单片机教案28 课题11 典型汽车控制系统

教案课题课题11典型汽车控制系统（1）课程单片机授课教师专业汽车课型新授教案序号28授课时间第十六周教学方法讲授教学目标1.了解模拟量的含义及PWM技术；2.掌握硬件电路的接线；3.掌握程序的含义。教学重点难点及解决办法掌握实现目标功能的办法通过PPT以及视频演示的方法展示每条命令的具体含义，以及命令呈现的效果。作业布置抄写软件程序以及各个命令的含义教学后记学生听课情况学生掌握情况存在的问题审查签字年月日教学过程教师活动教学内容学生活动组织教学询问上节课掌握情况复习提问讲授本节内容总结布置作业清点人数记录询问上节课掌握情况超声波传感器的接线方法是什么？影响汽车喷油量大小的因素有很多，其中最为重要的是油门踏板深度。本实验通过4个LED的亮灭来模拟油门踏板开度对喷油量的影响，具体为LED亮的时间代表喷油，灭的时间代表不喷油。一、实验用器件ArduinoUNO板及配套USB数据线：1套LED灯：4个220欧的电阻：4个滑动变阻器：1个面包板：1个跳线：若干二、硬件连接取出本实验所用到的元件，进行连接。连接方法如图所示。本实验的硬件连接涉及到以前学习过的LED连接，及滑动变阻器连接，连接方式都已学过，这里不再赘述。完成连接后，给Arduino接上USB数据线，供电，准备下载程序。三、输入代码//汽车喷油系统控制intled1=10;//定义数字接口10intled2=11;//定义数字接口11intled3=12;//定义数字接口12intled4=13;//定义数字接口13intvalue=0;voidsetup(){for(inti=10;i<=13;i++){pinMode(i,OUTPUT);//设置数字10-13口为输出接口}}voidloop(){value=analogRead(0);//读取油门电压模拟值（0~1023对应0~5V）intPWMtime=100*value/1024;//将电压模拟值换算到0~100digitalWrite(LED1,HIGH);delay(100+PWMtime);digitalWrite(LED1,LOW);delay(100-PWMtime);digitalWrite(LED2,HIGH);delay(100+PWMtime);digitalWrite(LED2,LOW);delay(100-PWMtime);digitalWrite(LED3,HIGH);delay(100+PWMtime);digitalWrite(LED3,LOW);delay(100-PWMtime);digitalWrite(LED4,HIGH);delay(100+PWMtime);digitalWrite(LED4,LOW);delay(100-PWMtime);}输入完毕后，点击IDE的“校验（Verify）”，查看输入代码是否通过编译。如果显示没有错误，单击“下载（UpLoad）”，给Arduino下载代码。之后我们便可以看到面包板上的LED会因为滑动变阻器处在不同位置而影响LED的点亮时间（喷油时间）四、代码讲解上面程序用到的大部分代码我们已经很熟悉了，比如初始化变量声明、引脚设置、for循环等。现代车辆油门踏板可近似理解为滑动变阻器，只是踏板内部结构会生成两个成比例的电压信号，ECU对电压信号进行对比确认，保证得到的是正确的油门信号。因此此项任务使用滑动变阻器来代替油门踏板。滑动变阻器采用典型分压电路接入到单片机模拟输入口A0中。当滑动变阻器滑动时，单片机A0口会得到0~5V电压信号，通过单片机内部的模数转换器将其转换为对应的0~1023。本实验单缸默认（怠速）的喷油时长为100ms，关闭100ms，四个缸依次工作，以此类推。为简化模型，4缸喷油顺序为从1至4。100*value/1024的作用是将电压模拟量转换为0~100的数字，以此用作改变占空比的参数。喷油时间增加PWMtime，关闭时间减小PWMtime，保证整体时间不变，但占空比发生改变。五、硬件讲解1.汽车油门踏板一般而言，增减油门就是指通过油门踏板改变发动机节气门开度，从而控制可燃混合气的流量，改变发动机的转速和功率，以适应汽车行驶的需要。传统的节气门操纵机构是通过拉索或者拉杆，一端联接油门踏板，另一端联接节气门连动板而工作。但这种传统油门应用范畴受到限制并缺乏精确性，随着汽车电子技术的发展，电子油门（EGAS）应运而生。在目前的电子燃油喷射发动机上，电子油门除了发挥上述功能外，它还可以进一步改善发动机的节油和排放性能，因为它控制着发动机动力调节的大门。电子油门的主要功能是把驾驶员踩下油门踏板的角度转换成与其成正比的电压信号，同时把油门踏板的各种特殊位置制成接触开关，把怠速、高负荷、加减速等发动机工况变成电脉冲信号输送给电控发动机的控制器ECU，以达到供油、喷油与变速等的优化自动控制。电子油门控制系统主要由油门踏板、踏板位移传感器、ECU（电控单元）、数据总线、伺服电动机和节气门执行机构组成。位置传感器安装在油门踏板内部，随时监测油门踏板的位置。当监测到油门踏板高度位置有变化，会瞬间将此信息送往ECU，ECU对该信息和其它系统传来的数据信息进行运算处理，计算出一个控制信号，通过线路送到伺服电动机继电器，伺服电动机驱动节气门执行机构，数据总线则是负责系统ECU与其它ECU之间的通讯。速踏板位置传感器以分压电路原理工作，ECU供给传感器电路5V电压。电子油门踏板通过转轴与传感器内部的滑动变阻器的电刷连接，加速踏板位置传感器的位置改变时，电刷与接地端的电压发生改变，ECU将该电压转变成加速踏板的位置信号，ECU监测油门踏板内部2套滑动电阻，保证输出信号的可靠性。按照下图测量传感器与ECU之间线路的通断通电状态下，线束插头1#、2#、4#、6#插片处应有5V电压，3#、5#插片电压为0V。具体在实际过程中的数据如下：通电状态下，不踩动踏板，“油门踏板1原始值‐电压”为0.7V左右，“油门踏板2原始值‐电压”为0.35V左右，油门踏板开度应为0%；踩下踏板观察随着踏板开度的增大2套电阻的电压也随之增大，但要始终保持电阻1的电压为电阻2电压的2倍关系。2.汽车燃油喷射系统汽车燃油喷射系统按照喷射位置的不同分为缸内直喷和进气道喷射，区别在于喷油嘴的安装位置