《汽车单片机概述》ppt课件

《《汽车单片机概述》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《汽车单片机概述》ppt课件（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、汽车单片机,概 述,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ECU，而ECU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量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，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、输出及控制电路等组成。,普通单片机以Intel公司的MCS-51系列为背景的单片机在我国流行最广。其参考资料丰富、实验设备种类众多、应用实例非常广泛，很有利于单片机的学习。本书以MCS-51系列单片机为主要内容，

2、对单片机的内部结构、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。,ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”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。它和普通的单片机一样，由微处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、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，因此本教材着重介绍普通单片机的原理及接口技术。,第一章 汽车电子技术与单片机,第一节 汽车电子技术的发展 第二节 单片机在汽车中的应用和总线系统 第三节 单片机的基本知

3、识 第四节 学习单片机的基础知识,第一节 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 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，成为许多新技术的载体。电控发动机、自动变速器、防抱死系统（ABS）、安全气囊、智能导航等大量推陈出新的技术使得汽车在动力性、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。,下一页,返回,第一节 汽车电子技术的发展,作为汽车“心脏”的发动机，在汽

4、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催化器、柴油机燃油喷射系统、可变截面涡轮增压器（VGT）、可变气门正时和升程技术（VTEC）、混合动力技术（HPS）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。 汽车采用自动变速器，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，从而可以有效的提高驾驶方便性。20世纪80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 汽车电子技术的发展,不少现代车型已装有自诊断装置。例如ABS+EBD、安全气囊等是否功能正常，车门是否关好，行

5、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予显示。 导航系统，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。,上一页,下一页,返回,第一节 汽车电子技术的发展,二、汽车电子技术的发展史 从20世纪60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、重量轻、应用更加灵

6、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的改善，是任何机械控制系统都难以达到的。 50年代到70年代末，主要用电子装置改善部分机械部件的性能； 70年代末到90年代中期，汽车电子控制技术开始形成，大规模集成电路得到广泛应用，减小了汽车电子产品的体积，特别是8位、16位单片机的广泛应用，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 汽车电子技术的发展,80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段，在这一阶段中，以微处理器为核心的微机控制系统在汽车上大规模的应用趋于成熟和可靠，并向智能化发展，汽车全面进入电子

7、化时代。 2000年以后，汽车电子化被认为已进入第四阶段智能化和网络化时代，在这一阶段中，汽车产品将大量采用人工智能技术，并利用网络进行信息的传递和交换。汽车电子技术的重点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，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 汽车电子技术的发展,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，在20世纪90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

8、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，汽车电子化将是夺取汽车市场的重要手段。注意教材中的一些数据。,上一页,下一页,返回,第一节 汽车电子技术的发展,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。因此，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。,上一页,返回,第二节 单片机在汽车中的应用和总线系统,一、单片机的发展史及其在汽车中的引

9、入 单片机从20世纪70年代出现至今已经有30多年的历史，从最初的简单功能单片机发展到现在32位、64位的高性能微处理器，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，并且成为产品附加值的重要来源。,下一页,返回,第二节 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史划分为三个阶段： 第一阶段是20世纪70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。 第二阶段从20世纪80年代到20世纪末，微处理器的性能已经有了很大的提高，以

10、Motorola公司和Zilong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I/O口，多级中断处理能力，片内RAM和ROM容量较大，有些还带有A/D转换接口。 第三阶段是20世纪末直到现在，这一阶段是8位单片机巩固发展，16为单片机、32为单片机推出阶段。,上一页,下一页,返回,第二节 单片机在汽车中的应用和总线系统,单片机在汽车中的引入，最早应用于汽车发动机的控制。首推1976年通用汽车公司研发的利用单片机对发动机的点火时间进行控制（MASIR）。它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。汽车电子控制电脑也从模拟时代进入到了数

11、字时代。,上一页,下一页,返回,第二节 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 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ABS、EBD、ASR、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，共享信息，使汽车能非常自如地工作。 1985年为200万只，1986年为6000万只，1993年为6亿只。,上一页,下一页,返回,第二节 单片机在汽车中的应用和总线系统,三、汽车总线系统的产

12、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，早在20世纪70年代就已提出实现汽车电控单元之间的通讯问题。随着集成电路的迅速发展，使得以串行总线将车用电器组成网络，无论是在可靠性和经济性上，都成为了可能。CAN（Controller Area Network）总线即控制器局域网络，是德国BOSCH公司在20世纪80年代初研制成功的，最初主要是为汽车监测、控制系统而设计的。现在，由于CAN总线的优良特性，除了在汽车电子控制系统中应用外，在其他一些实时控制系统中也得到了广泛应用。,上一页,下一页,返回,

13、第二节 单片机在汽车中的应用和总线系统,目前，汽车新技术的发展应用与汽车线束数量及线束急剧增加的矛盾相当突出。为解决这些问题，数据总线已被广泛地应用到汽车电控系统。现代汽车典型的控制单元有电控燃油喷射系统、电控传动系统、防抱死制动系统（ABS）、防滑控制系统（ASR）、废气再循环系统、巡航系统和空调系统。在一个完善的汽车电子控制系统中，许多动态信息必须与车速同步。为了满足各子系统的实时性要求，有必要对汽车公共数据实行共享，如发动机转速、车轮转速、油门踏板位置等。,上一页,返回,第三节 单片机的基本知识,一、概述 单片机是微型计算机的一个很重要的分支。自20世纪70年代问世以来，以极其高的性能价

14、格比受到人们的重视和关注，应用广泛，发展迅速。 单片机体积小，质量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。通过学习有关单片机的知识后，能依靠自己的力量来开发所希望的单片机系统，并可获得较高的经济效益。 在我国，单片机已广泛地应用在智能仪器仪表、机电设备过程控制、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面。,下一页,返回,第三节 单片机的基本知识,二、单片机的软件和硬件系统 单片微型计算机就是把组成微型计算机的各部件，如中央处理器、存储器、输入/输出接口电路、定时器/计数器等，制作在一块集成电路芯片中，构成一个完整的微型计算机。 下面把组成计算机的五个基本组成部

15、分做简单说明，如图1-3所示。,上一页,下一页,返回,第三节 单片机的基本知识,运算器是计算机的运算部件，用于实现算术和逻辑运算，计算机的数据运算和处理都在这里进行。 控制器是计算机的指挥控制部件，使计算机各部分能自动协调地工作。 运算器和控制器是计算机的核心部分，常把他们合在一起统称为中央处理器，简称CPU。,上一页,下一页,返回,第三节 单片机的基本知识,存储器是计算机的记忆部件，用于存放程序和数据，存储器又分为内存储器和外存储器。 输入设备用于将程序和数据输入到计算机中。 输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果，以用户需要的形式显示或保存。 通常把外存储器、输入设备和输出设备合在一起称

16、之为计算机的外部设备。,上一页,下一页,返回,第三节 单片机的基本知识,计算机的软件系统包括系统软件和应用软件两个部分。但单片机由于硬件支持和需要所限，其软件系统比较简单。传统观念认为单片机的系统管理不需要像微型计算机那样复杂的操作系统，而只使用简单的操作系统程序，通常称之为监控程序。因此监控程序就成为单片机中最重要的系统软件。 用C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，明显地增加软件的可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大、性能更完备的系统。使用C语言进行单片机程序设计已成为单片机开发的一个主流，是单片机开发与应用的必然趋势。目前，针对8051单片机的C编译器功能非常完备，而且使用C语言进行单片机系统应用开发简洁、高效。,上一页,下一页,返回,第三节 单片机的基本知识,三、Intel公司MCS-51系列产品概述 8051单片机是美国Intel公司在1980年推出的MCS-51系列单片机的第一个成员。凡Intel公司生产的以8051为核心单元的其他派生单片机都可成为MCS-51系列，有时简称为51系列。其他公司生产的以8051为核心单元的其他派生单片机不能称为MCS-