的SM系列、东芝公司的TLCS系列、NEC公司的NCOM75 XX和NPD75 X系列等。

此外，美国T工公司的TMS1000和NS公司的COP400系列也占一定的市场。

国内已能生产COP400的4位单片机。

4位单片机的特点是价格便宜，但功能不弱，只是CPU为4位。

2）8位单片机8位单片机已成为单片机的主要机型。

8位单片机又可分为低档的8位单片机，如，ltel公司的MCS-48系列和Fairchild公司的F8就属于此类:高档8位单片机，如工，ltel 公司的MCS-51系列、Motorola公司的MC6801, Zilog公司的z8等即是;超8位单片机，如工，ltel公司的UP工一452, 83C152, Zilog公司的superb,Motorola公司的MC68HC11等。

由于8位单片机的功能强，价格低廉，因而被广泛应用，特别是高档8位单片机，已成为目前单片机的主要机型。

3）16位单片机目前主要的16位单片机有Inte1公司的8096, Thomoson公司的·68200, NS公司的HPCI6040, NEC公司的783 X X等，而得到实际应用的16位单片机主要是1，ltel公司的MCS-90单片机系列。

4）32位单片机32位单片机首推英国工，Imos公司的工MST414单片机，它是目前并行处理位数最高的单片机。

4、常见的单片机介绍1）MC68HC11系列是MOTOROLA公司生产的高性能8位单片机，是68HC08的增强版本，其主要特征如下:(1)包含68HC11CPUo(2)两种省电模式，停止和等待。

(3) 3. 0V-5. 5V电压均可正常工做。

(4) 0, 256, 512或768在片RAM, RAM数据在待机时保。

(5) 0, 12或20K在片ROM或EPROMo(6) 0, 512或2048在片EEPROM，带区域存储器加密以提供数据保护功能。

(7)异步串行通信接口SC工。

(8)同步外围接口。

(9) 8通道，8位A/D转换器。

(10) 16位定时器系统，它包括三个输入捕获通道工C、四个输出比较通道OC、一个附加通道(可选择做为第四输入或第五输出通道)。

(11) 8位脉冲累加器。

(12)实时中断电路。

(13) COP看门狗系统。

(14) 38个通用输入输出脚(工/o}，它包括16个双向I/o脚、11个单向输入脚、11个单向输出脚。

(15)多种封装形式，它包括52引脚PLCC, CLCC, TQFP封装、64引脚QFP封装、48引脚DIP封装、56引脚SDI封装。

2）封装形式及引脚功能该芯片有多种封装形式，PLCC52封装芯片的引脚结构图如图2-6所示，QFP64封装芯片的引脚结构图如图4、5所示，这两种是常见的类型，DIP和SDIP封装的芯片一般应用在早期产品中，因功能相同只是引脚形式上的差异，在此不做介绍。

图4 52引脚PLCC, CLCC封装引脚图图5 64引脚PQFP封装引脚图4、单片机的应用单片机用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

3）在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

4）在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工做中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

5）单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

6）在各种大型电器中的模块化应用某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。

如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。

如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。

在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。

7）单片机在汽车设备领域中的应用单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。

此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。

5、汽车电脑控制系统部件功能汽车电脑控制流程1）传感器传感器是一种信号转换装置，它可以将非电信号转换成电信号。

汽车传感器布置在汽车的不同位置，主要做用是向汽车电脑提供汽车运行的各种工况信息，如发动机转速信息，节气门开度信息、冷却液温度信息等。

为完成不同的功能，汽车上设置有不同功能的传感器。

即使相同功能的传感器在不同车上也有不同的结构形式。

虽然汽车传感器的种类和结构形式很多，但传感器向汽车电脑提供的电信号主要有两种:模拟信号和数字信号。

模拟信号是随时问延续而连续变化的电信号(节气门开度信号)。

汽车上有很多传感器，每个传感器一般分属于某个控制系统，如分属于发动机控制系统或底盘控制系统。

但有的传感器可能被两个或多个系统共用。

汽车电脑控制流程。

2）汽车控制电脑ECU(1)主要功能ECU是控制系统的核心，主要有如下功能。

①接收传感器或其他装置均输入信号，并将输入信号处理成电脑能够处理的信号，如模拟信号转换成数字信号。

②给传感器提供参考电压:如2V, 5V, 9V或12V。

③存储、计算、分析处理信息，存储运行信息和故障信息，分析输入信息并进行相应的计算处理。

④输出执行命令，把弱信号变为强信号的执行命令。

⑤输出故障信息。

⑥完成多种控制功能。

如在发动机控制系统中，电脑可完成点火控制、燃油喷射控制、怠速控制、排放控制、进气控制和增压控制等多种功能。

(2) ECU的组成电控单元ECU (Electronic Control Unit)是以微处理器为核心的计算机控制装置。

它包括硬件和软件两部分。

硬件是计算机系统物理组成的总称，一般由输入接口电路、微处理器和输出接口电路等构成。

软件是相对应硬件而言，它主要包括ECU运行所需的各种程序、基本数据以及一些工况修正系统的数据储存等。

(3)执行元件执行元件的任务是根据ECU输出的控制信号执行某些相应的动做，以实现某些预定的功能。