汽车单片机第5章

汽车单片机与车载网络学习情境5汽车单片机片内存储器的读写5.1汽车电脑原理5.1.1汽车控制电脑介绍5.1.2汽车输入信号处理5.1.1汽车控制电脑介绍1.汽车电脑的分类2.汽车电脑的构成3.汽车电脑的工作过程4.汽车电脑的特点5.汽车电脑生产厂家1.汽车电脑的分类(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。1.汽车电脑的分类(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。(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。图5-1汽车电子控制单元(ECU)的基本构成2.汽车电脑的构成图5-2汽车发动机电喷系统实物图3.汽车电脑的工作过程(1)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。(2)A/D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。(3)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。(4)发动机电子控制系统的工作过程发动机起动时，电子控制器进入工作状态，通过CPU的控制，一个个指令逐个地进行循环。(1)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。图5-3输入信号的处理(2)A/D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。(3)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。图5-4输出信号的处理回路(4)发动机电子控制系统的工作过程发动机起动时，电子控制器进入工作状态，通过CPU的控制，一个个指令逐个地进行循环。4.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。2)汽车电脑必须具有足够的智能化，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。3)几乎所有汽车电脑都使用5V电源驱动其传感器。5.汽车电脑生产厂家1.传感器的种类(1)模拟信号(2)数字信号5.1.2汽车输入信号处理(1)模拟信号1)直流(DC)信号。2)交流(AC)信号。(2)数字信号1)频率调制信号。2)脉宽调制信号。3)串行数据(多路)信号。2.输入信号处理(1)数字信号的处理(2)模拟信号的处理在系统中，微处理器获取的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。2.输入信号处理图5-5钳位滤波电路(1)数字信号的处理1)钳位滤波电路。2)RC延时电路。3)RS触发器。4)去开关抖动集成电路。5)灭弧电路。6)光耦合器。2)RC延时电路。图5-6施密特反相器的RC延迟电路3)RS触发器。图5-7RS触发器电路(2)模拟信号的处理在系统中，微处理器获取的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。1)串模干扰的抑制。①在输入回路中接入模拟滤波器，如果干扰信号频率比被测信号频率高，可采用低通滤波器，如果干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器，若串模干扰信号落在被测信号频率的两侧时，需采用带通滤波器。若串模干扰和被测信号的频率相当，则很难用滤波的办法消除，通常在信号源到②当尖峰型串模干扰为主要干扰时，使用双积分A／D转换器，因为它是输入电压在一段时间内的平均值，所以对瞬态干扰有较好的抑制作用。如果取积分周期等于主要串模干扰的周期或为整数倍，则通过积分比较变换后，对串模干扰有更好的抑制效果。③对于串模干扰主要来自电磁感应的情况，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或尽可能早地完成模／数转换或采取隔离和屏蔽等措施。④尽量用电流传输来代替电压传输。在一次表直接输出4～20mA的电流时，再并联一个250Ω的精密电阻，使电流转换成1～5V的直流电压，然后进入A／D转换器。在现代发展的微型传感器中，为了避免信号线传输过程中的干扰，常将放大线路与传感器做成一体，甚至将其进行A／D转换，以数字量的形式输出。选用这类传感器，将使整个系统的可靠性和抗干扰能力大为加强。⑤从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。此时可采用高抗扰度逻辑器件，通过高阈值电平来抑制低噪声的干扰；也可采用低速逻辑器件来抑制高频干扰；当然也可以人为地通过附加电容器，以降低某个逻辑电路的工作速度来抑制高频干扰。对于主要由所选用的元器件内部的热扰动产生的随机噪声所形成的串模干扰，或在数字信号的传输过程中夹带的低噪声或窄脉冲干扰时，这种方法是比较有效的。⑥采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应，并且使各个小环路的感应电动势互相呈反向抵消。选用带有屏蔽的双绞线或同轴电缆作信号线，且有良好接地，并对测量仪表进行电磁屏蔽。2)共模干扰的抑制。1)串模干扰的抑制。①在输入回路中接入模拟滤波器，如果干扰信号频率比被测信号频率高，可采用低通滤波器，如果干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器，若串模干扰信号落在被测信号频率的两侧时，需采用带通滤波器。若串模干扰和被测信号的频率相当，则很难用滤波的办法消除，通常在信号源到图5-8两级阻容低通滤波网络②当尖峰型串模干扰为主要干扰时，使用双积分A／D转换器，因为它是输入电压在一段时间内的平均值，所以对瞬态干扰有较好的抑制作用。如果取积分周期等于主要串模干扰的周期或为整数倍，则通过积分比较变换后，对串模干扰有更好的抑制效果。③对于串模干扰主要来自电磁感应的情况，对被测信号应尽可能早地进行前置放大，从而达到提高回路中的信号噪声比的目的；或尽可能早地完成模／数转换或采取隔离和屏蔽等措施。④尽量用电流传输来代替电压传输。在一次表直接输出4～20mA的电流时，再并联一个250Ω的精密电阻，使电流转换成1～5V的直流电压，然后进入A／D转换器。在现代发展的微型传感器中，为了避免信号线传输过程中的干扰，常将放大线路与传感器做成一体，甚至将其进行A／D转换，以数字量的形式输出。选用这类传感器，将使整个系统的可靠性和抗干扰能力大为加强。⑤从选择逻辑器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰。此时可采用高抗扰度逻辑器件，通过高阈值电平来抑制低噪声的干扰；也可采用低速逻辑器件来抑制高频干扰；当然也可以人为地通过附加电容器，以降低某个逻辑电路的工作速度来抑制高频干扰。对于主要由所选用的元器件内部的热扰动产生的随机噪声所形成的串模干扰，或在数字信号的传输过程中夹带的低噪声或窄脉冲干扰时，这种方法是比较有效的。⑥采用双绞线作信号引线的目的是减少电磁感应，并且使各个小环路的感应电动势互相呈反向抵消。选用带有屏蔽的双绞线或同轴电缆作信号线，且有良好接地，并对测量仪表进行电磁屏蔽。2)共模干扰的抑制。5.2汽车电脑内部电路的分析1.Motronic1.5.4电脑的CPUB584682.点火控制电路3.空调继电器控制电路4.油泵继电器控制电路5.故障实例5.2汽车电脑内部电路的分析图5-9Motronic1.5.4电脑实物图的CPUB58468Motronic1.5.4电脑外部应用接线图图5-11B58468内部结构框图1.Motronic1.5.4电脑的CPUB584681.Motronic1.5.4电脑的CPUB58468表5-1CPU-B58468各脚功能说明表2.点火控制电路(1)霍尔式传感器工作原理霍尔原理如图5-12所示。(2)霍尔效应式点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。(3)点火控制电路分析(1)霍尔式传感器工作原理霍尔原理如图5-12所示。图5-12霍尔原理(2)霍尔效应式点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。图5-13霍尔信号发生器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(2)霍尔效应式点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。图5-14霍尔信号发生器的输出信号(3)点火控制电路分析图5-15电脑内部部分电路原理图(3)点火控制电路分析图5-16B58290的引脚功能定义3.空调继电器控制电路4.油泵继电器控制电路5.故障实例图5-17Motronic1.5.4电脑电源部分电路图5.3汽车电脑数据综合处理与检修5.3.1电脑芯片的识别5.3.2汽车电脑的检修过程5.3.3玛瑞利单点电脑逻辑电路的检修5.3.4电脑芯片的参数测量对比法5.3.5汽车电脑软件数据的检修过程5.3.1电脑芯片的识别1.电脑芯片引脚顺序的识别方法2.汽车芯片端子说明3.常用EEPROM数据特殊芯片的识别4.汽车电脑常用存储器的分类1.电脑芯片引脚顺序的识别方法图5-18EEPROM芯片24系列1.电脑芯片引脚顺序的识别方法图5-19EEPROM芯片93系列1.电脑芯片引脚顺序的识别方法图5-20EEPROM芯片93C56外形2.汽车芯片端子说明表5-2汽车芯片端子说明表3.常用EEPROM数据特殊芯片的识别1)标准芯片93系列封装引脚排列如图5-21所示，该芯片在电路板上的特点是第5脚接地(也称搭铁)，第7脚悬空或6、7、8脚连接在一起。2)非标准芯片93系列封装引脚排列如图5-22所示，该芯片在电路板上的特点是第7脚接地(也称搭铁)，第1脚悬空或1、2脚连接在一起。3)14脚93CS56与8脚93C56引脚对应图如图5-23所示。1)标准芯片93系列封装引脚排列如图5-21所示，该芯片在电路板上的特点是第5脚接地(也称搭铁)，第7脚悬空或6、7、8脚连接在一起。图5-21标准芯片93系列2)非标准芯片93系列封装引脚排列如图5-22所示，该芯片在电路板上的特点是第7脚接地(也称搭铁)，第1脚悬空或1、2脚连接在一起。图5-22非标准芯片93系列3)14脚93CS56与8脚93C56引脚对应图如图5-23所示。图5-2314脚93CS56(1)8～16引脚存储器按封装分有直插型、贴片型；按数据系列分有24xxxx系列，25xxxx系列，31xxxx系列，35xxxx系列，59xxxx系列，68xxxx系列，85xxxx系列，89xxx系列，93xxx系列，95xxx系列，97xxx系列，Bxxxxx系列，Cxxxxxx系列，Dxxxx系列，PDHxxxx系列，S～STxxxxx系列,Xxxxxxxxx系列，非标准93Cxxx系列等，汽车常用各系列EEPROM芯片型号(直插型、贴片型)如表5-3所示。表5-38~16引脚EEPROM芯片型号表4.汽车电脑常用存储器的分类(2)20～54引脚存储器主要用于Bootloader程序存储，包括ATxxxxx系列(含单片机ATMEGA8L系列)，AVPxxxx系列，PICxxxx系列，ImBusxxxx系列，MCxxxxx系列，AMxxxx系列等。(3)CPU四方型存储器EEPROM内置在CPU里，数据安全级别很高，主要应用在中高档汽车电脑上，如表5-4所示。表5-4四方型内置EEPROMCPU芯片型号表5.3.2汽车电脑的检修过程(1)喷油器电源电路喷油器电路分为电源电路和发动机电脑控制电路两部分。(2)发动机电脑控制电路发动机电脑依据负载、转速以及各种修正信号进行运算，由输出电路输出喷油器脉冲信号