一种基于单片机的汽车电子点火系统的设计

1、一种基于单片机的汽车电子点火系统的设计随着汽车工业的不断进展，能源危机以及汽车尾气对大气环境造成的污染日趋严峻。而发动机点火时刻的精确控制在提高汽车整体性能的同时，有效地缓解了这一情况。与传统的机械调整式点火时刻控制系统相比，基于微控制器的式控制系统具有准时性好、精确度高、控制灵便等优点。为此，从发动机点火控制系统的控制策略动身，设计了一种能提高发动机点火控制精度的新型电子点火控制装置。1 系统工作原理发动机点火时刻是通过控制点火提前角(即点火时活塞位置到上止点曲轴转过的角度)来实现的。影响火花塞点火时刻的因素主要有发动机转速、负荷大小、发动机冷却水温度以及发动机缸体爆震等。囫囵点火系统硬件主

2、要由及信号调理电路、ad转换器、电控单元、点火电路、电源及火花塞等部分组成。系统原理框图1所示。各传感器的输出信号经相应调理电路调理、ad转换器转换后，送入。单片机依据一定的控制策略、算法对输入信号运算处理，依据运算结果，在合适时刻给出控制信号。控制信号经驱动电路后，控制点火控制电路工作，通过火花塞终于实现发动机点火。2 系统硬件设计2.1 传感器及其调理电路主要包括转速传感器、水温传感器、爆震传感器和节气门开度传感器及其相应调理电路。2.1.1 转速传感器及其调理电路采纳光电式转速传感器，其作用是测量发动机转速和曲轴转角位置。传感器输出信号经调理电路整形、放大后号送入单片机外部计数器t0(p

3、3.4)引脚上，由单片机在一定时光内对其计数便可测量其转速和曲轴位置。2.1.2 水温传感器及其调理电路采纳集成max6611测量发动机冷却水温度。单片机依据水温信号对点火提前角作相应调节：当水温低时增大点火提前角，而水温高时减小点火提前角。传感器输出信号经双向限幅和rc滤波电路调理后接到0809的信道0上。2.1.3 爆震传感器及其调理电路采纳安装在发动机缸体上的压电加速度传感器来测量发动机爆震信号，并依据是否发生爆震而对点火提前角作相应调节。传感器输出信号经两级滤波电路调理后接到adc0809的信道1上。2.1.4 节气门开度传感器调理电路发动机的负荷的测量是通过线性输出型模拟式节气门传感

4、器(tps)来实现的。传感器输出信号经双向限幅滤波调理电路后接到adc0809的信道2上。2.2 电控单元及ad转化电路设计本系统以at89c20作为控制器。ad转化器采纳adc0809对前端输入信号举行模数转换。系统中需要举行ad转换的信号有水温信号、节气门开度信号和爆震信号。单片机与ad转换器的接口电路2所示。由adda，addb和addc挑选转化信道，信道0输入温度信号、信道1输入爆震信号、信道2输入节气门开度信号，转化后的信号通过p1口输入到单片机内部。其中at89c2051的p3.4(t0)对曲轴转速信号计数，确定转速和曲轴位置。通过p3.5输出点火控制信号。2.3 点火控制电路设计

5、点火电路的作用是产生火花塞点火所需的高压。其输入是来自单片机p3.5引脚的点火控制信号，输出端接到火花塞上。电路3所示。单片机的p3.5输出高电平常，t1和t2都截止，12 v通过r4和l1对c7充电。当单片机p3.5输出低电平常(发出点火控制信号)，t1，t2导通，则c7两端的电压立刻变位低电平(即c7快速放电)，从而使流过l1的突变，l2两端产生点火高压。其中d1起庇护t2的作用。2.4 电源电路设计在汽车系统中普通只提供12 v的直流电压，而芯片大都需要5 v的电压。本系统采纳集成芯片w78l05设计了12 v到5 v的dc-dc转换电路。3 系统软件设计系统软件主要由主程序及延时子程序

6、、计算基本点火提前角子程序、计数t0中断服务子程序、ad转化子程序、点火提前角修正子程序和点火子程序组成。本系统采纳汇编语言编写了源程序。3.1 主程序系统上电后，首先举行系统初始化(包括单片机的初始化，adc0809的初始化，计数器t0的初始化)，接着猎取转速信号确定基本点火提前角，再举行ad转化采集水温、爆震和节气门开度信号，对采集的信号举行运算处理，最后等待点火时刻的到来并发出点火控制信号实现系统点火。3.2 计算基本点火提前角子程序本系统的基本点火提前角由转速信号确定，采纳查表法确定基本点火提前角。首先建立两个数据表，一为转速表v(v0，v1，v2，v i，v i+1，)和基本点火提前

7、角表。两表中的元素个数相等，且都以升序排序。vi对应的基本点火提前为基本点火提前角表中的第i个元素。为了削减查找的次数，设计时采纳了二分法对转速表举行检索。3.3 水温对点火提前角修正子程序水温对点火提前角举行双重修正，即暖机修正和过热修正。当水箱温度过低，应加大点火提前角，即举行暖机修正。当发动机水箱温度过高，应减小点火提前角，即举行过热修正。本设计中水温对点火提前角修正也采纳查表法，建立2个修正表：过热修正表(升序表)和暖机修正表(降序表)。按照阅历水温对点火提前角最大修正5°，采纳挺直查找法。首先确定对点火提前角零修正的水温t，测得的水温t大于t则查找过热修正表举行过热修正，否则查找暖机修正表举行暖机修正。3.4 爆震信号对点火提前角修正子程序系统对点火提前角修正是为了使发动机始终临近爆震临界状态，即处于一种“临界控制”方式，使发动机既临近爆震区又不进入爆震区，此时缸内燃烧的热效率最高。测到有爆震信号点火提前角增强2°，测得无爆震信号时点火提前角减小2°。设临界状态对应的爆震信号为f，当测得的爆震信号f大于f