车辆电子控制系统－控制器ECU

1、车辆电子控制系统控制器ECU收集信息的传感器 信息处理器(ECU)控制部件的执行器输入输出 3.3.3 单片机式电子控制器外围电路3.3.3 单片机式电子控制器外围电路1. 单片机引脚功能分类单片机是在时钟脉冲的控制下按一定的节拍有序工作的。所以，时钟电路是为整个控制系统提供工作时序的一个非常重要的部分。(1) 时钟(2) 复位系统开始工作之前所处的状态，或在系统出现故障后重新加载程序的过程。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路为整个系统供电。(3) 电源(4) 信号采集与处理位移量、频率量、开关量的采集与处理。(5) 通讯信号传输、故障诊断、人机交互。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路

2、(6) 监视防止车内电控系统失控。(7) 驱动控制执行器动作。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路1. 时钟信号电路单片机是在时钟脉冲的控制下按一定的节拍有序工作的。所以，时钟电路是为整个控制系统提供工作时序的一个非常重要的部分。(1) 概述3.3.3 单片机式电子控制器外围电路(2) 产生时钟信号的电路外接振荡信号发生器外接振荡信号发生器3.3.3 单片机式电子控制器外围电路片外振荡器3.3.3 单片机式电子控制器外围电路68376晶振电路用外部振荡器直接驱动EXTAL端，XTAL端悬空。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路2. 复位电路指单片机的复位，也称系统复位。复位是单片机在开始工

3、作之前所处的一种预备状态，单片机只有以这个状态为起点，后面的工作才是正常的。(1) 复位的概念复位信号通常由单片机的 引脚引入。RESET3.3.3 单片机式电子控制器外围电路(2) 复位的步骤然后芯片内部将执行10个状态周期的复位序列，该复位序列将使一些寄存器初始化等等。首先是 引脚上的电平由低变高；RESET(3) 复位的效果 初始化控制和状态字； 迅速停止当前正在执行的程序； 将用户定义的中断向量地址送到程序计数器。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路(4) 复位的方式 外部RESET引脚上低有效输入复位(外部复位)； 内部上电复位； 内部计算机正常操作监视系统复位，也称为 看门狗复位

4、； 内部时钟监视系统复位； 低电压复位； 非法操作码复位； 非法地址复位。 软件复位。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路(5) 复位电路复位电路的功能是产生复位信号，给 引脚提供至少能维持两个状态周期的低电平信号，而后由片内的上拉电路将 引脚的电位拉高以使单片机执行10个状态周期的复位序列。RESETRESET复位电路既能在上电时提供低电平信号，也能在此后靠内部上拉器件脱离低电平状态。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路简单复位电路 仅由一个电容元件构成的最简单的复位电路。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路 原理：上电时，因电容原来未充电，而电容电压不能跳变，因此它迫使 引脚处于低电

5、平，而后内部的上拉作用使电容电压逐渐升高，这一过程正好与芯片对复位信号的要求吻合。 RESET 特点：优点：简单。缺点：复位上电情况下难以保证可靠地复位； 只适用于电源Vcc上升较快情况。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路上电及手动复位电路3.3.3 单片机式电子控制器外围电路具有上电复位功能。上电后电容被缓慢充电，可提供有效的复位信号。 在反复上电情况下能可靠复位。在掉电的情况下，电容上的电压可通过二极管放电通路而迅速下降为0。这样就为反复上电的情况下的复位提供的可靠的保证。 可手动复位，电路中有一与电容并接的按钮，在任何情况下，可通过这一按钮迫使 引脚变低电平而使单片机开始进行复位操作

6、。RESET3.3.3 单片机式电子控制器外围电路3. 电源电路主要为单片机和其它IC提供工作电源。(1) 作用由于车用的特殊性，车用ECU的电源电路应具有下述特点：(2) 要求 必须使用车上现有的12V或24V电瓶； 车辆的起动电流很大，蓄电池电压瞬时波动很大。因此，电源的设计应能保证在起动时不影响ECU的正常工作。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路ECU电源电路原理图(3) 电路举例3.3.3 单片机式电子控制器外围电路为了避免干扰，图中采用了DC-DC隔离变换模块，模块的输入电压的额定值是24伏。加电容的目的是为了防止干扰信号。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路4. 硬件低通滤波

7、及信号放大电路 模拟信号经过电缆引入控制系统后，在传输过程中容易受到干扰，在引入A/D转换模块的模拟输入管脚之前，应当进行低通滤波、放大和限幅处理。(1) 概述 在车辆电子控制系统中，常用的低通滤波方式有两种，一种是一阶低通滤波器，另一种是二阶压控电压源低通滤波器。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路(2) 一阶低通滤波电路 滤波截止频率：3.3.3 单片机式电子控制器外围电路5. 开关量的检测电路(1) TTL电平(2) 与车辆蓄电池电压一致。隔离变换为TTL电平后进入控制系统与CPU的I/O口连接或经过三态门后与数据总线相连3.3.3 单片机式电子控制器外围电路R1R23.3.3 单片机

8、式电子控制器外围电路3.3.3 单片机式电子控制器外围电路 光电耦合器是将信号的传输通过光电分别传输的原理隔离开来，目的是对输入输出信号进行隔离，或变换，可以避免输入和输出信号之间的干扰。 主要是通过光敏三极管和红外发射的二极管的互相耦合来工作的。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路3.3.3 单片机式电子控制器外围电路高速、八位、三态双向收发器，也称总线驱动器,可以用于数据总线之间的双向、异步通讯根据总线驱动器输出控制端的状态决定数据是否传输到数据总线上。在系统需要挂接多个总线负载时，对数据总线起驱动作用。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路3.3.3 单片机式电子控制器外围电路6. 频

9、率量的检测转速的检测 车用ECU内较为常用的转速信号有三路：发动机转速信号，变速器输入轴转速信号和变速器输出轴转速信号。(1) 概述 可以用磁电式和霍尔式转速传感器。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路(2) 磁电式转速传感器的信号测量磁电式转速传感器，其信号波形为正弦波，信号频率与转速成正比，幅值随转速升高而升高，即低速信号幅值小，需进行放大，而高速信号幅值大，需进行限幅。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路转速传感器产生的信号不能直接交给微控制器处理，而需要经过滤波、限幅、放大和整形以后变成标准的方波。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路滤波采用一阶低通滤波，限幅采用二极管将幅值大于0.6V的信号钳制在0.6V，运算放大器则用来对小幅值信号进行放大，最后的整形由四个二极管和一个施密特触发器来完成。3.3.3 单片机式电子控制器外围电路（6）频率量的检测3.3.3 单片机式电子控制器外围电路高速输入器HSI用于记录某一外部事件发生的时间，时间基准由定时器提供。外部事件的形式靠事件形式寄存器来选择，共有四种可能：3.3.3 单片机式电子控制器外围电路输入捕捉通道控制寄存器控制位3.3.3 单片机式电子控制器外围电路7. 监控电路 为了防止车内电控系统失控，通常EC