汽车单片机概述PPT课件.ppt
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1、汽车单片机汽车单片机汽车电控系统中单片机的应用概概 述述 随着电子技术的发展和应用,基于改善安全、舒随着电子技术的发展和应用,基于改善安全、舒适、节能和环保等性能的电控系统在汽车电子系统中适、节能和环保等性能的电控系统在汽车电子系统中占有非常重要的地位,这些电控系统的核心是电子控占有非常重要的地位,这些电控系统的核心是电子控制单元,即人们常说的制单元,即人们常说的ECU,而,而ECU的核心是单片机的核心是单片机。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断,量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判
2、断,然后输出指令,向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号然后输出指令,向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。及控制电路等组成。普通单片机以普通单片机以Intel公司的公司的MCS-51系列为背景的单片系列为背景的单片机在我国流行最广。其参考资料丰富、实验设备种类众机在我国流行最广。其参考资料丰富、实验设备种类众多、应用实例非常广泛,很有利于单片机的学习。本书多、应用实例非常广泛,很有利于单片机的学习。本书以以MCS-51系列单片机为主要内容,对单片机的内部结构、系列单片机为主要内容,对单片机的内部
3、结构、指令系统、中断定时系统、外围接口技术等分别予以介指令系统、中断定时系统、外围接口技术等分别予以介绍,使读者掌握单片机的基础知识和基本应用技能。绍,使读者掌握单片机的基础知识和基本应用技能。ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元,又)电子控制单元,又称称“行车电脑行车电脑”、“车载电脑车载电脑”等。从用途上讲则是汽等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器,也叫汽车专用单片机。它和普通的车专用微机控制器,也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样,由微处理器(单片机一样,由微处理器(CPU)、存储器()、存储器(ROM、RAM)、输入)、输入/输出接口(输出接口(I/
4、O)、模数转换器()、模数转换器(A/D)以及放大、整形和驱动等大规模集成电路组成,因此本以及放大、整形和驱动等大规模集成电路组成,因此本教材着重介绍普通单片机的原理及接口技术。教材着重介绍普通单片机的原理及接口技术。第一章第一章 汽车电子技术与单片机汽车电子技术与单片机第一节第一节 汽车电子技术的发展汽车电子技术的发展第二节第二节 单片机在汽车中的应用和总线系单片机在汽车中的应用和总线系统统第三节第三节 单片机的基本知识单片机的基本知识第四节第四节 学习单片机的基础知识学习单片机的基础知识第一节第一节 汽车电子技术的发展汽车电子技术的发展 一、当今汽车技术发展的几个重要方向一、当今汽车技术发
5、展的几个重要方向 科学技术的不断进步体现在各个方面,在计算科学技术的不断进步体现在各个方面,在计算机和微电子、生物工程、材料科学、工艺制作技术机和微电子、生物工程、材料科学、工艺制作技术等很多领域都出现了一大批具有划时代意义的成果,等很多领域都出现了一大批具有划时代意义的成果,在制造业中,汽车技术的发展具有很强的代表性,在制造业中,汽车技术的发展具有很强的代表性,成为许多新技术的载体。成为许多新技术的载体。电控发动机电控发动机、自动变速器自动变速器、防抱死系统(防抱死系统(ABSABS)、安全气囊安全气囊、智能导航智能导航等大量等大量推陈出新的技术使得汽车在动力性、经济性、排放推陈出新的技术使
6、得汽车在动力性、经济性、排放水平、驾乘舒适性和安全性方面已经达到了令人相水平、驾乘舒适性和安全性方面已经达到了令人相当满意的程度。新技术同时也为行业的发展带来了当满意的程度。新技术同时也为行业的发展带来了升级,为行业的进步指明了方向。升级,为行业的进步指明了方向。下一页返回第一节第一节 汽车电子技术的发展汽车电子技术的发展作为汽车作为汽车“心脏心脏”的的发动机发动机,在汽车技术进步的过,在汽车技术进步的过程中始终走在前列。汽油机电控喷射技术结合三元程中始终走在前列。汽油机电控喷射技术结合三元催化器、柴油机燃油喷射系统、可变截面涡轮增压催化器、柴油机燃油喷射系统、可变截面涡轮增压器(器(VGT)
7、可变气门正时和升程技术()、可变气门正时和升程技术(VTEC)、)、混合动力技术(混合动力技术(HPS)等许多机、电、液紧密结合)等许多机、电、液紧密结合的技术使发动机的性能指标日益提高。的技术使发动机的性能指标日益提高。汽车采用汽车采用自动变速器自动变速器,在驾驶时可以不踩离合器,在驾驶时可以不踩离合器,实现自动换挡,而且发动机不会熄火,从而可以有实现自动换挡,而且发动机不会熄火,从而可以有效的提高驾驶方便性。效的提高驾驶方便性。20世纪世纪80年代以来,随着电年代以来,随着电子技术的发展,变速器自动控制更加完善,在各种子技术的发展,变速器自动控制更加完善,在各种使用工况下均能实现发动机与
8、传动系的最佳匹配。使用工况下均能实现发动机与传动系的最佳匹配。上一页 下一页返回第一节第一节 汽车电子技术的发展汽车电子技术的发展不少现代车型已装有不少现代车型已装有自诊断装置自诊断装置。例如。例如ABS+EBD、安全气、安全气囊等是否功能正常,车门是否关好,行李箱盖、发动机罩囊等是否功能正常,车门是否关好,行李箱盖、发动机罩是否锁好,是否系好安全带,制动系统有无故障等都会给是否锁好,是否系好安全带,制动系统有无故障等都会给予显示。予显示。导航系统导航系统,它通过汽车内的显示装置显示地图、汽车位置、,它通过汽车内的显示装置显示地图、汽车位置、运动轨迹、目的方向和距离等,从而为引导汽车提供大量运
9、动轨迹、目的方向和距离等,从而为引导汽车提供大量信息。该系统还能将以汽车行驶方向为主的交通信息等反信息。该系统还能将以汽车行驶方向为主的交通信息等反映到显示屏的移动地图上,为车辆行驶指示最佳路线。汽映到显示屏的移动地图上,为车辆行驶指示最佳路线。汽车导航系统可分为卫星导航系统和地面无线电固定导航系车导航系统可分为卫星导航系统和地面无线电固定导航系统两类。统两类。上一页 下一页返回第一节第一节 汽车电子技术的发展汽车电子技术的发展二、汽车电子技术的发展史二、汽车电子技术的发展史 从从20世纪世纪60年代中期开始,微电子技术的迅猛发展使其年代中期开始,微电子技术的迅猛发展使其在汽车上被广泛应用,给
10、汽车工业的进一步发展带来了新的生机。在汽车上被广泛应用,给汽车工业的进一步发展带来了新的生机。电子控制系统具有控制精度高、响应速度快,集成度高、体积小、电子控制系统具有控制精度高、响应速度快,集成度高、体积小、重量轻、应用更加灵活等特点用于汽车后,可使汽车有关系统在重量轻、应用更加灵活等特点用于汽车后,可使汽车有关系统在各种工况下都处在最佳的工作状况,各项受控指标均能获得较大各种工况下都处在最佳的工作状况,各项受控指标均能获得较大的改善,是任何机械控制系统都难以达到的。的改善,是任何机械控制系统都难以达到的。50年代到年代到70年代末,主要年代末,主要用电子装置改善部分机械部件的性能用电子装置
11、改善部分机械部件的性能;70年代末到年代末到90年代中期,汽车电子控制技术开始形成,年代中期,汽车电子控制技术开始形成,大规模集大规模集成电路成电路得到广泛应用,减小了汽车电子产品的体积,特别是得到广泛应用,减小了汽车电子产品的体积,特别是8位、位、16位位单片机单片机的广泛应用,提高了电子装置的可靠性和稳定性。的广泛应用,提高了电子装置的可靠性和稳定性。上一页 下一页返回第一节第一节 汽车电子技术的发展汽车电子技术的发展80年代中期到年代中期到90年代末被认为是电子技术在汽车上应用的第三阶年代末被认为是电子技术在汽车上应用的第三阶段,在这一阶段中,段,在这一阶段中,以微处理器为核心的微机控制
12、系统以微处理器为核心的微机控制系统在汽车上在汽车上大规模的应用趋于成熟和可靠,并向智能化发展,汽车全面进入大规模的应用趋于成熟和可靠,并向智能化发展,汽车全面进入电子化时代。电子化时代。2000年以后,汽车电子化被认为已进入第四阶段年以后,汽车电子化被认为已进入第四阶段智能化和网智能化和网络化络化时代,在这一阶段中,汽车产品将大量采用人工智能技术,时代,在这一阶段中,汽车产品将大量采用人工智能技术,并利用网络进行信息的传递和交换。汽车电子技术的并利用网络进行信息的传递和交换。汽车电子技术的重点重点由解决由解决汽车部件或总成问题开始向广泛应用计算机网络与信息技术发展,汽车部件或总成问题开始向广泛
13、应用计算机网络与信息技术发展,使汽车更加自动化、智能化,并向解决汽车与社会融为一体等问使汽车更加自动化、智能化,并向解决汽车与社会融为一体等问题转移。汽车电子设备成本占汽车总成本的比重越来越大,汽车题转移。汽车电子设备成本占汽车总成本的比重越来越大,汽车制造技术由机械制造逐步步入电子控制技术时代。制造技术由机械制造逐步步入电子控制技术时代。上一页 下一页返回第一节第一节 汽车电子技术的发展汽车电子技术的发展 三、汽车电子系统在整车中的地位三、汽车电子系统在整车中的地位 从世界范围看,汽车工业向电子化发展的趋势,从世界范围看,汽车工业向电子化发展的趋势,在在20世纪世纪90年代已十分明显,由于汽
14、车工业是国民年代已十分明显,由于汽车工业是国民经济发展的支柱产业,因而是国际经济竞争的重要经济发展的支柱产业,因而是国际经济竞争的重要领域,而电子技术在汽车上的应用促进了汽车各项领域,而电子技术在汽车上的应用促进了汽车各项性能的发展,世界各大汽车公司纷纷投入巨资开发性能的发展,世界各大汽车公司纷纷投入巨资开发自己的汽车电子产品以赢得更大的市场空间,因此,自己的汽车电子产品以赢得更大的市场空间,因此,汽车电子化将是夺取汽车市场的重要手段汽车电子化将是夺取汽车市场的重要手段。注意教。注意教材中的一些数据。材中的一些数据。上一页 下一页返回第一节第一节 汽车电子技术的发展汽车电子技术的发展 现代汽车
15、电子控制技术的应用不仅提高了汽现代汽车电子控制技术的应用不仅提高了汽车的动力性、经济性和安全性,改善了行驶的稳定车的动力性、经济性和安全性,改善了行驶的稳定性和舒适性,推动了汽车工业的发展,还为电子产性和舒适性,推动了汽车工业的发展,还为电子产品开拓了广阔的市场,从而推动了电子工业的发展。品开拓了广阔的市场,从而推动了电子工业的发展。因此,因此,发展汽车电子控制新技术,加快汽车电子化发展汽车电子控制新技术,加快汽车电子化速度,是振兴和发展汽车工业的重要手段速度,是振兴和发展汽车工业的重要手段。上一页 返回第二节第二节 单片机在汽车中的应用和总线系统单片机在汽车中的应用和总线系统 一、单片机的发
16、展史及其在汽车中的引入一、单片机的发展史及其在汽车中的引入 单片机从单片机从20世纪世纪70年代出现至今已经有年代出现至今已经有30多年的历多年的历史,从最初的简单功能单片机发展到现在史,从最初的简单功能单片机发展到现在32位、位、64位位的高性能微处理器,它的身影几乎已经融入人们生产的高性能微处理器,它的身影几乎已经融入人们生产生活的各个领域,从工业设备的自动化,到人们日常生活的各个领域,从工业设备的自动化,到人们日常使用的各种通讯产品,再到武器军工行业,卫星和载使用的各种通讯产品,再到武器军工行业,卫星和载人等方方面面,单片机都在发挥着难以替代的作用,人等方方面面,单片机都在发挥着难以替代
17、的作用,并且成为产品附加值的重要来源。并且成为产品附加值的重要来源。下一页返回第二节第二节 单片机在汽车中的应用和总线系统单片机在汽车中的应用和总线系统 从单片机性能的衍变和发展看,可以将单片机的发展历从单片机性能的衍变和发展看,可以将单片机的发展历史划分为史划分为三个阶段三个阶段:第一阶段是第一阶段是20世纪世纪70年代,单片机产生,低性能微处理器开年代,单片机产生,低性能微处理器开始在工业生产中得到应用。始在工业生产中得到应用。第二阶段从第二阶段从20世纪世纪80年代到年代到20世纪末,微处理器的性能已经世纪末,微处理器的性能已经有了很大的提高,以有了很大的提高,以Motorola公司和公
18、司和Zilong公司为代表,虽公司为代表,虽然其单片机问世较迟,但是产品性能较高,单片机内有串行然其单片机问世较迟,但是产品性能较高,单片机内有串行I/O口,多级中断处理能力,片内口,多级中断处理能力,片内RAM和和ROM容量较大,有容量较大,有些还带有些还带有A/D转换接口。转换接口。第三阶段是第三阶段是20世纪末直到现在,这一阶段是世纪末直到现在,这一阶段是8位单片机巩固发位单片机巩固发展,展,16为单片机、为单片机、32为单片机推出阶段。为单片机推出阶段。上一页 下一页返回第二节第二节 单片机在汽车中的应用和总线系统单片机在汽车中的应用和总线系统 单片机在汽车中的引入,最早应用于汽车发动
19、单片机在汽车中的引入,最早应用于汽车发动机的控制。首推机的控制。首推1976年通用汽车公司研发的年通用汽车公司研发的利用单利用单片机对发动机的点火时间进行控制(片机对发动机的点火时间进行控制(MASIR)。它。它能更好的根据发动机运转工况,对点火调速器提前能更好的根据发动机运转工况,对点火调速器提前角与负压提前角作出精确的点火时间控制。汽车电角与负压提前角作出精确的点火时间控制。汽车电子控制电脑也从模拟时代进入到了数字时代。子控制电脑也从模拟时代进入到了数字时代。上一页 下一页返回第二节第二节 单片机在汽车中的应用和总线系统单片机在汽车中的应用和总线系统 二、当代汽车各系统使用单片机的状况二、
20、当代汽车各系统使用单片机的状况 随着时代的发展,特别是计算机总线技术的日益成熟。在车随着时代的发展,特别是计算机总线技术的日益成熟。在车上使用的芯片也越来越多,比如上使用的芯片也越来越多,比如ABS、EBD、ASR、悬挂、电子、悬挂、电子防盗和卫星导航等系统上的应用,而在这些系统中有的使用的芯防盗和卫星导航等系统上的应用,而在这些系统中有的使用的芯片功能较为简单,甚至一片片功能较为简单,甚至一片8位的芯片就完全能满足使用要求。因位的芯片就完全能满足使用要求。因而有许多汽车上开始采用基于总线的多芯片系统,大家通过布置而有许多汽车上开始采用基于总线的多芯片系统,大家通过布置在车上的总线系统,共享信
21、息,使汽车能非常自如地工作。在车上的总线系统,共享信息,使汽车能非常自如地工作。1985年为年为200万只,万只,1986年为年为6000万只,万只,1993年为年为6亿只。亿只。上一页 下一页返回汽车电控系统中单片机的应用第二节第二节 单片机在汽车中的应用和总线系统单片机在汽车中的应用和总线系统三、汽车总线系统的产生及其在整车中的应用三、汽车总线系统的产生及其在整车中的应用 电控系统的增加虽然提高了汽车的动力性、经济性和舒电控系统的增加虽然提高了汽车的动力性、经济性和舒适性,但随之增加的复杂电路也降低了汽车的可靠性,增适性,但随之增加的复杂电路也降低了汽车的可靠性,增加了维修的难度。为此,早
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