直流CDI点火器原理和实现方案

1、广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ cdi 点火器原理和实现方案目 录第 一 章摩 托 车 点 火 器 概 述.21. 1 前 言 .21. 2 点 火 系 统 组 成 .21. 3 点 火 系 统 的 发 展 及 分 类 .21. 3. 1 点 火 系 统 的 发 展 .31. 3. 2 点 火 系 统 分 类 .31. 3. 3 小 结 .5第 二 章原 理 设 计.62. 1 电 源 部 分 设 计 .62. 1. 1 单 片 机 电 源 设 计 .62. 1. 1 逆 变 振 荡 电 路 设 计 .7广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 2 可 控 硅

2、 控 制 放 电 电 路 设 计 .82. 3 触 发 信 号 处 理 部 分 电 路 设 计 .82. 3. 1 触 发pc 简 介 .92. 3. 2 触 发 信 号 转 换 电 路 .92. 4mcu 控 制 电 路 .102. 4. 1p8 9l pc9 1 5 简 介 .1 12. 4. 2复 位 电 路 .1 12. 4. 3模 拟 电 压 比 较 器 输 入 电 路 .122. 4. 4ptc 功 能 电 路 .1 2第 三 章软 件 设 计.1 23. 1简 介 内 容 .133. 1. 1点 火 正 时 .1 33. 1. 2提 前 角 延 时 原 理. 13广州触摸屏维修h

3、ttp:/ 参考资料： http:/ 2 点 火 程 序 软 件 设 计 .1 53. 2. 1设 计 功 能 及i / o 口 设 定 .1 53. 2. 2程 序 主 体 结 构 介 绍 .1 53. 2. 3连 续 点 火 模 式 .1 6第 四 章总 结 . 2 54. 1测 试 结 果 介 绍 .254. 1. 1提 前 角 延 时 点 火 方 式 .2 64. 1. 2固 定 点 火 方 式 .2 84. 2总 结 .2 94. 3声 明 .2 9第 一章摩托 车 点火 器概 述1. 1 前 言我 们 知 道 ， 燃 油 摩 托 车 的 动 力 来 自 于 汽 油 机 气 缸 内

4、可 燃 混 合 气 的 燃 烧 ， 而 燃 烧 的 完 善 与 否广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 接 影 响 到 汽 油 机 输 出 的 驱 动 动 力 。 良 好 的 燃 烧 必 须 具 备 以 下 三 个 条 件 ， 即 ：良 好 的 混 合 气充 分 的 压 缩最 佳 的 点 火其 中 ， 点 火 包 括 点 火 时 刻 和 点 火 能 量 。 点 火 时 刻 和 点 火 能 量 的 控 制 则 由 点 火 系 统 来 完 成 。点 火 系 统 在 汽 油 机 中 有 着 十 分 重 要 的 作 用 。点 火 能 量 必 须 要 足 够 大 ，否 则 则 不 能 点

5、 燃 缸 内 的 混合 气 ， 汽 油 机 也 无 法 正 常 运 行 。 点 火 时 刻 或 点 火 提 前 角 则 更 为 关 键 ， 因 为 它 是 影 响 汽 油 机 性 能的 最 重 要 参 数 之 一 ， 点 火 的 过 早 或 过 迟 都 会 直 接 影 响 到 汽 油 机 的 经 济 性 和 动 力 性 。 所 以 ， 对 应于 给 定 的 汽 油 机 运 行 工 况 都 存 在 着 一 个 最 佳 点 火 提 前 角 。1. 2 点 火 系 统 组 成磁 电 机 ： 提 供 发 动 机 曲 轴 位 置 信 息 ； 提 供 点 火 能 量 （ 对 于 部 分 点 火 器 ）点

6、火 器 ： 暂 时 存 储 点 火 能 量 ； 在 适 当 的 时 候 向 点 火 线 圈 输 出 点 火 能 量点 火 线 圈 ： 将 点 火 器 输 出 转 换 为 高 压 ， 传 输 点 火 能 量火 花 塞 ： 将 点 火 能 量 从 电 能 转 换 为 热 能 ， 点 燃 油 气 混 合 物1. 3 点 火 系 统 的 发 展 及 分 类图 1. 1点 火 系 统 的 发 展1. 3. 1 点 火 系 统 的 发 展如 图 1.1所 示 ，近 几 十 年 来 ， 摩 托 车 点 火 系 统 的 发 展 很 快 。首 先 它 经 历 了 从 有 触 点 点火 系 统 到 目 前 普 遍

7、 使 用 的 无 触 点 点 火 系 统 的 历 史 性 技 术 革 新 。 因 为 在 有 触 点 点 火 系统 中 ， 其 触 点 因 机 油 污 损 或 磨 损 等 原 因 常 引 起 触 点 接 触 不 良 和 导 电 困 难 等 故 障 ， 可靠 性 差 ， 所 以 需 要 进 行 经 常 性 的 检 查 和 保 养 ， 到 了 使 用 周 期 后 应 该 更 换 新 品 ， 十 分不 便 。 这 无 疑 也 制 约 着 摩 托 车 无 故 障 里 程 数 的 提 高 。 无 触 点 点 火 系 统 是 通 过 触 发 线圈 获 取 的 触 发 电 流 来 控 制 晶 体 管 或 可

8、 控 硅 的 动 作 ， 从 而 切 断 点 火 线 圈 的 初 级 电 流 。无 触 点 点 火 系 统 无 需 保 养 ， 成 本 不 高 ， 技 术 上 也 不 复 杂 ， 所 以 很 快 被 推 广 使 用 。 现在 的 摩 托 车 几 乎 全 部 都 使 用 这 种 无 触 点 点 火 系 统 。1.3.2点 火 系 统 分 类摩 托 车 点 火 系 统 的 分 类 方 法 很 多 ， 这 里 主 要 介 绍 以 下 两 种 ：?按 放 电 方 式 可 分 为 电 容 放 电 式 点 火 系 统 和 电 感 放 电 式 点 火 系 统?按 点 火 时 刻 控 制 方 式 可 分 为

9、模 拟 式 点 火 系 统 和 数 字 式 点 火 系 统1、电 容 放 电 式 点 火 系 统 (c di)广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 系 统 采 用 磁 电 机 发 出 的 电 流 为 电 容 充 电 ， 由 于 电 容 放 电 能 产 生 强 大 的 电 火 花 ， 而且 次 级 电 流 上 升 快 ， 对 高 速 汽 油 机 十 分 有 利 ， 而 且 也 有 利 于 防 止 火 花 塞 污 损 。 这 些特 点 与 二 冲 程 汽 油 机 的 特 殊 要 求 极 其 吻 合 ， 所 以 高 性 能 二 冲 程 汽 油 机 大 多 使 用 这 种点 火 方 式

10、 。 由 于 这 类 点 火 系 统 结 构 简 单 、 工 作 可 靠 ， 我 国 又 能 自 己 生 产 ， 所 以 ， 我国 生 产 的 摩 托 车 (不 管 是 二 冲 程 还 是 四 冲 程 )绝 大 部 分 都 采 用 了 这 类 点 火 系 统 。电 容 放 电 点 火 系 统 中 火 花 强 ， 但 放 电 时 间 短 ， 这 样 ， 在 汽 油 机 低 速 或 混 合 气 较 稀 时就 不 易 点 燃 混 合 气 。 另 外 ， 磁 电 机 方 式 的 固 有 缺 点 是 低 速 时 电 流 弱 、 点 火 能 量 小 。所 以 ，高 性 能 大 排 量 的 四 冲 程 汽

11、油 机 大 多 采 用 无 触 点 蓄 电 池 式 晶 体 管 点 火 系 统 (t l i) 。2、晶 体 管 点 火 系 统 （ t l i）无 触 点 蓄 电 池 式 晶 体 管 点 火 系 统 采 用 蓄 电 池 供 电 ， 利 用 晶 体 管 的 导 通 和 截 止 特 性 ，在 需 要 点 火 时 瞬 间 切 断 点 火 线 圈 的 初 级 电 流 ， 从 而 在 次 线 线 圈 上 感 应 产 生 出 高 电 压 ，由 此 在 火 花 塞 得 到 很 强 的 电 火 花 。 晶 体 管 点 火 器 的 点 火 性 能 稳 定 ， 火 花 强 ， 放 电 时间 相 对 较 长 ，

12、而 且 在 发 动 机 转 速 较 低 时 也 能 保 证 可 靠 点 火 。 在 该 系 统 中 ， 磁 电 机 发出 的 三 相 交 流 电 经 过 整 流 调 压 器 向 蓄 电 池 充 电 ， 这 样 可 以 充 分 利 用 磁 电 机 产 生 的 电能 。 国 外 的 中 大 排 量 四 冲 程 汽 油 机 基 本 上 采 用 这 类 点 火 系 统 。 我 国 生 产 的 一 些 高 性能 四 冲 程 汽 油 机 也 采 用 了 这 种 点 火 系 统 ， 如 轻 骑 集 团 生 产 的 gs 125 摩 托 车 。表1. 1c d i 和t li点 火系 统 特 性 比 较3、

13、模 拟 式 点 火 器上 述 两 大 类 点 火 系 统 的 技 术 发 展 主 要 体 现 在 点 火 器 上 ， 而 点 火 器 的 技 术 进 步 又 主 要体 现 在 点 火 提 前 角 的 控 制 上 。 简 单 的 点 火 器 主 要 依 靠 触 发 线 圈 发 出 的 触 发 信 号 随 磁电 机 转 速 的 升 高 而 迅 速 提 前 的 特 性 来 控 制 点 火 提 前 角 。 这 种 点 火 器 被 称 为 第 一 代 点火 器 。 尽 管 这 种 提 前 特 性 可 以 通 这 调 整 电 路 和 和 元 件 参 数 略 作 改 变 ， 但 可 改 变 的 范围 及 灵

14、 活 性 都 有 很 有 限 ， 其 点 火 特 性 与 汽 油 机 的 最 佳 点 火 提 前 角 规 律 相 差 甚 远 。为 了 使 实 际 的 点 火 提 前 角 尽 量 接 近 其 最 佳 值 ， 四 冲 程 汽 油 机 点 火 器 的 点 火 特 性 一 般被 设 计 成 拥 有 二 台 阶 的 折 线 ， 即 低 速 段 和 高 速 段 各 对 应 一 个 近 于 固 定 的 点 火 提 前 角 ，中 间 过 度 段 用 斜 线 连 接 。 高 低 转 速 段 之 间 的 点 火 提 前 角 差 由 磁 电 机 上 触 发 块 所 占 的弧 度 决 定 ， 其 具 体 的 控 制

15、 过 程 一 般 由 专 用 芯 片 来 完 成 。 这 种 点 火 器 被 称 为 第 二 代 产品 ， 其 点 火 特 性 可 更 接 近 汽 油 机 的 最 佳 值 。尽 管 第 二 代 点 火 器 的 点 火 特 性 是 以 拥 用 二 台 折 线 来 逼 近 形 状 复 杂 的 最 佳 点 火 提 前 角规 律 ， 比 第 一 代 点 火 器 的 点 火 特 性 更 接 近 最 佳 值 ， 但 与 实 际 的 最 佳 点 火 提 前 角 规 律还 有 一 定 的 差 距 。 这 是 因 为 在 第 一 代 和 第 二 带 点 火 器 的 点 火 控 制 电 路 中 采 用 了 模 拟

16、电 路 ， 很 难 实 现 形 状 复 杂 的 最 佳 点 火 特 性 。 这 类 点 火 器 就 是 模 拟 式 点 火 器 。广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 数 字 式 点 火 器如 前 所 述 ， 由 于 在 点 火 控 制 电 路 中 采 用 模 拟 电 路 ， 模 拟 式 点 火 器 所 控 制 的 点 火特 性 只 能 大 致 接 近 而 很 难 达 到 最 佳 值 。 要 实 现 摩 托 车 汽 油 机 在 整 个 运 行 范 围 内 的 最佳 点 火 就 必 须 采 用 数 字 控 制 电 路 ， 这 种 数 字 式 点 火 器 被 称 为 第 三 代 点

17、 火 器 。由 于 数 字 式 点 火 器 采 用 了 单 片 机 控 制 电 路 ， 故 能 按 照 任 意 给 定 的 点 火 提 前 角 曲线 控 制 点 火 。 因 此 ， 只 要 获 取 汽 油 机 的 最 佳 点 火 提 前 角 规 律 ， 数 字 式 点 火 器 即 可 保证 其 最 佳 点 火 。在 汽 车 工 业 发 达 的 国 里 ，基 于 对 最 佳 性 能 的 追 求 ， 点 火 提 前 角 的 数 字 式 (微 机 )控 制 在轿 车 汽 油 机 上 的 应 用 已 有 二 十 多 年 的 历 史 。 在 豪 华 大 排 量 运 动 型 摩 托 车 汽 油 机 上 多

18、年 来 同 样 也 应 用 了 微 机 控 制 技 术 ， 以 最 大 限 度 地 发 掘 发 动 机 的 性 能 潜 力 。 如 著 名 的美 国 哈 利 2戴维 森 公 司 、德 国 宝 马 公 司 和 日 本 本 田 、川 崎 、铃 木 公 司 等 都 有 这 类 产 品 。最 近 几 年 一 些 公 司 又 把 这 种 数 字 式 点 火 技 术 应 用 到 普 通 家 庭 型 的 摩 托 车 汽 油 机 上 ，如 日 本 雅 马 哈 的 jogaprio 踏 板 车 就 采 用 了 数 字 式 点 火 器 ， 使 其 经 济 性 和 动 力 性 得到 了 进 一 步 的 改 善 。

19、所 以 ， 越 来 越 多 的 摩 托 车 制 造 商 也 将 会 很 快 地 把 数 字 式 点 火 器应 用 到 普 通 家 庭 型 摩 托 车 汽 油 机 上 。1. 3. 3 小 结综 上 所 述 ， 数 字 化 也 是 点 火 系 统 未 来 必 然 的 发 展 趋 势 。 再 充 分 考 虑 性 价 比 因 素 ， 所以 本 方 案 的 设 计 目 标 确 定 为 ： 直 流 cd i(d c-cd i) 点 火 器 。 特 选 择 n xp 半 导 体 的89lp c9 15 单 片 机 作 为 控 制 设 计 。第二章 原 理 设 计以 下 将 按 各 个 功 能 模 块 进

20、行 介 绍 。2. 1 电 源 部 分 设 计本 次 方 案 设 计 目 标 为 直 流 cdi 点 火 器 。 使 用 的 工 作 电 源 为 12v 蓄 电 池 ，即 输 入 电 源 为 直 流 12v 电 压 。2. 1. 1 单 片 机 电 源 设 计广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 使 用 输 入 电 源 为 12v， 而 选 择 的 mcu： p89lpc915 操 作 电 压 范 围 为（ 2. 4 3. 6） v。 所 以 需 要 添 加 电 源 转 换 器 件 。 本 方 案 选 用 spx1117m3。spx11 17 为 si pe x 公 司 生 产

21、 的 ldo 芯 片 ，其 特 点 为 输 出 电 流 大 ，输 出 电 压精 度 高 ， 稳 定 性 高 。 spx1117 系 列 ldo芯 片 输 出 电 流 可 达 800ma，输 出 电压 的 精 度 在 1%以 内 ， 还 具 有 电 流 限 制 和 热 保 护 功 能 。 它 是 一 个 低 功 耗正 向 电 压 调 节 器 ， 其 可 以 用 在 一 些 高 效 率 ， 小 封 装 的 低 功 耗 设 计 中 。 这款 器 件 非 常 适 合 便 携 式 电 脑 及 电 池 供 电 的 应 用 。spx1117 有 很 低 的 静 态 电流 ， 在 满 负 载 时 其 低 压

22、差 仅 为 1. 1v。 当 输 出 电 流 减 少 时 ， 静 态 电 流 随 负载 变 化 ，并 提 高 效 率 。spx1117 可 调 节 ，以 选 择 1. 5v，1. 8v，2. 5v，2. 85v，3. 0v， 3. 3v 及 5v 的 输 出 电 压 。这 里 选 择 3. 3v 输 出 电 压 的 spx1117m3- 3. 3。一 个 10uf 的 输 出 电 容 可 有 效地 保 证 该 芯 片 的 稳 定 性 ， 然 而 在 大 多 数 应 用 中 ， 仅 需 一 个 更 小 的 2. 2uf电 容 。 在 本 方 案 中 ， 考 虑 较 高 的 可 靠 性 设 计 ，

23、 特 在 spx1117 的 输 入 及 输出 端 均 加 上 一 个 10uf 的 电 容 ， 如 图 2. 2 所 示 。其 中 d1 二 极 管 为 防 止 外 部 电 源 反 接 ， r21 电 阻 为 限 流 电 阻 。2. 1. 1 逆 变 振 荡 电 路 设 计cdi点 火 器 的 典 型 特 点 就 是 通 过 给 电 容 的 充 电 和 放 电 过 程 来 实 现 点 火 的 。而 逆 变 振 荡 电 路 就 是保 证 系 统 给 电 容 器 正 常 充 电 的 设 计 。广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 电 源 输 入 直 流1 2v 到 逆 变 线 圈

24、t1 的 初 级 的 一 端 ， 当 三 极 管q1（ ti p41c） 处 于 放 大 状态 时 ， 其 集 电 极 将 线 圈t1 初 级 的 另 一 端 拉 低 ， 从 而 使 逆 变 线 圈 起 振 ， 进 行 升 压 转 换 。 这 时 ，t1 的 次 级 产 生2 50v 左 右 的 交 流 经 过 续 流 二 极 管d3 完 成 给 电 容c3 的 充 电 过 程 。其 中 ，d4 稳 压管 起 稳 定 充 电 后c3 电 容 电 压 的 作 用 。如 图 中osc 端 为 单 片 机 的 输 出 端 控 制 端 。 当osc 输 出 为 高 电 平 时 （ 3. 3v） 使 能

25、 三 极 管 q2， 于是q2 的 集 电 极 将q1 的 基 极 拉 低 ， 使q1 进 入 截 止 状 态 。 这 样q1 的 集 电 极 被 拉 高 从 而 可 使t1停 振 ， 停 止 对 电 容c3 的 充 电 过 程 。 这 样 ， 就 可 以 通 过 单 片 机osc 端 输 出 高 低 电 平 以 完 成 对 振荡 电 路 停 振 和 起 振 的 转 换 控 制 。2. 2 可 控 硅 控 制 放 电 电 路 设 计如 图2. 4 所 示 ， out 为 单 片 机 的 输 出i / o 口 。 当out 被 单 片 机 置 高 后 ， 三 极 管q3 被 使 能 ， 其射 极

26、 被 拉 高 后 通 过 两 个 电 阻r9， r10 分 压 将 高 电 平 （ 1. 5 v 左 右 ） 加 到 可 控 硅 的 控 制 极 上 ， 便可 将 可 控 硅q4 导 通 ， 这 样q4 和c3 便 构 成 了 一 个 放 电 回 路 。 在 点 火 器i gn 输 出 端 接 点 火 线 圈时 ， 电 容 器 的 电 能 便 通 过 可 控 硅 进 入 点 火 线 圈 。而 当o ut脚 被 单 片 机 拉 低 后 ， q 3 截 止 关 断 可 控 硅 。点 火 线 圈 的 电 流 被 断 开 ，这 时 点 火 线 圈 就会 立 即 产 生 自 耦 高 压 电 ，使 火 花

27、 塞 迸 发 火 花 点 火 。如 此 反 复 循 环 ，就 能 保 证 点 火 系 统 正 常 工 作 。另 外 需 要 注 意 的 是 ， 因 为 是c di式 点 火 ， 即 电 容 充 放 电 点 火 。 该 方 式 存 在 一 个 “ 充 电 放 电 充 电 ” 的 循 环 过 程 ， 而 由 前 面2. 1.2 部 分 介 绍 可 知 ， 电 容 的 充 电 过 程 也 是 由 单 片 机 通过 另 一 个 输 出 脚o sc 控 制 逆 变 电 路 的 起 振 来 实 现 的 。 因 此 ， 需 要 满 足 在 逆 变 电 路 起 振 时 （ 即给 电 容 充 电 过 程 中 ）

28、 ， 可 控 硅 必 须 截 止 （ 此 时 不 能 形 成 放 电 回 路 ， 不 然 将 无 法 给 电 容 充 电 ） ；同 时 ， 必 须 保 证 在 振 荡 电 路 停 振 后 才 开 可 控 硅 （ 不 然 将 损 坏 点 火 器 ） 。 所 以 ， 单 片 机 程 序 设 计时 ，必 须 充 分 考 虑o sc 和o ut两 个 输 出 控 制 信 号 之 间 的 时 序 关 系 ，以 避 免 系 统 运 行 不 正 常 甚至 毁 坏 系 统 。2. 3 触 发 信 号 处 理 部 分 电 路 设 计 （ a）2. 3. 1 触 发pc 简 介在 分 析 触 发 信 号 转 换

29、电 路 之 前 ， 这 里 先 简 单 介 绍 一 下 摩 托 车 点 火 系 统 的pc 触 发 信 号 。如 图2. 5（ a ） 所 示 ， 在 磁 电 机 飞 轮 的 外 表 面 上 ， 存 在 一 个 凸 台 （ 很 多 复 杂 磁 电 机 甚 至 具 有 多个 长 短 不 一 ， 间 隔 不 等 的 凸 台 ） 。 摩 托 车 的 磁 电 机 在 高 速 转 动 时 ， 飞 轮 与 磁 电 极 定 子 之 间 通 过磁 场 变 化 为 摩 托 车 提 供 电 能 。 与 此 同 时 ， 飞 轮 上 每 转 过 一 周 ， 与 磁 电 机 配 套 的 触 发 块 （ 即 触 发线 圈

30、 ） 在 凸 台 到 来 时 都 会 被 触 发 ， 产 生 一 个pc 信 号 ， 如 图2. 5（ b） 所 示 。 该pc 信 号 在 飞 轮转 速 不 变 的 情 况 下 为 固 定 周 期 的 连 续 脉 冲 信 号 。 有 的 点 火 系 统pc 信 号 为 先 正 后 负 ， 有 的 点 火系 统pc 信 号 又 是 先 负 后 正 。 这 是 由 触 发 线 圈 的 硬 件 结 构 决 定 的 ， 这 里 就 不 在 详 细 介 绍 。 本 方案 设 计 的pc 触 发 为 先 负 后 正 。广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 磁 电 机 飞 轮 转 动 过

31、程 中 ，通 常 把 凸 台 先 转 到 触 发 线 圈 位 置 处 的 边 沿 叫 做 触 发 前 沿 ，后 转 过 的边 沿 则 称 做 触 发 后 沿 。 再 来 看 看 图2. 5， 前 言 信 号 为 负 向 脉 冲 ， 后 沿 信 号 为 正 向 脉 冲 。 a 便 是磁 电 机 飞 轮 转 速 周 期 。 b 则 是 凸 台 角 度 在 当 前 转 速 下 的 周 期 时 间 。2. 3. 2 触 发 信 号 转 换 电 路我 们 对pc 信 号 转 换 的 最 终 目 的 是 将pc 触 发 的 脉 冲 信 号 转 换 为 单 片 机 所 能 识 别 ， 并 且 方便 我 们

32、做 相 关 处 理 判 断 的 逻 辑 电 平 信 号 。 原 始pc 触 发 信 号 如 图2. 5（ b ） 所 示 。 转 换 电 路 如 图2. 6 所 示 。 该 部 分 处 理 电 路 将pc 前 沿 和 后 沿 信 号 通 过 两 个 二 极 管d9， d10 分 两 条 支 路 进 行 处理 。 最 终 输 出i n1 代 表 前 沿 信 号 ， i n2 代 表 后 沿 信 号 作 为 单 片 机 输 入 。d9 负 向 支 路 在 前 沿 信 号 未 到 时 ，三 极 管q5 基 极 被 上 拉 置 高 ， q5 导 通 ，其 集 电 极 为 低 从 而 保 证q6 截 止

33、 ， 这 样 保 证 没 有 前 沿 负 向 信 号 时i n1 一 直 为 高 ； 当 前 沿 负 向 信 号 到 来 时 ， q5 基 极 电 压变 低 ， 于 是q5 截 止 ， 集 电 极 将q6 基 极 拉 高 ， q6 导 通 集 电 极 被 拉 低 ， 于 是 保 证 了 前 沿 信 号 到来 时i n1 输 出 低 电 平 。d10 正 向 支 路 中 ， 也 是 通 过 三 极 管q9 的 截 止 和 导 通 来 保 证i n2 在 没 有 后 沿 信 号 时 输 出 一 直 为高 ， 而 后 沿 信 号 到 来 时 输 出 为 低 。 如 图2. 7 所 示 为 pc 的

34、对 应 转 换 波 形 。2. 4 mcu 控 制 电 路如 图2. 8 所 示 ， 为 mcu 控 制 芯 片 的 电 路 及 相 关 外 围 电 路 （ 包 括 芯 片 输 入 电 源 ， 复 位 器 件 ， 模 拟 比较 输 入 电 压 部 分 等 ） 。 这 里 芯 片 电 源 使 用spx1 1 17 的 输 出3. 3 v 电 源 。 电 阻r2 2 为 限 流 电 阻 。 下 面 ， 首 先对p89 l pc9 1 5 做 一 个 简 单 性 能 介 绍 。2. 4. 1p8 9lpc915 简 介p89lpc91 5 是 单 片 封 装 的 微 控 制 器 ， 适 合 于 许

35、多 要 求 高 集 成 度 、 低 成 本 的 场 合 ， 可 以 满 足多 方 面 的 性 能 要 求 。 p89 lpc915 采 用 了 高 性 能 的 处 理 器 结 构 ， 指 令 执 行 时 间 只 需2到4 个 时钟 周 期 ， 6倍 于 标 准8 0c51器 件 。 p89lpc9 15 集 成 了 许 多 系 统 级 的 功 能 ，这 样 可 大 大 减 少 元 件的 数 目 和 电 路 板 面 积 并 降 低 系 统 的 成 本 。p89lpc915 主 要 特 性 ：2k b 可 字 节 擦 除 的fl ash程 序 存 储 器 ， 具 有256字 节 的 扇 区 和16

36、字 节 的 页 。 单 字节 擦 除 功 能 使 得 任 何 字 节 可 用 作 非 易 失 性 数 据 存 储 。256字 节ram 数 据 存 储 器 。2个16位 定 时 / 计 数 器 ， 定 时 器0 可 设 置 为 溢 出 时 触 发 相 应 端 口 输 出 或 作 为pw m 输出 。广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 的 系 统 定 时 器 ， 可 用 作 实 时 时 钟 。4输 入8位a/ d 转 换 器 / 1个dac 输 出 。 2个 模 拟 比 较 器 ， 可 选 择 参 考 源 。增 强 型uart。 具 有 波 特 率 发 生 器 、 间 隔 检

37、测 、 帧 错 误 检 测 、 自 动 地 址 识 别 和 通 用 中断 功 能 。选 择 内 部rc振 荡 器 时 不 需 要 外 接 振 荡 器 件 。 rc 振 荡 器 （ 出 厂 校 准 精 度 为 1 ） 选项 可 选 并 且 其 频 率 可 进 行 很 好 的 调 节 。vdd 操 作 电 压 范 围 为2. 4 3. 6v。 i / o 口 可 承 受5v（ 可 上 拉 或 驱 动 到5. 5v） 。2. 4. 2复 位 电 路本 方 案 中 使 用 外 部 复 位 方 式 ， 选 择cat al y s t半 导 体 公 司 生 产 的 外 部 复 位 监 控 期 间cat80

38、 9r。cat809的reset是 推 挽 输 出 （ 低 有 效 ） 。 复 位 时 ， cat809产 生 一 个 复 位 信 号 ， 这 个 信 号 在电 源 电 压 低 于 预 置 的 阈 值 时 和 电 源 电 压 上 升 到 该 阈 值 后 的140ms内 有 效 。 由 于cat al ys t半 导体 运 用 了 底 层 浮 动 闸 （ f l oat i ng gat e ） 技 术ae2 tm， 因 此 器 件 可 以 提 供 任 何 特 定 的 复 位 阈 值 。7个 工 业 标 准 的 阈 值 可 支 持 +5. 0v、 +3. 3v、 +3. 0 v 和 +2. 5v

39、 的 系 统 。 本 设 计 中 选 择 使 用cat809r， 复 位 阈 值 为2. 63v。2. 4. 3模 拟 电 压 比 较 器 输 入 电 路本 方 案 设 计 中 ，选 择 模 拟 电 压 比 较 方 式 来 实 现 对mcu 的 过 压 保 护 功 能 。当 输 入 电 压 大 于 保 护 电压 时 ， 点 火 系 统 将 关 闭 振 荡 电 源 电 路 。这 里 ， 只 使 用 单 个 比 较 器 输 入 引 脚 ， 选 择 内 部 参 考 电 压 发 生 器 提 供 的 默 认 参 考 电 压vr ef =1. 23（ 1 10%） v。 所 以 ， 由 图2. 8 中 电

40、 路 ， 可 计 算 出 保 护 电 压 为 ： （ 1. 233 21 ） v=25. 83 v。2. 4. 4ptc 功 能 电 路ptc 功 能 即 启 动 加 浓 功 能 是 指 通 过 启 动 加 浓 ， 使 机 车 的 启 动 时 燃 油 通 过 加 浓 通 道 与 空 气 混 合 ，使 机 车 启 动 更 容 易 。现 在 的 座 式 车 发 动 机 上 的 化 油 器 一 般 都 设 置 有 自 动 加 浓 阀 装 置 ，在 发 动 机启 动 后 的 转 速 急 剧 变 化 的 一 段 时 间 内 ，加 浓 阀 自 动 打 开 。当 转 速 增 加 到 一 定 时 ，需 要mc

41、u 通 过软 件 控 制ptc 电 路 使 电 流 导 通 流 过ptc 发 热 体 ， 从 而 关 闭 自 动 启 动 加 浓 阀 ！ 这 里 不 再 对ptc发 热 体 的 工 作 原 理 和 过 程 进 行 详 细 说 明 。系 统 ptc 输 出 外 接 ptc 发 热 块 ， 当 ptc 为 低 电 平 时 ， 回 路 导 通 ， 电 流 流 过 发 热块 实 现 关 闭 自 动 启 动 加 浓 阀 功 能 。系 统 设 计 要 求 当 发 动 机 转 速 大 于 ptc 额 定 启 动 转 速 后 ， p89lpc915 的 ptc 功 能 输 出i / o 口 将 被 拉 高 。

42、 于 是 三 极 管 q7 导 通 ， 发 射 极 变 高 又 导 通 三 极 管 q8， 于 是 ptc 输 出被 q8 集 电 极 拉 低 。广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 章 节 内 容 介 绍 了 电 路 个 部 分 的 设 计 ， 对 功 能 性 部 分 作 了 简 略 的 介 绍 。 下 一 章 ， 将对 点 火 系 统 控 制 mcu 的 软 件 设 计 部 分 进 行 介 绍 。直流 cdi 点火器原理和实现方案第 三 章软 件 设 计在 进 行 软 件 设 计 之 前 ，必 须 对 摩 托 车 发 动 机 点 火 系 统 的 点 火 正 时 概 念 ，以

43、 及cd i 式 的 点 火 系 统 自 动 调 节 提前 角 的 原 理 有 一 个 清 楚 的 认 识 。 下 面 ， 首 先 简 单 介 绍 一 下 这 部 分 内 容 。3. 1 简 介 内 容点 火 正 时 及 提 前 角 延 时 简 介3. 1. 1 点 火 正 时对 于 摩 托 车 发 动 机 ， 运 行 过 程 中 气 缸 内 的 气 体 被 活 塞 压 缩 ， 喷 油 嘴 给 油 ， 在 汽 缸 内 形 成 高 浓 度 的 油 气 混 合物 ， 当 活 塞 将 其 压 缩 到 一 定 程 度 时 ， 点 火 系 统 工 作 ， 火 花 塞 放 电 点 火 ， 油 气 混 合

44、物 急 速 剧 烈 燃 烧 ， 推 动 活塞 运 动 ， 为 摩 托 车 提 供 动 力 。如 图3. 1 所 示 ， 在 此 过 程 中 ， 理 论 上 的 理 想 状 态 是 当 活 塞 运 动 到 最 高 位 置 ， 如 图 中 黑线 所 示 活 塞 的 理 想 点 火 位 置 （ 即 将 油 气 混 合 物 压 缩 最 小 体 积 ） 时 ， 火 花 塞 点 火 。 这 就 称 做 点 火正 时 。 点 火 正 时 的 前 提 是 认 为 点 火 后 ， 油 气 混 合 物 瞬 间 燃 烧 。 但 是 众 所 周 知 ， 即 使 混 合 密 度 非常 均 匀 的 油 气 混 合 物 的

45、 燃 烧 也 是 有 一 定 延 时 的 ，虽 然 这 个 延 时 很 小 ，但 是 对 于 点 火 系 统 来 说 却是 不 可 忽 略 的 ，况 且 很 多 发 动 机 气 缸 里 的 油 气 混 合 物 混 合 还 没 有 达 到 均 匀 的 程 度 ，更 会 加 大 完全 燃 烧 的 延 时 ，导 致 点 火 不 正 时 。长 期 工 作 于 点 火 不 正 时 的 发 动 机 系 统 不 仅 对 汽 油 燃 烧 的 利 用率 不 高 会 导 致 油 耗 增 加 ， 更 加 会 缩 短 发 动 机 的 使 用 寿 命 。3. 1. 2 提 前 角 延 时 原 理由3. 1. 1 节 介

46、 绍 可 知 ， 如 果 点 火 不 正 时 ， 将 会 影 响 发 动 机 的 耗 油 和 使 用 寿 命 。 怎 么 解 决 点 火 不 正 时 的 问题 呢 ？ 业 界 通 用 的 cdi点 火 器 提 前 角 延 时 法 便 是 针 对 这 个 问 题 的 解 决 方 案 。什 么 是 点 火 提 前 角 呢 ？ 再 看 看 图 3. 1 ， 黑 实 线 表 示 理 想 的 点 火 时 刻 ， 但 是 因 为 油 气 混 合 物 燃 烧 延 时 因 素 ，如 果 等 活 塞 运 动 到 该 位 置 再 点 火 ， 那 么 将 会 造 成 点 火 不 正 时 。 所 以 ， 如 图 3.

47、 1 中 虚 线 所 示 ， 在 活 塞 还 没 有运 动 到 最 高 的 理 想 状 态 位 置 时 ，我 们 提 前 一 定 的 时 间 让 点 火 系 统 点 火 ，以 此 来 缓 冲 前 面 所 提 到 的 燃 烧 延 时 ，尽 量 减 小 燃 烧 延 时 对 系 统 运 行 的 影 响 ， 使 点 火 器 的 工 作 尽 量 逼 近 点 火 正 时 。 因 为 活 塞 的 上 下 冲 程 运 动 对 应的 是 发 动 机 的 圆 周 运 动 ， 我 们 从 磁 电 机 转 动 圆 周 角 度 的 方 面 来 看 的 话 ， 就 是 要 提 前 一 定 的 转 动 角 度 让 点 火系

48、 统 点 火 ， 这 便 称 做 点 火 提 前 角 。另 外 ， 因 为 摩 托 车 发 动 机 的 转 速 范 围 较 大 ， 所 以 ， 我 们 不 能 在 整 个 转 速 范 围 内 都 使 用 同 一 个 点 火 提 前 角 。简 单 来 说 就 是 ， 必 须 要 让cdi点 火 系 统 具 备 自 动 调 节 点 火 提 前 角 的 能 力 ， 使 发 动 机 在 低 速 时 点 火 提 前 角 变小 ， 在 高 速 时 点 火 提 前 角 自 动 增 大 。广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 什 么 又 是 提 前 角 延 时 呢 ？ 在 说 明 这 个 问

49、题 之 前 ，先 介 绍 以 下 固 定 点 火 方 式 ，以 方 便 和 提 前 角 点 火 做 比 较 。首 先 ， 理 想 状 态 的 点 火 我 们 称 做 ： 固 定 角 度 点 火 ， 简 称 为 固 定 点 火 。 如 图3. 2 a 所 示 ， 固 定 点 火 方 式 是 指点 火 始 终 在 凸 台 后 沿 信 号 到 来 时 刻 。而 提 前 角 点 火 方 式 如 图 3. 2b 所 示 ， 提 前 点 火 时 刻 比 固 定 点 火 时 刻 提 前 了 一 段 时 间 。 这 段 时 间 就 是 磁电 机 在 当 前 转 速 下 转 过 提 前 角 度 所 用 的 时

50、间 。 另 外 ， 因 为 点 火 器 是 当pc 触 发 信 号 到 来 之 后 才 被 触 发 开 始工 作 ， 所 以 提 前 角 延 时 就 是 指 触 发 前 沿 信 号 到 提 前 点 火 时 刻 这 段 时 间 。 所 以 有 ：必 须 注 意 的 是 不 同 的 转 速 下 ，对 应 的 提 前 角 是 不 一 样 的 。前 面 介 绍 点 火 器 类 型 时曾 说 过 ，模 拟 cdi 点 火 器 是 通 过 专 用 芯 片 来 尽 量 实 现 逼 近 点 火 二 台 阶 曲 线 。而 数 字 点火 器 则 是 只 要 获 得 了 发 动 机 对 应 的 提 前 角 变 化

51、规 律 ，便 可 在 程 序 中 任 意 设 定 点 火 提 前角 曲 线 。3. 2 点 火 程 序 软 件 设 计首 先 对 程 序 设 计 功 能 及m cu 的i /o 口 设 定 做 简 要 介 绍 。3. 2. 1 设 计 功 能 及i / o 口 设 定本 方 案 设 计 点 火 器 主 要 有 以 下 功 能 ：点 火 提 前 角 自 动 调 整转 速 限 制过 压 保 护pt c 功 能 控 制mcu 的 输 入 输 出 ， 如 表3. 1 所 示 ：表3. 1i /o 口 功 能 表3. 2. 2程 序 主 体 结 构 介 绍如 图3. 3a 为 程 序 主 要 结 构 流

52、 程 图 ， 当 初 始 化 完 成 后 ， 程 序 将 不 断 检 测 是 否 有 触 发 信 号到 来 ， 如 有i n1， i n2 信 号 到 来 ， 判 断i n1， i n2 信 号 是 否 持 续400us， 以 防 止 尖 峰 脉 冲 干 扰 。以 下 为 程 序 主 函 数 ：广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 中 ， c hec k_puls e( ) 为 信 号 检 测 子 函 数 ：r un_i gni t e( ) 为 连 续 点 火 子 函 数3. 2. 3连 续 点 火 模 式连 续 点 火 模 式 是 指 程 序 经 过 初 始 化 并 收 到

53、 正 确 的 输 入 信 号 后 ，开 始 进 行 循 环 的 点 火 过 程 。它 执行 一 遍 就 对 应 着 磁 电 机 转 动 一 周 。 如 图3. 3b 为 连 续 点 火 模 式 的 流 程 图 。 这 里 将 不 对 整 个 程 序做 详 细 介 绍 ， 重 点 说 明 以 下 几 部 分 内 容 ：第 一 部 分当 前 转 速 计 算连 续 点 火 模 式 每 循 环 一 次 ， 都 会 计 算 一 次 当 前 转 速 。在 连 续 点 火 模 式 初 始 化 中 ，会 打 开 定 时 器1 计 时 ，然 后 利 用 两 次i n1 外 部 中 断 的 间 隔 时 间 得 到

54、当 前 转 速 周 期 ， 便 可 通 过 计 算 得 到 当 前 的 转 速 。 这 里 需 要 说 明 一 点 的 是 ， 磁 电 机 的 转 速 在 高 速时 可 达10000 r / mi n， 为 了 方 便 对8 位 寄 存 器 的 操 作 ， 所 以 对 当 前 实 际 转 速 作 除 以100 的 操 作 ，得 到 商 代 表 当 前 转 速 ，这 样 以 保 证 当 前 转 速 数 据 在256 范 围 以 内 ，并 增 加 了 一 个 表 示 当 前 转 速余 值 的 数 据 。第 二 部 分提 前 角 延 时 数 据 的 计 算这 部 分 是 按 以 下 流 程 进 行

55、计 算 的 ：提 前 角 数 据 的 计 算 是 通 过 查 表 的 方 式 来 实 现 。 在 程 序 的 开 始 定 义 了 一 个 一 维 数 组 用 于 查 表 ， 因 为 程 序 中 操作 的 当 前 转 速 是 经 过 除 以 1 00 的 处 理 之 后 的 数 据 ，所 以 该 数 组 中 相 邻 两 个 提 前 角 数 据 对 应 的 实 际 转 速 间 隔为1 00 r / mi n。 如 上 所 示 ， 该 数 组 数 据 可 根 据 调 试 结 果 更 改 ， 以 满 足 用 户 需 求 。 根 据 当 前 转 速 计 算 出 查 表 用的 提 前 角 数 据 地 址

56、。 这 样 ， 查 表 就 可 以 得 到 原 始 的 提 前 角 数 据 。 这 里 程 序 借 用 了 1 2 5an 车 型 点 火 器 的 提 前角 数 据 。上 面 取 了 两 个 相 邻 的 原 始 提 前 角 数 据 。 是 为 了 进 行 插 值 计 算 。 这 里 采 用 了 工 程 计 算 中 常 用 的 牛 顿 插 值 法 ，其 特 点 是 函 数 逼 近 。 通 过 有 限 个 已 知 点 ， 可 以 利 用 插 值 法 计 算 出 插 值 ， 得 到 较 为 精 确 的 函 数 曲 线 。 已 知 点越 多 ， 牛 顿 插 值 均 差 的 阶 数 越 高 ， 近 似

57、逼 近 就 越 精 确 。 下 面 对 牛 顿 插 值 公 式 做 个 简 要 介 绍 。如 图 3. 5 所 示 ， y 为x 的 一 维 函 数 ， y2=f( x2 ) ,y1 =f( x1) 。 则 当 x1 x x2 时 ， 函 数y 对 应 当 前x 的 插 值计 算 公 式 为 ：所 以 ， 根 据 前 面 所 取 的 相 邻 两 个 提 前 角 数 据 ， 可 以 计 算 当 前 转 速 对 应 的 提 前 角 插 值 ：广州触摸屏维修http:/ 参考资料： http:/ 式 3. 3这 里 的v1 ， v2 为 处 理 过 后 的 相 邻 当 前 转 速 ， 所 以 有v2

58、 - v1 =1 。 另 外 ， 还 满 足 关 系 ： v1 所 代 表 实 际 转 速 当 前 实 际 转 速 v2 所 代 表 实 际 转 速 ， 所 以 有 ： （ 当 前 实 际 转 速 v1 ） 即 是 当 前 转 速 余 值 。 于 是 ， 最 终 的 计算 公 式 为 ：计 算 出 插 值 后 ， 再 根 据 提 前 角 的 变 化 趋 势 判 断 出 是 正 向 进 角 还 是 反 向 进 角 以 进 行 插 值 的 加 减 运 算 ， 这 样 便完 成 了 利 用 插 值 法 对 点 火 提 前 角 数 据 的 修 正 过 程 。 牛 顿 插 值 法 在 这 里 的 应 用

59、 ， 大 大 地 提 高 了 提 前 角 曲 线 的精 度 ， 使 系 统 点 火 时 刻 更 加 精 确 ， 提 高 了 点 火 器 的 性 能 。得 到 处 理 过 的 提 前 角 数 据 后 ， 根 据 3. 1. 2 介 绍 ， 利 用 公 式3. 1 ， 便 可 计 算 的 出 当 前 转 速 下 的 提 前 角 延 时 数据 了 。这 里 需 要 说 明 一 点 的 是 ， 本 方 案 确 定 的 磁 电 机 触 发 凸 台 角 度 为3 6 ， 而 且 提 前 角 度 也 在 这 个 范 围 内 ， 相 对于8 位 寄 存 器 最 大 存 储 数 据 2 5 5， 其 变 化 范

60、 围 均 较 小 。 所 以 程 序 中 对 凸 台 夹 角 和 提 前 角 都 作 了 除 以0. 1 5的 操 作 （ 36 0. 1 5 =2 4 0 ） ， 以 放 大 角 度 的 变 化 范 围 ， 便 于 更 精 确 的 操 作 。这 样 ， 需 要 将 程 序 中 的 角 度 数 据 做 乘 以0. 1 5 的 操 作 ， 以 还 原 为 实 际 角 度 ， 才 能 将 其 用 来 计 算 提 前 角 延 时 。第 三 部 分点 火 处 理虽 然 连 续 点 火 模 式 的 循 环 中 ，每 一 次 都 会 按 前 面 所 介 绍 的 方 法 计 算 提 前 角 延 时 数 据