單片機教案28 課題11 典型汽車控制系統(tǒng)

教案課題課題11典型汽車控制系統(tǒng)（1）課程單片機授課教師專業(yè)汽車課型新授教案序號28授課時間第十六周教學方法講授教學目標1.了解模擬量的含義及PWM技術；2.掌握硬件電路的接線；3.掌握程序的含義。教學重點難點及解決辦法掌握實現(xiàn)目標功能的辦法通過PPT以及視頻演示的方法展示每條命令的具體含義，以及命令呈現(xiàn)的效果。作業(yè)布置抄寫軟件程序以及各個命令的含義教學后記學生聽課情況學生掌握情況存在的問題審查簽字年月日教學過程教師活動教學內容學生活動組織教學詢問上節(jié)課掌握情況復習提問講授本節(jié)內容總結布置作業(yè)清點人數(shù)記錄詢問上節(jié)課掌握情況超聲波傳感器的接線方法是什么？影響汽車噴油量大小的因素有很多，其中最為重要的是油門踏板深度。本實驗通過4個LED的亮滅來模擬油門踏板開度對噴油量的影響，具體為LED亮的時間代表噴油，滅的時間代表不噴油。一、實驗用器件ArduinoUNO板及配套USB數(shù)據(jù)線：1套LED燈：4個220歐的電阻：4個滑動變阻器：1個面包板：1個跳線：若干二、硬件連接取出本實驗所用到的元件，進行連接。連接方法如圖所示。本實驗的硬件連接涉及到以前學習過的LED連接，及滑動變阻器連接，連接方式都已學過，這里不再贅述。完成連接后，給Arduino接上USB數(shù)據(jù)線，供電，準備下載程序。三、輸入代碼//汽車噴油系統(tǒng)控制intled1=10;//定義數(shù)字接口10intled2=11;//定義數(shù)字接口11intled3=12;//定義數(shù)字接口12intled4=13;//定義數(shù)字接口13intvalue=0;voidsetup(){for(inti=10;i<=13;i++){pinMode(i,OUTPUT);//設置數(shù)字10-13口為輸出接口}}voidloop(){value=analogRead(0);//讀取油門電壓模擬值（0~1023對應0~5V）intPWMtime=100*value/1024;//將電壓模擬值換算到0~100digitalWrite(LED1,HIGH);delay(100+PWMtime);digitalWrite(LED1,LOW);delay(100-PWMtime);digitalWrite(LED2,HIGH);delay(100+PWMtime);digitalWrite(LED2,LOW);delay(100-PWMtime);digitalWrite(LED3,HIGH);delay(100+PWMtime);digitalWrite(LED3,LOW);delay(100-PWMtime);digitalWrite(LED4,HIGH);delay(100+PWMtime);digitalWrite(LED4,LOW);delay(100-PWMtime);}輸入完畢后，點擊IDE的“校驗（Verify）”，查看輸入代碼是否通過編譯。如果顯示沒有錯誤，單擊“下載（UpLoad）”，給Arduino下載代碼。之后我們便可以看到面包板上的LED會因為滑動變阻器處在不同位置而影響LED的點亮時間（噴油時間）四、代碼講解上面程序用到的大部分代碼我們已經(jīng)很熟悉了，比如初始化變量聲明、引腳設置、for循環(huán)等。現(xiàn)代車輛油門踏板可近似理解為滑動變阻器，只是踏板內部結構會生成兩個成比例的電壓信號，ECU對電壓信號進行對比確認，保證得到的是正確的油門信號。因此此項任務使用滑動變阻器來代替油門踏板?；瑒幼冏杵鞑捎玫湫头謮弘娐方尤氲絾纹瑱C模擬輸入口A0中。當滑動變阻器滑動時，單片機A0口會得到0~5V電壓信號，通過單片機內部的模數(shù)轉換器將其轉換為對應的0~1023。本實驗單缸默認（怠速）的噴油時長為100ms，關閉100ms，四個缸依次工作，以此類推。為簡化模型，4缸噴油順序為從1至4。100*value/1024的作用是將電壓模擬量轉換為0~100的數(shù)字，以此用作改變占空比的參數(shù)。噴油時間增加PWMtime，關閉時間減小PWMtime，保證整體時間不變，但占空比發(fā)生改變。五、硬件講解1.汽車油門踏板一般而言，增減油門就是指通過油門踏板改變發(fā)動機節(jié)氣門開度，從而控制可燃混合氣的流量，改變發(fā)動機的轉速和功率，以適應汽車行駛的需要。傳統(tǒng)的節(jié)氣門操縱機構是通過拉索或者拉桿，一端聯(lián)接油門踏板，另一端聯(lián)接節(jié)氣門連動板而工作。但這種傳統(tǒng)油門應用范疇受到限制并缺乏精確性，隨著汽車電子技術的發(fā)展，電子油門（EGAS）應運而生。在目前的電子燃油噴射發(fā)動機上，電子油門除了發(fā)揮上述功能外，它還可以進一步改善發(fā)動機的節(jié)油和排放性能，因為它控制著發(fā)動機動力調節(jié)的大門。電子油門的主要功能是把駕駛員踩下油門踏板的角度轉換成與其成正比的電壓信號，同時把油門踏板的各種特殊位置制成接觸開關，把怠速、高負荷、加減速等發(fā)動機工況變成電脈沖信號輸送給電控發(fā)動機的控制器ECU，以達到供油、噴油與變速等的優(yōu)化自動控制。電子油門控制系統(tǒng)主要由油門踏板、踏板位移傳感器、ECU（電控單元）、數(shù)據(jù)總線、伺服電動機和節(jié)氣門執(zhí)行機構組成。位置傳感器安裝在油門踏板內部，隨時監(jiān)測油門踏板的位置。當監(jiān)測到油門踏板高度位置有變化，會瞬間將此信息送往ECU，ECU對該信息和其它系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)信息進行運算處理，計算出一個控制信號，通過線路送到伺服電動機繼電器，伺服電動機驅動節(jié)氣門執(zhí)行機構，數(shù)據(jù)總線則是負責系統(tǒng)ECU與其它ECU之間的通訊。速踏板位置傳感器以分壓電路原理工作，ECU供給傳感器電路5V電壓。電子油門踏板通過轉軸與傳感器內部的滑動變阻器的電刷連接，加速踏板位置傳感器的位置改變時，電刷與接地端的電壓發(fā)生改變，ECU將該電壓轉變成加速踏板的位置信號，ECU監(jiān)測油門踏板內部2套滑動電阻，保證輸出信號的可靠性。按照下圖測量傳感器與ECU之間線路的通斷通電狀態(tài)下，線束插頭1#、2#、4#、6#插片處應有5V電壓，3#、5#插片電壓為0V。具體在實際過程中的數(shù)據(jù)如下：通電狀態(tài)下，不踩動踏板，“油門踏板1原始值‐電壓”為0.7V左右，“油門踏板2原始值‐電壓”為0.35V左右，油門踏板開度應為0%；踩下踏板觀察隨著踏板開度的增大2套電阻的電壓也隨之增大，但要始終保持電阻1的電壓為電阻2電壓的2倍關系。2.汽車燃油噴射系統(tǒng)汽車燃油噴射系統(tǒng)按照噴射位置的不同分為缸內直噴和進氣道噴射，區(qū)別在于噴油嘴的安裝位置