《2017毕业论文-基于mc9s12dp256的汽车abs系统的电路设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017毕业论文-基于mc9s12dp256的汽车abs系统的电路设计（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河北大学2009届毕业论文1 引言1.1 课题的背景与目的“ABS”中文译为“防锁死刹车系统”。它是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。ABS最早可追溯到20世纪20年代。1928年，ABS理论被提出；20世纪30年代，机械式 ABS在火车和飞机上得到应用；1954年，福特公司将飞机的ABS移置在林肯 (Lincoln)
2、轿车上；1957 年，凯尔斯海伊斯(KALSEY-HAYES)公司进行的ABS试验表明， ABS能够防止制动过程中汽车失去方向控制，并能缩短汽车的制动距离；60年代后期到70年代初期，电子控制的制动防抱死系统进入产品化阶段；70年代后期，数字式电子技术和大规模集成电路的迅速发展，为防滑控制系统的实用化奠定了基础。 目前应用的ABS产品基本都是基于车轮加、减速门限值及参考滑移率方法设计的。目前，国际上ABS在汽车上的应用越来越广泛，已成为绝大多数类型汽车的标准装备。北美和西欧的各类客车和轻型货车ABS的装备率已达90%以上，轿车ABS的装备率在60%以左右，运送危险品的货车ABS的装备率为100
3、%。以前消费者买车，都把有没有ABS作为一个重要指标。随着技术的发展，目前，我国绝大部分轿车已经将ABS作为标准配置。但对于ABS的认识以及如何正确使用，很多驾驶员还不是很清楚，甚至还出现了一些对ABS的误解。一些驾驶员认为ABS就是缩短制动距离的装置，装备ABS的车辆在任何路面的制动距离肯定比未装备ABS的制动距离要短，甚至有人错误地认为在冰雪路面上的制动距离能与在沥青路面上的制动距离相当；还有一些驾驶员认为只要配备了ABS，即使在雨天或冰雪路面上高速行驶，也不会出现车辆失控现象。 ABS并不是如有些人所想的那样，大大提高汽车物理性能的极限。严格来说，ABS的功能主要在物理极限的性能内，保证
4、制动时车辆本身的操纵性及稳定性。同时，在加速的时候，也能防止轮胎的纯滑移，提高了加速性能和操作稳定性。1.2 ABS在我国的现状和展望 我国对ABS的研究现状开始于20世纪80年代初。目前，我国政府已制定车辆安全性方面的强制性法规，GB12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法，规定首先在重型车和大客车上安装电子控制式ABS。GB7258-2004机动车运行安全技术条件又具体规定了必须安装的车型和时间。规定决质量大于12000kg的长途客车和旅游客车总质量大于16000kg 允许挂接总质量大于10000kg 的挂车的货车及总质量大于10000kg的挂车必须安装ABS。我国有许多单位和
5、企业从事ABS的研制工作，东风汽车公司、重庆公路研究所、北京理工大学、清华大学、上海汽车制动系统有限公司和山东重汽集团等。其中山东重汽集团引进国际先进技术进行研究已取得了一些进展。重庆公路研究所研制的适用于中型汽车的气制动FKX-ACI型ABS装置已通过国家级技术鉴定，但各种制动情况的适应性还有待提高。清华大学研制的适用于轻型和小型汽车的液压ABS系统，北京理工大学和上海汽车制动系统有限公司致力于轿车的液压ABS系统的研究，已分别取得初步成果。根据国内外的一些研究动态和高档轿车的实际应用表明，ABS技术将沿着以下几个方面继续发展：（1）ABS和驱动防滑控制装置ASR一体化。ABS以防止车轮抱死
6、为目的，ASR是防止车轮过分滑转，ABS是为了缓解制动，ASR是为了施加制动。由于二者技术上经较接近，且都能在低附着路面上充分体现它们的作用，所以将二者有机地结合起来。 （2）动态稳定控制系统VDC（或电子稳定控制（ESP）。VDC主要在ABS/ASR基础上解决汽车转向行驶时的方向稳定性问题。ABS与电子全控式（或半控式）悬架、电子控制四轮转向、电子控制液压转向、电子控制自动变速器等控制系统在功能、结构上有机地结合起来，保证汽车在各种恶劣情况下行驶时，都具有良好的动态稳定性。（3）ABS/ASR与自动巡航系统（ACC）集成。自动巡航控制系统（ACC）的目的是在巡航行驶时自动把车速限制在一个设定
7、的速度，并且能够根据前方车辆的行驶善，自动施加制动或加速使其保持在一定的安全距离内行驶。在遇到障碍物时，可以自动施加制动，把车速调整到安全范围内。由于ABS/ASR和ACC都要用到相同的轮速采集系统，制动压力调节装置以及发动机输出力矩调节装置，因此ABS/ASR/ACC集成化系统，不仅可以大大降低成本，而且可以提高汽车的整体安全性能。（4）减小体积，降低重量。为了提高汽车的安全性能，增加了一些装置，汽车的重量了随之增加，对燃料经济性不利。所以新增设的各种装置必须在保证安全性的前提下，尽量地减少重量。另外，不论是大型车还是小型车，发动机的安装空间都是非常紧凑的，因此，也要求ABS控制器的体积尽可
8、能的小一些。（5）随着ABS与新一代制动系统的结合，如电子液压制动EHB、电子机械制动EMB、ABS有了更快的响应速度，更好的控制效果，而且更容易与其他电子系统集成。ABS将成为集成化汽车底盘系统中不可缺少的一个节点。（6）在ABS系统中嵌入电子制动力分配装置（EBD）构成了ABS+EBD系统。EBD的功能就是在汽车ABS开始制动压力调节之前，高速计算出汽车四个轮胎与路面间的附着力大小，然后调节车轮与附着力的区配，进一步提高车辆制动时的方向稳定性，同时尽可能地缩短制动距离。（7）在ABS系统的基础上扩展成车速记录仪（VSR），又称汽车黑匣子。该装置通过实时采集的四个车轮轮速信号，再现交通事故发
9、生过程中汽车的实际运行轨迹以及驾驶员对车辆的操作情况，便于公安交通管理部门能准确判断事故的责任。掌握ABS核心技术不但是非常必要的而且具有深远意义，可有力地推动我国汽车工业的现代化进程。1.3 ABS的应用ABS的全名是Anti-lock Brake System（防锁死制动系统）或Anti-skid Braking System（防滑移制动系统），它能有效控制车轮保持在转动状态，提高制动时汽车的稳定性及较差路面条件下的汽车制动性能。ABS通过安装在各车轮或传动轴上的转速传感器不断检测各车轮的转速，由计算机算出当时的车轮滑移率，并与理想的滑移率相比较，做出增大或减小制动器制动压力的决定，命令执
10、行机构及时调整制动压力，以保持车轮处于理想制动状态。1906年ABS首次被授予专利，1936年博世注册了一项防止机动车辆车轮抱死的“机械”专利。所有的早期设计都有着同样的问题：因过于复杂而容易导致失败，并且它们运作太慢。1947年世界上第一套ABS系统首次应用于B-47轰炸机上。Teldix公司在1964年开始研究这个项目，其ABS研究很快被博世全部接管。两年内，首批ABS测试车辆已具有缩短制动距离的功能。转弯时车辆转向性和稳定性也被保证，但当时应用的大约1000个模拟部件和安全开关，这意味着被称为ABS 1系统的电子控制单元的可靠性和耐久性还不能够满足大规模生产的要求，需要改进。博世在电子发
11、动机管理的发展过程中获得的技术，数字技术和集成电路(ICs)的到来使电子部件的数量降低到140个。博世的工程师在1993年，使用新的电磁阀创造了ABS 5.0，并且在后来的几年研发了5.3 和5.7 版。新一代的ABS 8的主要特性是再次极大地减轻了重量、减少了体积、增大了内存，同时增加了更多功能，如电子分配制动压力，从而取代了减轻后轴制动压力的机械机构。当年有些汽车工业分析专家预言得到了证实：到20世纪90年代中期以后，世界市场上的大多数汽车和卡车将装备ABS。2 关于MC9S12DP2562.1 MC9S12DP256芯片的简介MC9S12DP256 Motorola 16位单片机HCS1
12、2家族中的一员，其处理单元采用16位的STAR12CPU。片内资源包括256KB的Flash ROM、12KB的RAM、4KB的EEPROM、一个8通道的脉冲宽度调制模块(PWM)、一个8通道的增强型捕捉定时器模块(ECT)、两个8通道的AD转换模块(ATD)、两个串行通讯接口(SCI)、三个串行设备接口(SPI)等。在Codewarrior集成开发环境中，可以对单片机进行程序编辑、编译、下载和在线调试，使其开发十分便利。ECT模块具有八个输入捕捉输出比较(ICOC)通道，四个8位或两个16位的脉冲累加器(PA1)通道。当该模块运行时，16位的自由定时器按照设定的时钟频率在$o000$FFFF
13、之间循环计数。若某个通道设置为IO功能，当被测信号的设定边沿到来时，输入捕捉逻辑立即将自由定时器的内容捕捉到16位的ICOC寄存器中，其分辨能力高达1 s甚至更高，并设置中断请求标志， 随后程序进行中断处理。若某个通道设置为OC功能，输出比较逻辑自动将ICOC寄存器的内容与自由定时器的内容进行比较，一旦相符立即操作对应的引脚，同时设置相应的中断标志， 随后程序进行中断处理，引脚输出波形的时间分辨能力也可以达到1 s甚至更高。脉冲计数器则只对输入脉冲的个数或者边沿进行计数，不产生中断。在轮速采集算法中使用了该功能。ICOC与通用IO 口PORTr共享八个引脚。四个8位的PAl通道03与前四个IC
14、通道IC0N3共享引脚PORTF03。本控制器中，PORTF03使用脉冲累加器功能，注录四个轮速传感器的脉冲个数。当产生实时中断(RTI)后，中断程序读取脉冲累加器的值，计算车轮的速度，同时脉冲累加器清零，重新开始计数。PORTT47使用输出比较功能，当ICOC寄存器的值与自由计数器的值相等之后，产生中断，四个中断程序分别处理各自轮子的ABS控制策略。2.2 针对MC9S12DP256的编程 图2.1 MC9S12DP256的内存中断分布 寄存器、RAM、EEPROM可以通过设置INITRG、INITRM、INITEE来重新分配他们的位置。这些寄存器只能写一次，建议在初始化分配寄存器、RAM、
15、EEPROM的位置。对每个INITxx赋值后，在其指令后需插入一空指令。如果映射有冲突，寄存器具有最高优先级，与其重叠的RAM和EEPROM此时无效。复位后，寄存器从0x0000开始，但可以被映射到64K空间内的前32K的范围内，而且映射的地址必须是2K的整数倍。1、复位后RAM区从0x1000开始，但可以被映射到64K字节空间内的任何16K字节块内。2、RAM15-14用来决定RAM区映射到哪个16K的字节块中。RAM13-11不起作用。3、RAMHAL用来决定12KRAM是放在16K的后12K区域还是前12K区域。通过CALL来调用非固定页中的函数，最后用RTI指令返回Codewarrio
16、r引入两个关键字：near, farNear函数用JSR或BSR来调用Far函数用CALL来调用比如：void far func1(void); /func1函数放在非固定页中，可以被其他页的函数调用const int *far ptr; /指向常量的指针放在非固定页中，这个指针可以用来指向非固定页中的变量 Codewarrior支持3种不同的内存模型：SMALL（默认），平面的64K的地址空间。所有的函数都是nearBANKED，即采用分页地址。所有的用户的函数都被默认为far，far类型的数据指针可以在SMALL和BANKED中使用LARGE，默认为数据和代码均为分页模式。所有的函数和数据指针都是far类型。这种内存模型运行时间比较长，因此很少使用代码和数据可以被分组被Linker放在特定的存储区中#pragma用来给代码段或数据段命名并分配
