車輛電子控制系統(tǒng)－控制器ECU

1、車輛電子控制系統(tǒng)控制器ECU收集信息的傳感器 信息處理器(ECU)控制部件的執(zhí)行器輸入輸出 3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路1. 單片機(jī)引腳功能分類單片機(jī)是在時(shí)鐘脈沖的控制下按一定的節(jié)拍有序工作的。所以，時(shí)鐘電路是為整個(gè)控制系統(tǒng)提供工作時(shí)序的一個(gè)非常重要的部分。(1) 時(shí)鐘(2) 復(fù)位系統(tǒng)開始工作之前所處的狀態(tài)，或在系統(tǒng)出現(xiàn)故障后重新加載程序的過程。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路為整個(gè)系統(tǒng)供電。(3) 電源(4) 信號采集與處理位移量、頻率量、開關(guān)量的采集與處理。(5) 通訊信號傳輸、故障診斷、人機(jī)交互。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路

2、(6) 監(jiān)視防止車內(nèi)電控系統(tǒng)失控。(7) 驅(qū)動(dòng)控制執(zhí)行器動(dòng)作。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路1. 時(shí)鐘信號電路單片機(jī)是在時(shí)鐘脈沖的控制下按一定的節(jié)拍有序工作的。所以，時(shí)鐘電路是為整個(gè)控制系統(tǒng)提供工作時(shí)序的一個(gè)非常重要的部分。(1) 概述3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路(2) 產(chǎn)生時(shí)鐘信號的電路外接振蕩信號發(fā)生器外接振蕩信號發(fā)生器3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路片外振蕩器3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路68376晶振電路用外部振蕩器直接驅(qū)動(dòng)EXTAL端，XTAL端懸空。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路2. 復(fù)位電路指單片機(jī)的復(fù)位，也稱系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位是單片機(jī)在開始工

3、作之前所處的一種預(yù)備狀態(tài)，單片機(jī)只有以這個(gè)狀態(tài)為起點(diǎn)，后面的工作才是正常的。(1) 復(fù)位的概念復(fù)位信號通常由單片機(jī)的 引腳引入。RESET3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路(2) 復(fù)位的步驟然后芯片內(nèi)部將執(zhí)行10個(gè)狀態(tài)周期的復(fù)位序列，該復(fù)位序列將使一些寄存器初始化等等。首先是 引腳上的電平由低變高；RESET(3) 復(fù)位的效果 初始化控制和狀態(tài)字； 迅速停止當(dāng)前正在執(zhí)行的程序； 將用戶定義的中斷向量地址送到程序計(jì)數(shù)器。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路(4) 復(fù)位的方式 外部RESET引腳上低有效輸入復(fù)位(外部復(fù)位)； 內(nèi)部上電復(fù)位； 內(nèi)部計(jì)算機(jī)正常操作監(jiān)視系統(tǒng)復(fù)位，也稱為 看門狗復(fù)位

4、； 內(nèi)部時(shí)鐘監(jiān)視系統(tǒng)復(fù)位； 低電壓復(fù)位； 非法操作碼復(fù)位； 非法地址復(fù)位。 軟件復(fù)位。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路(5) 復(fù)位電路復(fù)位電路的功能是產(chǎn)生復(fù)位信號，給 引腳提供至少能維持兩個(gè)狀態(tài)周期的低電平信號，而后由片內(nèi)的上拉電路將 引腳的電位拉高以使單片機(jī)執(zhí)行10個(gè)狀態(tài)周期的復(fù)位序列。RESETRESET復(fù)位電路既能在上電時(shí)提供低電平信號，也能在此后靠內(nèi)部上拉器件脫離低電平狀態(tài)。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路簡單復(fù)位電路 僅由一個(gè)電容元件構(gòu)成的最簡單的復(fù)位電路。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路 原理：上電時(shí)，因電容原來未充電，而電容電壓不能跳變，因此它迫使 引腳處于低電

5、平，而后內(nèi)部的上拉作用使電容電壓逐漸升高，這一過程正好與芯片對復(fù)位信號的要求吻合。 RESET 特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡單。缺點(diǎn)：復(fù)位上電情況下難以保證可靠地復(fù)位； 只適用于電源Vcc上升較快情況。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路上電及手動(dòng)復(fù)位電路3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路具有上電復(fù)位功能。上電后電容被緩慢充電，可提供有效的復(fù)位信號。 在反復(fù)上電情況下能可靠復(fù)位。在掉電的情況下，電容上的電壓可通過二極管放電通路而迅速下降為0。這樣就為反復(fù)上電的情況下的復(fù)位提供的可靠的保證。 可手動(dòng)復(fù)位，電路中有一與電容并接的按鈕，在任何情況下，可通過這一按鈕迫使 引腳變低電平而使單片機(jī)開始進(jìn)行復(fù)位操作

6、。RESET3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路3. 電源電路主要為單片機(jī)和其它IC提供工作電源。(1) 作用由于車用的特殊性，車用ECU的電源電路應(yīng)具有下述特點(diǎn)：(2) 要求 必須使用車上現(xiàn)有的12V或24V電瓶； 車輛的起動(dòng)電流很大，蓄電池電壓瞬時(shí)波動(dòng)很大。因此，電源的設(shè)計(jì)應(yīng)能保證在起動(dòng)時(shí)不影響ECU的正常工作。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路ECU電源電路原理圖(3) 電路舉例3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路為了避免干擾，圖中采用了DC-DC隔離變換模塊，模塊的輸入電壓的額定值是24伏。加電容的目的是為了防止干擾信號。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路4. 硬件低通濾波

7、及信號放大電路 模擬信號經(jīng)過電纜引入控制系統(tǒng)后，在傳輸過程中容易受到干擾，在引入A/D轉(zhuǎn)換模塊的模擬輸入管腳之前，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行低通濾波、放大和限幅處理。(1) 概述 在車輛電子控制系統(tǒng)中，常用的低通濾波方式有兩種，一種是一階低通濾波器，另一種是二階壓控電壓源低通濾波器。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路(2) 一階低通濾波電路 濾波截止頻率：3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路5. 開關(guān)量的檢測電路(1) TTL電平(2) 與車輛蓄電池電壓一致。隔離變換為TTL電平后進(jìn)入控制系統(tǒng)與CPU的I/O口連接或經(jīng)過三態(tài)門后與數(shù)據(jù)總線相連3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路R1R23.3.3 單片機(jī)

8、式電子控制器外圍電路3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路 光電耦合器是將信號的傳輸通過光電分別傳輸?shù)脑砀綦x開來，目的是對輸入輸出信號進(jìn)行隔離，或變換，可以避免輸入和輸出信號之間的干擾。 主要是通過光敏三極管和紅外發(fā)射的二極管的互相耦合來工作的。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路高速、八位、三態(tài)雙向收發(fā)器，也稱總線驅(qū)動(dòng)器,可以用于數(shù)據(jù)總線之間的雙向、異步通訊根據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器輸出控制端的狀態(tài)決定數(shù)據(jù)是否傳輸?shù)綌?shù)據(jù)總線上。在系統(tǒng)需要掛接多個(gè)總線負(fù)載時(shí)，對數(shù)據(jù)總線起驅(qū)動(dòng)作用。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路6. 頻

9、率量的檢測轉(zhuǎn)速的檢測 車用ECU內(nèi)較為常用的轉(zhuǎn)速信號有三路：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號，變速器輸入軸轉(zhuǎn)速信號和變速器輸出軸轉(zhuǎn)速信號。(1) 概述 可以用磁電式和霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路(2) 磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的信號測量磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，其信號波形為正弦波，信號頻率與轉(zhuǎn)速成正比，幅值隨轉(zhuǎn)速升高而升高，即低速信號幅值小，需進(jìn)行放大，而高速信號幅值大，需進(jìn)行限幅。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的信號不能直接交給微控制器處理，而需要經(jīng)過濾波、限幅、放大和整形以后變成標(biāo)準(zhǔn)的方波。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路濾波采用一階低通濾波，限幅采用二極管將幅值大于0.6V的信號鉗制在0.6V，運(yùn)算放大器則用來對小幅值信號進(jìn)行放大，最后的整形由四個(gè)二極管和一個(gè)施密特觸發(fā)器來完成。3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路（6）頻率量的檢測3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路高速輸入器HSI用于記錄某一外部事件發(fā)生的時(shí)間，時(shí)間基準(zhǔn)由定時(shí)器提供。外部事件的形式靠事件形式寄存器來選擇，共有四種可能：3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路輸入捕捉通道控制寄存器控制位3.3.3 單片機(jī)式電子控制器外圍電路7. 監(jiān)控電路 為了防止車內(nèi)電控系統(tǒng)失控，通常EC