ECU、单片机通讯

1、河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 现代汽车在发动机、底盘、传动系统、电系、现代汽车在发动机、底盘、传动系统、电系、安全与舒适等各主要系统的许多装置上都装有安全与舒适等各主要系统的许多装置上都装有电脑。电脑。 电脑能在千分之几秒电脑能在千分之几秒(ms)(ms)内，迅速改变输出信内，迅速改变输出信号，亦即输入信号变化时，电脑几乎是立刻改号，亦即输入信号变化时，电脑几乎是立刻改变输出信号，控制作用非常迅速又精确。变输出信号，控制作用非常迅速又精确。 以以 SAABSAAB汽车为例，其三重电脑发动机处理系汽车为例，其三重电脑发动机处理系统统(TRIONIC)(TRIONIC)，同时控制汽油喷

2、射、点火与涡，同时控制汽油喷射、点火与涡轮增压，采用轮增压，采用3232位电脑，运算速度高达每秒位电脑，运算速度高达每秒200200万次。万次。 汽车电脑控制基础汽车电脑控制基础一、概述一、概述河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 车用电脑车用电脑(Computer)(Computer)多置于仪表板下方，以避多置于仪表板下方，以避免高热、湿气及振动之影响，但也有电脑免高热、湿气及振动之影响，但也有电脑 置置于座椅下、发动机室或行李舱等处。于座椅下、发动机室或行李舱等处。 电脑的名称有许多种，常见的有电脑的名称有许多种，常见的有 1 1、电子控制装置、电子控制装置(Electronic co

3、ntrol unit(Electronic control unit，ECUECU。 2 2、电子控制装置总成、电子控制装置总成(Electronic control (Electronic control assemblyassembly，ECA)ECA)。 3 3信息处理器信息处理器(Processor)(Processor)。 4 4微处理器微处理器(Microprocessor)(Microprocessor)。 5 5逻辑组件逻辑组件(Logic module)(Logic module)。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 目前，在许多汽车发动机上都装用了电子控制系目前，在

4、许多汽车发动机上都装用了电子控制系统。如图所示，它以一个电控单元（统。如图所示，它以一个电控单元（ECU,又称电脑、又称电脑、微机）为控制中心，利用安装在发动机上不同部位的微机）为控制中心，利用安装在发动机上不同部位的传感器，测的各种参数，按照预先设置的程序，精确传感器，测的各种参数，按照预先设置的程序，精确的计算，以求得最佳的动力性、经济性及排放性。的计算，以求得最佳的动力性、经济性及排放性。 电脑控制基本原理电脑控制基本原理河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 现代汽车均使用数个以上电脑，其分类为现代汽车均使用数个以上电脑，其分类为 1 1主电脑主电脑(Main computer)(M

5、ain computer)：大型且功能强大，：大型且功能强大，处理从各小型电脑及传感器送来的资料。处理从各小型电脑及传感器送来的资料。 2 2发动机电脑发动机电脑(Engine computer)(Engine computer)：简称发动机：简称发动机ECUECU，现常称为发动机控制模块，现常称为发动机控制模块(Engine control (Engine control modulemodule，ECM)ECM)，或最新的名称称为动力系统控制模块，或最新的名称称为动力系统控制模块(Powertrain(Powertrain control module control module，PCM

6、)PCM)。 3 3自动变速器电脑自动变速器电脑(Automatic transmission (Automatic transmission computer)computer)：简称：简称AT ECUAT ECU。 4 4防抱死制动电脑防抱死制动电脑(Anti-lock brake computer)(Anti-lock brake computer)：简称简称ABS ECUABS ECU；近代汽车除；近代汽车除ABSABS控制外，配合控制外，配合TCSTCS控制，控制，其其ECUECU合组为一体，称为合组为一体，称为ABSABSTCS ECUTCS ECU；另现代汽车除；另现代汽车除AB

7、SABS控制外，并有控制外，并有TCSTCS、EBDEBD、VSCVSC等合并控制，其统合等合并控制，其统合名称有名称有ESPESP、PSMPSM等。等。 分类分类河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 5 5悬挂系统电脑悬挂系统电脑(Suspension system (Suspension system computer)computer)：控制减振器作用、乘坐软硬度及：控制减振器作用、乘坐软硬度及车高等，现代汽车常称为车高等，现代汽车常称为BCM BCM （Body control Body control Module)Module)。 6 6、空调控制电脑、空调控制电脑(Clima

8、te control (Climate control computer)computer)：控制通风、冷气、暖气等之作用。：控制通风、冷气、暖气等之作用。 7 7仪表电脑仪表电脑(Instrumentation computer)(Instrumentation computer)：控制显示器之作用。控制显示器之作用。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院电脑的构造河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院1、电控单元（、电控单元（ECU)的功能的功能（1）给传感器提供参考电压：有）给传感器提供参考电压：有5V、8V、12V等几种电压。等几种电压。（2）接受信息：接受传感器的信号，将输入信息

9、转变为微机）接受信息：接受传感器的信号，将输入信息转变为微机所能接受的信号。所能接受的信号。（3）存储信息：存储该车型的特征参数，存储运算中的数据，）存储信息：存储该车型的特征参数，存储运算中的数据，存储故障信息。存储故障信息。（4）运算分析：计算输出值，根据信息参数求出执行命令数）运算分析：计算输出值，根据信息参数求出执行命令数值，将输入输出信息与标准值对比，检查出故障。值，将输入输出信息与标准值对比，检查出故障。（5）输出执行命令：把弱信号变为强信号的执行命令，输出）输出执行命令：把弱信号变为强信号的执行命令，输出故障信息。故障信息。二、二、电控单元的功能和组成电控单元的功能和组成河北农大

10、机电工程学院河北农大机电工程学院ECUECUECU河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院2. 工作原理工作原理电控单元包括硬件和软件。硬件包括专用控制微机、输入输出电控单元包括硬件和软件。硬件包括专用控制微机、输入输出接口电路和电子线路，主要是集成电路、电子元件与印制电路接口电路和电子线路，主要是集成电路、电子元件与印制电路板。板。电控单元的微处理机作为中央处理单元，实际上是一个计算中电控单元的微处理机作为中央处理单元，实际上是一个计算中心，处理来自发动机上各传感器的输入信号，随之计算出喷射心，处理来自发动机上各传感器的输入信号，随之计算出喷射时间作为喷油量的计量，计算出闭合角与点火提前角。

11、时间作为喷油量的计量，计算出闭合角与点火提前角。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院3. 微机的组成：微机的组成：（1）中央处理器（）中央处理器（CPU)：它是整个系统的核心。它通过接口：它是整个系统的核心。它通过接口向系统各个部分发出指令，同时又可对系统需要的各个参数进向系统各个部分发出指令，同时又可对系统需要的各个参数进行检测、数据处理、控制运算与逻辑判断。行检测、数据处理、控制运算与逻辑判断。CPU有以下几部分：有以下几部分：1）算术逻辑运算器（）算术逻辑运算器（ALU)：主要用来对输入的数据进行加减：主要用来对输入的数据进行加减乘除等算术运算及与、或、非等逻辑运算。乘除等算术运算及

12、与、或、非等逻辑运算。2）累加器）累加器AKKU: 用于存放算术和逻辑运算的结果。用于存放算术和逻辑运算的结果。3）控制器：用于安置工作流程与工作步骤的节拍，索取指令）控制器：用于安置工作流程与工作步骤的节拍，索取指令与进行译码，调用所需数据与输入输出等。与进行译码，调用所需数据与输入输出等。幻灯片幻灯片河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院（2）程序存储器（）程序存储器（ROM)： ROM是只读存储器。在汽油喷射是只读存储器。在汽油喷射系统的发动机中，系统的发动机中， ROM用来存储一系列控制程序、点火脉谱、用来存储一系列控制程序、点火脉谱、喷油脉谱的特性曲线及特性数据等预定的控制参数。喷

13、油脉谱的特性曲线及特性数据等预定的控制参数。（3）运行数据存储器（）运行数据存储器（RAM）：）： RAM又称读写存储器或随又称读写存储器或随机存储器，在汽油喷射系统中是将各传感器输入的数据信息存机存储器，在汽油喷射系统中是将各传感器输入的数据信息存储起来，直到被微处理机调用，或被以后输入的后续的实际运储起来，直到被微处理机调用，或被以后输入的后续的实际运行数据所代替。行数据所代替。（4）时钟脉冲发生器：产生具有一定频率与宽度的脉冲送入）时钟脉冲发生器：产生具有一定频率与宽度的脉冲送入CPU以对计算机工作过程进行随时控制。以对计算机工作过程进行随时控制。幻灯片幻灯片 河北农大机电工程学院河北农

14、大机电工程学院（5）输入与输出接口（）输入与输出接口（I/O）：是微机与被控对象进行信息交）：是微机与被控对象进行信息交换的纽带。起着数据缓冲、时序匹配等多种功能。换的纽带。起着数据缓冲、时序匹配等多种功能。（6）总线：它有数据总线、地址总线、与控制总线共三根总）总线：它有数据总线、地址总线、与控制总线共三根总线。线。 1)数据总线：主要用于传送数据与指令。数据总线：主要用于传送数据与指令。 2）地址总线：用于传送地址码。）地址总线：用于传送地址码。 3）控制总线：微机系统中其它器件也都要接到控制总线上，）控制总线：微机系统中其它器件也都要接到控制总线上，其中其中CPU可通过控制总线随时掌握各

15、个器件的状态，并根据需可通过控制总线随时掌握各个器件的状态，并根据需要随时向有关的器件发出控制指令。要随时向有关的器件发出控制指令。幻灯片幻灯片 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院在微机控制系统中，除了微机之外，还需一定的外围设备，在微机控制系统中，除了微机之外，还需一定的外围设备，由此组成输入级与输出级（由此组成输入级与输出级（图图1-2）。）。1. 输入级：输入级：其作用是将系统中各传感器检测到的信号经过其作用是将系统中各传感器检测到的信号经过I/O接口送入微机，完成在发动机运行过程中对其工况状接口送入微机，完成在发动机运行过程中对其工况状态的

16、实时检测。在控制过程中，需要区别输入的是模拟信态的实时检测。在控制过程中，需要区别输入的是模拟信号还是数字信号。号还是数字信号。 （1）模拟信号：包括吸入空气量、空气温度、发动机冷）模拟信号：包括吸入空气量、空气温度、发动机冷却液温度、节气门位置、电源电压等多个信号。在闭环控却液温度、节气门位置、电源电压等多个信号。在闭环控制系统中还有来自氧传感器的电压信号。制系统中还有来自氧传感器的电压信号。 (2) 数字信号：主要是来自转速传感器的转速信号与上数字信号：主要是来自转速传感器的转速信号与上止点参考信号，它们都是脉冲信号。止点参考信号，它们都是脉冲信号。三、三、微机的输入级与输出级微机的输入级

17、与输出级河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 传感器依其构造及作用可分为传感器依其构造及作用可分为 可变电阻式传感器：当温度、压力等产可变电阻式传感器：当温度、压力等产生变化时，传感器内可变电阻的电阻值也随之生变化时，传感器内可变电阻的电阻值也随之变化。变化。 电位计式传感器：类似一个可变电阻器，电位计式传感器：类似一个可变电阻器，由零件的移动而改变其电阻，将不同电压信号由零件的移动而改变其电阻，将不同电压信号送给电脑。送给电脑。 磁电式磁电式(Magnetic type)(Magnetic type)传感器：利用零件传感器：利用零件的转动，感应电流以产生电压信号给电脑，以的转动，感应电流

18、以产生电压信号给电脑，以测定发动机转速。测定发动机转速。 开关式开关式(Switching type)(Switching type)传感器：由传感器传感器：由传感器内电路的接通或切断将信号送给电脑。内电路的接通或切断将信号送给电脑。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 电压发生器式电压发生器式(Voltage generator type)(Voltage generator type)传传感器：由传感器本身产生电压信号送给电脑。感器：由传感器本身产生电压信号送给电脑。 另外传感器依其作用也可分为另外传感器依其作用也可分为 主动式传感器主动式传感器(Active sensor)(Act

19、ive sensor)：即传感：即传感器本身可产生电压信号给电脑，如氧传感器、器本身可产生电压信号给电脑，如氧传感器、爆震传感器、磁电式曲轴位置传感器等均是。爆震传感器、磁电式曲轴位置传感器等均是。 被动式传感器：即传感器本身无法产生电压信被动式传感器：即传感器本身无法产生电压信号，是由电脑提供通常；此电压因传感器内部号，是由电脑提供通常；此电压因传感器内部电阻变化而改变输出值，如水温传感器、空气电阻变化而改变输出值，如水温传感器、空气温度传感器、节气门开度传感器及开关式传感温度传感器、节气门开度传感器及开关式传感器等均是。器等均是。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 2.输出级：输出级

20、：它为微机与喷油器等执行元件之间建立了联系。它为微机与喷油器等执行元件之间建立了联系。它将微机做出的决策指令，转变为控制信号来驱动执行它将微机做出的决策指令，转变为控制信号来驱动执行器进行工作。它起着控制信号的生成与放大的功能。由器进行工作。它起着控制信号的生成与放大的功能。由此输出的有：喷油器驱动信号、点火控制信号、燃油泵此输出的有：喷油器驱动信号、点火控制信号、燃油泵驱动信号等。驱动信号等。 （1）喷油信号的输出：在供油压力不变的情况下，每一）喷油信号的输出：在供油压力不变的情况下，每一活塞在行程的喷油量是通过喷油器开启喷油持续时间，活塞在行程的喷油量是通过喷油器开启喷油持续时间，并由此脉

21、冲信号来控制喷油器工作。并由此脉冲信号来控制喷油器工作。 （2）点火信号的输出：电控单元中的微机在接受转速、）点火信号的输出：电控单元中的微机在接受转速、负荷和不同校正参数的输入之后，就计算出一个合理的负荷和不同校正参数的输入之后，就计算出一个合理的点火提前角。这个角度应该与曲轴的瞬间位置转角同步，点火提前角。这个角度应该与曲轴的瞬间位置转角同步，把它作为点火信号的下降边（即后沿）。同时，微机按把它作为点火信号的下降边（即后沿）。同时，微机按发动机当时的工况数据，查明它所需要的点火闭合角，发动机当时的工况数据，查明它所需要的点火闭合角，作为点火信号的上升边（即前沿）。点火信号的持续期作为点火信

22、号的上升边（即前沿）。点火信号的持续期即相应为闭合时间。即相应为闭合时间。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院（3）燃油泵的控制燃油泵的控制：微机的输出级随发动机运行：微机的输出级随发动机运行工况的不同，控制着电动燃油泵的接通与断开。工况的不同，控制着电动燃油泵的接通与断开。在点火开关打开，而发动机不运转时，燃油泵在点火开关打开，而发动机不运转时，燃油泵继电器在电脑控制下中断对燃油泵供电，使其继电器在电脑控制下中断对燃油泵供电，使其停止供油。有的车型在空气流量计中装有微动停止供油。有的车型在空气流量计中装有微动触点，流量板打开油泵就通电，流量板不打开触点，流量板打开油泵就通电，流量板不打

23、开油泵就不通电，使发动机不运转而点火开关打油泵就不通电，使发动机不运转而点火开关打开时，油泵不工作。开时，油泵不工作。（4）其他输出：如对用于调节怠速转速的怠速通）其他输出：如对用于调节怠速转速的怠速通道进行控制。当需要时，此微机控制系统还可道进行控制。当需要时，此微机控制系统还可进一步扩展输出级，以获得更多应用。进一步扩展输出级，以获得更多应用。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 电脑控制各执行器电脑控制各执行器 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 电流流入电磁线圈产生磁力，使活塞或柱塞移电流流入电磁线圈产生磁力，使活塞或柱塞移动，以打开或关闭阀门，使用最多。如图所示，动，以打开

24、或关闭阀门，使用最多。如图所示，为车门锁使用电磁阀式执行器的作用，车速传为车门锁使用电磁阀式执行器的作用，车速传感器将信号送给电脑，达一定速度时，电脑控感器将信号送给电脑，达一定速度时，电脑控制使车门锁执行器线圈搭铁，电流流入线圈，制使车门锁执行器线圈搭铁，电流流入线圈，磁力使柱塞下移，将车门锁住钮下拉锁住车门。磁力使柱塞下移，将车门锁住钮下拉锁住车门。如图所示为使用电磁阀，控制空气控制阀的开如图所示为使用电磁阀，控制空气控制阀的开度，改变旁通空气量，以调节发动机怠速。度，改变旁通空气量，以调节发动机怠速。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 执行器依其构造及作用可分为：执行器依其构造及

25、作用可分为： 电磁阀式电磁阀式河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 电磁阀式执行器的作用电磁阀式执行器的作用( (二二) ) 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 伺服电机式：电脑控制电机电路的搭铁，使伺服电机式：电脑控制电机电路的搭铁，使电机电机ONON、OFFOFF或可逆式回转，以控制零件、阀或可逆式回转，以控制零件、阀门的转动或移动。如图所示怠速电机的柱塞移门的转动或移动。如图所示怠速电机的柱塞移动，以改变节气门的开度。当电枢旋转时，电动，以改变节气门的开度。当电枢旋转时，电脑控制可使其随时停在任一位置，以精确控制脑控制可使其随时停在任一位置，以精确控制阀门的开度；常用来控制旁通

26、空气量，以改变阀门的开度；常用来控制旁通空气量，以改变发动机怠速。发动机怠速。 继电器式继电器式(Relay type)(Relay type)：当控制的零件需：当控制的零件需要大电流时，继电器是一种很适用的电器。电要大电流时，继电器是一种很适用的电器。电脑控制继电器的线圈搭铁，使大量电流通过，脑控制继电器的线圈搭铁，使大量电流通过，以使控制零件产生作用。如图所示，当电脑传以使控制零件产生作用。如图所示，当电脑传感冷却风扇需要转动时，电脑使继电器线圈搭感冷却风扇需要转动时，电脑使继电器线圈搭铁，继电器内触点闭合，大量电流流过触点送铁，继电器内触点闭合，大量电流流过触点送给冷却风扇电机。给冷却风

27、扇电机。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 伺服电机式执行器的作用(一)河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 伺服电机式执行器的作用(二)河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 继电器式执行器的作用继电器式执行器的作用河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院微机系统软件微机系统软件 软件在控制系统中起着控制决策的作用，它软件在控制系统中起着控制决策的作用，它还可完成硬件的某些功能，因此微机软件的设还可完成硬件的某些功能，因此微机软件的设置是必不可少的。软件包括各种控制程序、喷置是必不可少的。软件包括各种控制程序、喷油量脉谱、点火角脉谱的数据及一些工况修正油量脉谱、点火角脉谱的数据

28、及一些工况修正参数的数据存储等。另外，控制软件中还包括参数的数据存储等。另外，控制软件中还包括转速与负荷的处理程序，中断处理程序及查表转速与负荷的处理程序，中断处理程序及查表程序等。程序等。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院单片机基础单片机基础 微机系统：由硬件、软件系统组成。硬件包括运算器、微机系统：由硬件、软件系统组成。硬件包括运算器、控制器、存储器、输入输出设备，软件包括系统软件控制器、存储器、输入输出设备，软件包括系统软件和应用软件。和应用软件。 硬件：运算器、控制器、存储器、输入硬件：运算器、控制器、存储器、输入/ /输出设备。输出设备。 软件：系统中各类程序及文件。软件：系统

29、中各类程序及文件。 CPUCPU：中央处理器，硬件的核心部件。由运算器、控制：中央处理器，硬件的核心部件。由运算器、控制器、中断部件等构成。器、中断部件等构成。 外设：包括输入输出设备和外部存储器。外设：包括输入输出设备和外部存储器。 一、计算机系统组成一、计算机系统组成河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 机器语言；用二进制代码表示，能够被计算机机器语言；用二进制代码表示，能够被计算机识别和执行的语言。识别和执行的语言。 存储容量：指存储器可容纳的二进制数信息量。存储容量：指存储器可容纳的二进制数信息量。（字（字* *位）位） 计算机字：在计算机中，一组二进制数码作为计算机字：在计算机中

30、，一组二进制数码作为一个整体来运算或处理，称为一个计算机字。一个整体来运算或处理，称为一个计算机字。 字长：计算机每个字包含的二进制位数称为字字长：计算机每个字包含的二进制位数称为字长（长（word length),word length),表示计算机精度（表示计算机精度（4 4，8 8，1616，3232，6464） 字节（字节（byte)byte)：8 8位二进制数为一个字节。位二进制数为一个字节。 1k=21k=21010=1024=1024字节字节 1M=21M=22020=1024K 1G=2=1024K 1G=23030=1024M=1024M河北农大机电工程学院河北农大机电工程学

31、院 定义：结构上将定义：结构上将CPUCPU、RAMRAM、ROMROM、I/OI/O接口电路定时器接口电路定时器集成在集成在一块芯片一块芯片上的微型计算机。上的微型计算机。 发展三阶段：发展三阶段： 1 1、初级（、初级（7070年代）年代）Intel MCS-48Intel MCS-48系列，系列， 简单场合应用简单场合应用 2 2、高性能单片机（、高性能单片机（8080年代年代） MCS-51MCS-51，8 8位位 MCS-96MCS-96，1616位位 CPUCPU功能增强，存储器容量加大，功能增强，存储器容量加大，I/OI/O品种增多品种增多 3 3、高速发展阶段（、高速发展阶段（

32、9090年代至今年代至今） 性价比提高，品种增加，市场竞争激烈，多层次。性价比提高，品种增加，市场竞争激烈，多层次。二、单片机概述二、单片机概述(single chip microcomputer)(single chip microcomputer)河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 发展趋势及应用发展趋势及应用 1 1、趋势、趋势 高性能；上千种型号、多层次多规格；高档化、高性能；上千种型号、多层次多规格；高档化、小型化。小型化。 2 2、应用、应用 （1 1）单片机特别适用于机电一体化智能产品：日）单片机特别适用于机电一体化智能产品：日常生活用含单片机的电器产品（电子称、银行记常生

33、活用含单片机的电器产品（电子称、银行记息电脑、电脑缝纫机、录音机、治疗仪、高级玩息电脑、电脑缝纫机、录音机、治疗仪、高级玩具、电视、冰箱、洗衣机、照相机、录象机）；具、电视、冰箱、洗衣机、照相机、录象机）； 计算机外设（微型打印机、软盘驱动器、许多键计算机外设（微型打印机、软盘驱动器、许多键盘、显示器）；智能化的仪器仪表。盘、显示器）；智能化的仪器仪表。 （2 2）单片机用于工业测控：实时控制）单片机用于工业测控：实时控制 （3 3）计算机网络与通信技术）计算机网络与通信技术河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 单片机的结构单片机的结构 特点：特点： 1 1、片内存储容量较小，一般、片内存

34、储容量较小，一般ROMROM小于小于48K48K，RAMRAM小于小于256256字节。可以根据需要在外部扩展字节。可以根据需要在外部扩展。 2 2、ROMROM与与RAMRAM严格分工。严格分工。 3 3、有很强的位处理功能和丰富的条件分支转、有很强的位处理功能和丰富的条件分支转移逻辑。移逻辑。 4 4、一般片内无系统软件，只放置用户的应用、一般片内无系统软件，只放置用户的应用程序。程序。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院第五章、单片机基础河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院第五章、单片机基础河北农大机

35、电工程学院河北农大机电工程学院零件配置图零件配置图放大器放大器模拟模拟/数字数字转换器转换器三、三、电脑内主要部件及其作用电脑内主要部件及其作用河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院主存储器：大量存储单元，用以存储大量二进制代码提供运算，主存储器：大量存储单元，用以存储大量二进制代码提供运算，存放程序和数据。存放程序和数据。 存储器存储器河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 存储器有四种，存储器有四种，RAMRAM、ROMROM、PROMPROM及及KAMKAM，如图，资料从，如图，资料从传感器来，经输入转换器成为数字信号；当资料从一传感器来，经输入转换器成为数字信号；当资料从一处送至另

36、一处时，由定时器做调节；微处理器能从存处送至另一处时，由定时器做调节；微处理器能从存储器读取或写入资料，并利用逻辑门以决定输出，其储器读取或写入资料，并利用逻辑门以决定输出，其结果送至输出转换器，或直接送给执行器。结果送至输出转换器，或直接送给执行器。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 存储器存储器RAMRAM、ROM/EPROMROM/EPROM 按读写方式上分：随机读按读写方式上分：随机读/ /写存储器写存储器RAMRAM（Random Access Memory)Random Access Memory)和只读存储器和只读存储器ROMROM（Read Only Memory)Re

37、ad Only Memory) RAMRAM可以多次写入读出，每次新写入内容覆盖可以多次写入读出，每次新写入内容覆盖原内容，用于数据存储器；原内容，用于数据存储器；ROMROM信息一旦写入，信息一旦写入，不能随机修改，用于存放指令和常数。不能随机修改，用于存放指令和常数。 ROMROM分二种：掩膜分二种：掩膜ROMROM（一旦出厂，不可改写）；（一旦出厂，不可改写）；可编程可编程ROMROM（EPROMEPROM，紫外线可擦除，电可编程；，紫外线可擦除，电可编程；EEPROMEEPROM，电可擦除，电可编程）。，电可擦除，电可编程）。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院

38、河北农大机电工程学院即随机存取存储器，为暂时储存资料的存储器芯片。当微即随机存取存储器，为暂时储存资料的存储器芯片。当微处理器需要时，可从中读取资料以做计算，并可将资料写处理器需要时，可从中读取资料以做计算，并可将资料写入入RAMRAM暂时储存，可说是微处理器的暂时储存，可说是微处理器的“笔记簿笔记簿”，用以记，用以记录输入及输出的资料，例如故障码就是储存在其中。当蓄录输入及输出的资料，例如故障码就是储存在其中。当蓄电池接头拆开时，电池接头拆开时，RAMRAM内的资料均消除。内的资料均消除。RAM(Random access memory)RAM(Random access memory)即只

39、读存储器，可永久储存资料，即使将蓄电池接头拆开，即只读存储器，可永久储存资料，即使将蓄电池接头拆开， ROMROM内的资料也不会消除。内的资料也不会消除。ROMROM内有基准表及寻查表，基准内有基准表及寻查表，基准表具有与车辆有关的一般资料，而寻查表具有车辆如何在表具有与车辆有关的一般资料，而寻查表具有车辆如何在理想状况下运转的标准资料。微处理器利用理想状况下运转的标准资料。微处理器利用ROMROM，以找出发，以找出发动机是否正常运转，从动机是否正常运转，从ROMROM读取资料，与传感器输入的资料读取资料，与传感器输入的资料比较，经计算后修正以改善车辆性能。比较，经计算后修正以改善车辆性能。R

40、OM(Read only memory)ROM(Read only memory)河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院可编程只读存储器，微处理器能从可编程只读存储器，微处理器能从PROMPROM读取资料，但不能写入资料。读取资料，但不能写入资料。PROMPROM如如ROMROM般为可永久储存资料的存储器芯片，但其内部资料较特般为可永久储存资料的存储器芯片，但其内部资料较特殊，为发动机缸数、气门尺寸、压缩比、燃油系统形式，变速器换殊，为发动机缸数、气门尺寸、压缩比、燃油系统形式，变速器换档点、传动比等，以及车重、选用配备与其他相关资料。因此相同档点、传动比等，以及车重、选用配备与其他相关资料

41、。因此相同形式的车子，依配备不同，使用的形式的车子，依配备不同，使用的PROMPROM会完全不相同，如手动档车会完全不相同，如手动档车与自动档车的与自动档车的PROMPROM就不相同。就不相同。 PROMPROM可从大多数的电脑上拆下，如图，当更换电脑时，将可从大多数的电脑上拆下，如图，当更换电脑时，将PROMPROM芯片拆芯片拆下，装到新电脑上。下，装到新电脑上。PROMPROM从电脑上拆从电脑上拆，下，下其内部资料不会消其内部资料不会消除。除。PROM(Programmable read only mcmory)PROM(Programmable read only mcmory)河北农大

42、机电工程学院河北农大机电工程学院保持作用的存储器，保持作用的存储器，KAMKAM可暂时储存资料，微处理器能从可暂时储存资料，微处理器能从KAMKAM读取或读取或写入资料。当点火开关写入资料。当点火开关OFFOFF时，资料仍保存在时，资料仍保存在KAMKAM内，但当电源接头内，但当电源接头拆开时，拆开时，KAMKAM内的资料会消除。内的资料会消除。 KAMKAM使电脑具有辨识能力，当系统中传感器磨耗或损坏，从传感器使电脑具有辨识能力，当系统中传感器磨耗或损坏，从传感器送出不正常信号时，送出不正常信号时，KAMKAM使电脑仍能维持车辆正常的性能，使电脑仍能维持车辆正常的性能，KAMKAM甚至甚至能

43、不理会错误的输入信号，以保持驾驶性能。例如当氧传感器表面能不理会错误的输入信号，以保持驾驶性能。例如当氧传感器表面积炭而送出不正确信号时，积炭而送出不正确信号时， KAMKAM发觉后会送出正确的输出信号给喷发觉后会送出正确的输出信号给喷油器，以维持可接受之空燃比。油器，以维持可接受之空燃比。 当损坏的传感器、执行器或其他零件被更换时，车辆的作用可当损坏的传感器、执行器或其他零件被更换时，车辆的作用可能会发生发动机快怠速或动力输出不良等现象，必须行驶约能会发生发动机快怠速或动力输出不良等现象，必须行驶约6 68km8km，让让KAM“KAM“学习学习”新装上的传感器，以修正原来错误的输入信号，将

44、新装上的传感器，以修正原来错误的输入信号，将KAMKAM内的资料更新为良好传感器之资料，并使发动机性能回复正常。内的资料更新为良好传感器之资料，并使发动机性能回复正常。 KAM(Keep alive memory)KAM(Keep alive memory)河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 运算器：包括运算器：包括ALUALU(ALU-(ALU-Arithmetic Arithmetic Logic Unit)Logic Unit)、累加器累加器A A、寄、寄存器组等，进存器组等，进行算术和逻辑行算术和逻辑运算的部件。运算的部件。运算器运算器河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院控制

45、器控制器（Control Unit)Control Unit)：指挥中心，根据指令产生命令，指挥整：指挥中心，根据指令产生命令，指挥整个机器自动工作。包括程序计数器、指令寄存器、指令译码器、个机器自动工作。包括程序计数器、指令寄存器、指令译码器、控制逻辑部件等。控制逻辑部件等。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 总线：计算机中各个功能部件之间传送信息的总线：计算机中各个功能部件之间传送信息的公用通道，是连接各功能部件并为之服务的一公用通道，是连接各功能部件并为之服务的一组信息传递总线。地址总线（组信息传递总线。地址总线（ABAB）、数据总线）、数据总线（DBDB）、控制总线（）、控制总线

46、（CBCB）。）。 接口：外部设备和接口：外部设备和CPUCPU连接的电路。连接的电路。总线总线河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 (1)(1)参考电压调节器：提供较低的电压给电脑及传感器，参考电压调节器：提供较低的电压给电脑及传感器，常见电压值为常见电压值为5V5V。 (2)(2)放大器：提高输入信号的电压与电流，以供电脑使放大器：提高输入信号的电压与电流，以供电脑使用。用。 (4)(4)微处理器微处理器(Microprocessor)(Microprocessor)：系系IcIc芯片，替电脑做芯片，替电脑做计算和决策。计算和决策。 (5)(5)存储器存储器(Memory)(Memor

47、y)：系：系ICIC芯片，替微电脑储存资料。芯片，替微电脑储存资料。 (6)(6)时钟时钟(Clock)(Clock)：又称定时器：又称定时器(Timer)(Timer)，ICIC装置产生装置产生一定的脉冲频率，以调谐电脑内的作用。一定的脉冲频率，以调谐电脑内的作用。 各主要零件的基本功能各主要零件的基本功能河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 (7)(7)输出驱动器输出驱动器(Output drivers(Output drivers，) )：功率晶：功率晶体管体管(Power transistors)(Power transistors)提高电流，使执行提高电流，使执行器作用。器作用。

48、 (8)(8)印刷电路板印刷电路板(Circuit board)(Circuit board)：连接各零：连接各零件及保持定位。件及保持定位。 (9)(9)插座：与传感器、执行器及其他电脑连插座：与传感器、执行器及其他电脑连接。接。 (10)(10)外壳：金属外壳以保护各电子零件。外壳：金属外壳以保护各电子零件。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院提供较低的电压给电脑内的电子零件及一些被动式传感提供较低的电压给电脑内的电子零件及一些被动式传感器，此电压必须非常稳定。如图所示，器，此电压必须非常稳定。如图所示，5V5V的参考电压的参考电压送给热敏电阻式传感器，传感器内电阻的变化，使传送给热敏

49、电阻式传感器，传感器内电阻的变化，使传感器输出电压发生变化。感器输出电压发生变化。 参考电压送给热敏电阻式传感器的作用参考电压送给热敏电阻式传感器的作用参考电压调节器参考电压调节器河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 增强送入电脑内变化之信号，例如氧传感器，产生低增强送入电脑内变化之信号，例如氧传感器，产生低于于1 V1 V的电压，同时有微量电流流动，此种信号在送至的电压，同时有微量电流流动，此种信号在送至微处理器之前，必须先放大，放大作用是由电脑内放微处理器之前，必须先放大，放大作用是由电脑内放大器芯片的放大电路完成，放大后的信号，使电脑易大器芯片的放大电路完成，放大后的信号，使电脑易于

50、判读处理，如图所示。于判读处理，如图所示。 放大器放大器河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院模拟电压信号模拟电压信号(Analog voltage signals)(Analog voltage signals) (a) (a)模拟电压信号在一定范围内做连续的变化，汽油模拟电压信号在一定范围内做连续的变化，汽油喷射发动机的电脑控制系统，大多数的传感器始是产喷射发动机的电脑控制系统，大多数的传感器始是产生模拟电压信号。生模拟电压信号。 (1)(1)例如使用变阻器来控制例如使用变阻器来控制5V5V灯泡的亮或暗，为模拟灯泡的亮或暗，为模拟电压的例子。变阻器电压低时，小量电流流过灯泡，电压的例子。

51、变阻器电压低时，小量电流流过灯泡，灯泡亮度暗淡，相当于送出弱信号；当变阻器电压高灯泡亮度暗淡，相当于送出弱信号；当变阻器电压高时，大量电流流过灯泡，灯泡亮度明亮，相当于送出时，大量电流流过灯泡，灯泡亮度明亮，相当于送出强信号。强信号。 转换器转换器河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 数字电压信号数字电压信号(Digital voltage signals)一个普通的一个普通的ONOFF开关与开关与5V灯泡连接，当开关灯泡连接，当开关OFF不亮；当开关不亮；当开关ON时，时，5V电压送至灯泡，灯泡点亮。由开关送出的电压送至灯泡，灯泡点亮。由开关送出的信号为信号为0V或或5V ，使电压信号为

52、低或高。此种电压信号，使电压信号为低或高。此种电压信号如同数字信号，当开关迅速如同数字信号，当开关迅速ON、OFF时，矩形波时，矩形波(Square wave)数字信号从开关送至灯泡。数字信号从开关送至灯泡。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院(b)(b)汽车电脑中的微处理汽车电脑中的微处理器能在每秒钟内产生器能在每秒钟内产生脉冲式数字电压信号，脉冲式数字电压信号，用来控制各种执行器用来控制各种执行器的作用。微处理器能的作用。微处理器能改变改变ONON、OFFOFF时间的长时间的长短，以达精确控制之短，以达精确控制之目的，目的，ONON时间之宽度，时间之宽度，称为脉冲宽度。称为脉冲宽度。

53、 (c)(c)在低数字信号处指定一个在低数字信号处指定一个值为值为0 0，而在高数字信号处指，而在高数字信号处指定另一个值为定另一个值为1 1，即称为二进，即称为二进制码信号，如图。汽车的电制码信号，如图。汽车的电脑系统，信息系以二进制码脑系统，信息系以二进制码形式的数字信号传送。形式的数字信号传送。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 (1)A(1)AD D转换器用以处理传感器输入的资料，使能被转换器用以处理传感器输入的资料，使能被电脑所使用。因大部分的传感器是产生模拟信号电脑所使用。因大部分的传感器是产生模拟信号(Analog signal)(Analog signal)，为一种逐渐升

54、高或降低之电压信号，为一种逐渐升高或降低之电压信号，A AD D转换器将模拟信号转换为转换器将模拟信号转换为O O或或1 1，OFFOFF或或ONON，瞬间变，瞬间变化的数字信号化的数字信号(Digital signal)(Digital signal)，使成为微处理器能，使成为微处理器能了解并处理的资料，如图。了解并处理的资料，如图。 放大器放大器A AD D转换器转换器A AD D转换器转换器河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 其作用为其作用为A AD D转换器连续扫瞄输入的模拟信号，如节转换器连续扫瞄输入的模拟信号，如节气门位置传感器气门位置传感器(TPS)(TPS)产生的电压，在

55、节气门全关时为产生的电压，在节气门全关时为O O2V2V，部分打开时为，部分打开时为2 24V4V，全开时为，全开时为4 45V5V，因此，因此A AD D转换器将转换器将TPSTPS的电压值，的电压值，O O2V2V指定为数字指定为数字1 1，2 24V4V指定为数字指定为数字2 2，4 45V5V指定为数字指定为数字3 3，依不同电压值指定，依不同电压值指定其数字，再将数字转换为二进制码的数字信号，如图其数字，再将数字转换为二进制码的数字信号，如图河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 将数字信号转换成模将数字信号转换成模拟信号，使执行器产拟信号，使执行器产生作用。但电脑送出生作用。但电

56、脑送出的数字信号，有些不的数字信号，有些不转换成模拟信号，而转换成模拟信号，而是以数字信号直接使是以数字信号直接使执行器产生作用，如执行器产生作用，如图为磁电式曲轴位置图为磁电式曲轴位置传感器，当转速慢时，传感器，当转速慢时，模拟电压信号低，经模拟电压信号低，经电脑后，数字电压信电脑后，数字电压信号短，喷油少；反之号短，喷油少；反之数字电压信号长，喷数字电压信号长，喷油多。油多。 输出转换器输出转换器河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 电脑内的微处理器，系用以计算并做决定之芯片，电脑内的微处理器，系用以计算并做决定之芯片，可说是电脑内的可说是电脑内的“大脑大脑”。内含大量微小之晶体管与。

57、内含大量微小之晶体管与二极管，晶体管如同电子开关，进行二极管，晶体管如同电子开关，进行ONONOFFOFF之作用，之作用，晶体管等零件刻在小如指尖之晶体管等零件刻在小如指尖之IC(IntegratedIC(Integrated circuit circuit，集成电路集成电路) )上。上。 微处理器并与各种存储器芯片配合，存储器内储微处理器并与各种存储器芯片配合，存储器内储存资料，让微处理器能从存储器中取资料，同时将新存资料，让微处理器能从存储器中取资料，同时将新资料写入存储器，并帮助微处理器做成各种决定。资料写入存储器，并帮助微处理器做成各种决定。 以空燃比控制为例，依发动机及车辆的作用状况

58、，以空燃比控制为例，依发动机及车辆的作用状况，各传感器将信号送给电脑，微处王器从存储器读取理各传感器将信号送给电脑，微处王器从存储器读取理想的空燃比资料，与传感器送入的资料相比较，微处想的空燃比资料，与传感器送入的资料相比较，微处理器会做出决定，理器会做出决定， 微处理器河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 电脑内的输出驱动器是由许多晶体管组成，微处电脑内的输出驱动器是由许多晶体管组成，微处理器使输出驱动器作用，以依序控制各种执行器，如理器使输出驱动器作用，以依序控制各种执行器，如电磁线圈、继电器及显示器等之作甩，如图所示。例电磁线圈、继电器及显示器等之作甩，如图所示。例如每一缸喷油器内都

59、有一组电磁线圈，当微处理器通如每一缸喷油器内都有一组电磁线圈，当微处理器通知输出驱动器使电磁线圈作用时，输出驱动器使喷油知输出驱动器使电磁线圈作用时，输出驱动器使喷油器电磁线圈线路搭铁，喷油器针阀因吸力打开而喷油，器电磁线圈线路搭铁，喷油器针阀因吸力打开而喷油，直至搭铁中断时才停止。直至搭铁中断时才停止。 另外如电脑控制冷却风扇电路也是一样，当输另外如电脑控制冷却风扇电路也是一样，当输出驱动器使电路中继电器的线圈搭铁时，继电器内触出驱动器使电路中继电器的线圈搭铁时，继电器内触点因吸力而闭合，电流从蓄电池经触点送给冷却风扇点因吸力而闭合，电流从蓄电池经触点送给冷却风扇电机；当输出驱动器中断线圈的

60、搭铁时，继电器内触电机；当输出驱动器中断线圈的搭铁时，继电器内触点打开，冷却风扇电机停止转动。点打开，冷却风扇电机停止转动。 输出驱动器河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院网络的基本拓扑结构网络的基本拓扑结构 一、网状网一、网状网多个节点或用户之间互连而成的通信多个节点或用户之间互连而成的通信网称为网状网，也叫直接互连网（完全网称为网状网，也叫直接互连网（完全或部分互连网），如图或部分互连网），如图2.3（a）所示。）所示。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 (a) 网状网 (b) 星型网 (c) 复合型网 (d) 环型网 (e) 总线型网 河