汽车电子控制技术数字化 教学参赛课件.ppt

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1、模块1车身计算机系统参赛选手：88888课题1.1车身计算机结构和原理计算机是存储并处理数据的电子设备，也用于控制其他部件的设备。车身计算机在汽车上的使用已十分广泛，包括温度控制、照明电路、巡行车速控制、制动防抱死和安全气囊等。在有些系统中，转向灯、后窗电子除雾器和间歇式刮水器系统等也被包括在车身控制器的功能之中。车身计算机系统主要由信号输入装置(传感器)、车身计算机(BCM)和执行器组成。下一页返回课题1.1车身计算机结构和原理一、车身计算机的基本功能车身计算机是由输入/输出(I/0)接口、中央处理器(CP

2、U)和存储器(又称“内存”)等组成，车身计算机所具有的基本功能如下。(1)输入:来自输入设备的电压信号。该设备可以是一个传感器或由驾驶员控制的开关;(2)处理:计算机使用输入的信息并把它与编程指令进行比较。逻辑电路把输入信号处理成输出需求;上一页下一页返回课题1.1车身计算机结构和原理(3)存储:程序指令存储在电子内存中。有些输入信号暂时存储，是为后面的处理做准备;(4)输出:计算机依据处理结果向输出设备发出控制指令。这些输出设备可能是仪表板显示器或者一个系统执行器。一台计算机的输出也可用做另一台计算机的输入

3、。上一页下一页返回课题1.1车身计算机结构和原理计算机接收到的电压信号有模拟信号和数字信号两类。许多来自传感器的输入是模拟变量。例如，温度从低到高的连续变化，温度传感器的输出也是连续变化。与模拟信号表示法相比，数字电压波形是方形的，从一个电位到另一个电位的变化是突然的，如图1-1所示。数字电压由通/断或高/低电压所产生，图1-2是一个最简单的数字电压产生器。电源参考电压是5V，开关打开时电压传感器会读出5V的高电压，开关闭合时电压传感器的读数接近为0V计算机包含一个由晶体振荡芯片构成的时钟电路，芯片产生了一系

4、列非常规则的电压脉冲，并为每个脉冲发射一位二进制码，维持计算机中有秩序的信息流，如图1-3所示。上一页下一页返回课题1.1车身计算机结构和原理二、输入/输出接口使用输入或输出信号时，可能要对之进行调节。这种调节可能包括信号放大和信号转换。有些输入传感器产生小于1V的低电压，这类信号在被发送到微处理器之前必须被放大。放大过程是由计算机内部的输入调节芯片中的放大电路完成的，如图1-4所示。上一页下一页返回课题1.1车身计算机结构和原理为了让计算机从传感器接收信息并向执行器发出命令，必须设计接口电路，即输入接口电路

5、和输出接口电路。接口被用来保护计算机免于过电位并转化输入和输出信号。数字计算机不能直接处理传感器的模拟信号，必须通过输入接口把模拟信号转换成数字信号。模/数(A/D)转换器持续地每隔一定时间扫描模拟信号。例如，如果A/D转换器扫描TPS信号并发现信号在5V处，则A/D转换器给该特定的电压分配一个数字值。然后，A/D转换器把该数字值变成一个二进制码(图1-5)。一些执行器可能要求模拟信号，输出接口中的数/模(D/A)转换器把微处理器输出的数字指令转换成模拟信号输出。上一页下一页返回课题1.1车身计算机结构和原理

6、三、中央处理器中央处理器(CPU)是计算机的“大脑”。CPU由数千个放在一块小的芯片上的晶体管组成。CPU把信息放进或从计算机内存中取出信息。输入信息在CPU中接受处理并与内存中的程序核对。CPU根据程序指令进行信息运算和逻辑判断。一旦完成了全部的计算，CPU就会发出命令，矫正或调整受控系统的运行，如图1-6所示。上一页下一页返回课题1.1车身计算机结构和原理程序是一套计算机必须遵循的指令。计算机所使用的程序用一系列数字被“烧”进了集成电路(IC)芯片中。这些数字代表了计算机能理解的电压的不同组合。程序指导微

7、处理器进行决策。例如，程序可能在传感器信息应该取回时通知微处理器，然后告诉微处理器怎样解释该信息。最后，程序指导微处理器进行继电器和电磁阀等输出控制设备的激活。计算机内存中储存着微处理器要引用的程序和其他汽车数据。微处理器通过内存信息读写，执行计算和决策。上一页下一页返回课题1.1车身计算机结构和原理CPU的主要元件如图1-7所示。所使用的寄存器包括累加器、数据计数器、程序计数器和指令寄存器等。算术逻辑单元(ALU)执行算术及逻辑的功能。计算机要求一种存储永久和临时数据的方法。内存包含许多不同的位置。这些位置

8、类似文件柜中的文件夹，其每个位置包含一块信息。每个内存位置被分配给一个地址。该地址可以与文件夹上的字母或数字排列相比拟。每个地址用二进制码表示。上一页下一页返回课题1.1车身计算机结构和原理当发动机正在运行时，发动机的计算机从传感器接收大量的信息。该计算机可能不会立即处理全部信息，而是通过指定某内存地址，并把信息写进内存之中。当需要被存储的信息时，微处理器指定存储信息的地址并请求该信息，内存把该信息