汽车电工与电子基础 单元十一 汽车微机控制系统介绍.ppt

* 单元十一 汽车微机控制系统介绍 1．正确描述汽车微机控制系统的组成部分，各部分的工作过程。 2．简单叙述汽车微机控制系统各传感器、电控单元、执行器的工作原理。 3．会进行汽车微机控制系统简单电路分析。 4．能判别汽车微机控制系统各传感器、电控单元、执行器应用了那些电工电子知识 。 目标要求 1 汽车微机控制概述 一、汽车微机控制的优点 由于微型计算机具有结构紧凑、工作可靠、功能强大、响应快速和价格低廉等优点，所以目前的汽车已有很多系统实现了计算机控制，汽车实现计算机控制不仅可以改善和提高汽车的性能，还可以扩展汽车的控制内容，汽车计算机控制系统正朝着标准化、小型化、集成化和网络化的方向发展。 二、汽车微机控制主要项目 目前汽车计算机控制已涉及到汽车的动力性、经济性、安全性、可靠性、净化性和舒适性等诸多方面。 三、汽车微机控制的分类 根据控制环路可以将控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统两类。在开环控制系统中，电控单元不对控制系统的输出进行监测，即不对实际输出与期望输出的差异进行监测，如下图a）所示。在闭环控制系统中，电控单元通过反馈传感器和反馈电路对控制系统的输出进行连续监测，并根据实际输出与期望输出的差异产生相应的修正信号，使随后的实际输出更进一步向期望输出靠近，如下图 b）所示。闭环控制系统虽然比开环控制系统的结构复杂一些，但可以获得开环控制系统无法获得的控制精度。所以，在汽车计算机控制系统中广泛采用闭环控制系统。 2 汽车微机控制系统的基本组成 汽车计算机控制系统一般由感测控制信号的传感器，以计算机为核心的电控单元和实现控制意图的执行器三部分组成，如下图。 感器是系统中信息的输入部分，它用于感测控制系统外部的信息，并将得到的信息转换为电信号后传输给电控单元，输入信息是引起控制系统发生变化的原因。电控单元是控制系统的中枢，是系统中的信息处理部分，它通过处理、分析和计算输入信息形成控制指令，并将形成的控制决定传输给执行器，信息处理是控制系统对输入的响应过程。执行器则是控制系统的输出部分，它将电控单元形成的控制指令转变为实现控制目标的物理运动，输出是系统根据输入产生的结果。 通常的控制系统一般在每个部分又会包含多个过程，传感器将被测物理量转变为电信号后送入输入电路，输入电路根据输入信号的情况对其进行转换和放大后送入电控单元，电控单元对输入信号进行处理并形成控制指令，形成的控制指令再经过转换和放大后送入执行器或显示器。执行器是一些可以实现控制指令所要求动作的装置，如电磁阀、继电器和电动机等，显示器则可以提供可视或可听信号。 一、电控单元 电控单元也称ECU（Electronic Control Unit），其主要作用是对输入信号进行处理。根据计算机中存储的程序对传感器和控制开关输入的各种信号进行运算、处理和判断，形成相应的控制指令，并控制有关执行器产生与控制指令对应的动作，使汽车被控系统实现快速、准确的控制。 （一）输入接口 (1) 信号预处理 从传感器来的信号,首先进入输入回路。在输入回路里,对输入信号进行预处理,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。 (2) A/D转换器（模拟/数字转换器） 从传感器送出的信号,有模拟信号和数字信号两种, 其中相当一部分传感器输入的信号是模拟信号,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,他们经过传感器及输入回路处理后,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A/D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0～5V的模拟电压信号,当输入电平与A/D转换器设定的量程相同时,则模拟信号经A/D转换器转换成数字量后, 才能输入微机。 （二）微型计算机 微型计算机是发动机电子控制系统的神经中枢。它能根据需要,把各种传感器送来的信号和数据进行运算处理,并把处理结果（如喷射信号,点火正时信号）,送往输出回路。 微机主要由中央处理器（CPU）、存储器和输入、输出口（I/O）等部分组成。如下图所示。 (1)中央处理器（CPU） 中央处理器常叫CPU,它是整个控制系统的核心,是计算机的大脑。CPU主要由进行算术、逻辑运算的运算器、暂时存储数据的寄存器、按照程序执行各装置之间信号传送及控制任务的控制器等构成。 (2) 存储器 存储器的主要功能是存储信息资料。存储器一般分为两种：能读出也能写入的存储器叫随机存储器,简称RAM；只能读出的存储器叫只读存储器,简称ROM。 (3)输入与输出口（I/O） 输入与输出口是CPU与输入装置（传感器）、输出装置（执行器）间进行信息交流的控制电路。输入，输出装置,一般都通过I/O接口才能与微机连接,因此,I/O