汽车电气与电子系统8.ppt

第章车身计算机介绍,2,4,.概述,.模拟与数字电路原理,.二进制数字,.信号调节与转换,.中央处理器,下一页,返回,第章车身计算机介绍,7,9,.计算机内存,.适应策略,.信息处理,上一页,返回,.逻辑门,.输入,第章车身计算机介绍,11,13,.输出,.传感器,.“多路”系统,.小结,上一页,返回,.概述,当今的汽车已由简单的机械控制，发展为由几十台电脑、几百个传感器组成的集计算机技术、光纤传输技术、新材料技术为一体的高科技集成物，它从动力性、舒适性、安全性、经济性、排放性等各方面进入了智能化控制的高级阶段。突出表现在如下系统：动力系统：采用怠速电子控制、点火电子控制、燃油电子控制、自动变速器电子控制、排放电子控制、故障诊断和自诊断电子控制、凸轮轴驱动系统智能化控制、可变配气相位智能控制、可变气缸压缩比智能控制、自动切断气缸技术、缸内喷射智能控制以及压缩比智能控制等技术。信号系统：车载计算机、车载网络系统、多功能行车记录和处理、自动导航及信息处理、电子地图等网络技术。,下一页,返回,.概述,舒适性系统：自适应电子空气悬挂、智能空调、人机工程智能座椅、智能后视镜、中央门控。安全性系统：、系统、测距报警、雷达智能控制刹车系统、智能助力刹车系统、自动充气轮胎气压监测、智能钥匙、网络防盗、驾驶员疲劳监测控制、夜视行车智能控制、环形安全气囊控制、智能安全带、行车事故报告技术、声控指令等安全电控技术。以上这些智能化技术使汽车的性能和质量发生了划时代的变化。这巨大的变化得益于计算机广泛应用于汽车技术。计算机简称为微机，俗称电脑，能根据需要把各种传感器输入的信号用内存的程序和数据进行运算处理，并把处理的结果输出给电路。微机内部由中央处理器（）、存储器及输入输出（）装置等组成，如图所示所示。,上一页,下一页,返回,.概述,微机本身有一套计算的规则，每一条规则就是一条“指令”，所有的指令构成了计算机的指令系统。计算机不同的控制功能由不同的指令组合实现，这种不同的指令组合就是不同的“程序”，所有的程序构成了计算机的“软件”，程序在中央处理器（）的“指挥”下完成计算和逻辑判断功能，中央处理器内的寄存器俗称“内存”可提供计算、逻辑运行、数据暂存和交换的空间。存储器和输入输出装置以为中心，利用信息传送通道连接起来。信息传送通道有几种：一种有进行数据互换的数据信息传送通道，一种是指定存储器和输入输出地址的信息传递通道，一种是控制系统工作的管理信息传递通道。另外，为了使控制同步，可以使用晶体管振荡器的基准信号发生器，实现微机总体同步控制。,上一页,下一页,返回,.概述,.中央处理器如图所示，中央处理器（）由进行数据运算和逻辑运算的运算器、暂时存储数据的寄存器、按照程序进行各装置之间信号传递及控制任务的控制器等构成。.存储器存储器具有记忆程序和数据的功能，分只读存储器（）和随机存储器（）。只读存储器（）是读出专用存储器，内容一次写入后不能变更，只可以调出使用。另外，即使切断电源，其记忆内容也不丢失，所以适用于对程序和数据的长期保留。,上一页,下一页,返回,.概述,还有一种遇紫外线时其记忆内容便消失，而且内容也可以改写的存储器。随机存储器（）既能读出，也能写入记忆在任意地址上的数据；但是，如果切断电源，记忆的数据就消失。所以，适用于对中途处理数据的暂时保留，如用于汽车故障码的储存。.输入输出装置输入输出装置是根据的命令，在外部传感器和执行件之间执行数据传送任务的装置，称之为。微机一般按数据的字长、芯片的构成进行分类。）按字长及主频分类,上一页,下一页,返回,.概述,字长是指计算机能直接处理的二进制数据的位数。如一台计算机的字长为，另一台的长为，那么位字长的计算机要比位字长的计算机处理信息快。计算机的速度主频指工作时的时钟脉冲频率，单位。主频反映计算机处理信息的速度，如上海桑塔纳型轿车用的微机字长为位、主频为。）按芯片构成分类：分为单板机和单片机。单板机单板机又称为多片微机，如图所示。该种微机由各自独立的中央处理器（）、输入输出装置（）、存储器三种大规模集成电路构成。由于这些集成电路同装在一块元件板上，故称为单板机。,上一页,下一页,返回,.概述,单片机如图所示把中央处理器（）、输入输出装置（）和存储器全部集成在一块大规模集成电路芯片上的微机称位单片机。由于单片机性能好、轻便、体积小、价格便宜，因此被广泛运用。计算机是存储并处理数据的电子设备，同时还能控制其他设备。本章将介绍用来控制汽车许多附属装置的数字计算机的基本理论和工作原理。在汽车上，计算机的使用已扩展到包括若干功能的控制和操作，如温度控制、照明电路、巡行车速控制、制动防抱死、电子悬架系统和电子传动等，它们中有些是被称为车身计算机模块（）的功能。,上一页,下一页,返回,.概述,计算机处理仪表信号（数据）的物理状态。计算机的操作被分为四个基本功能为：输入功能：传递来自输入装置的电压信号。输入装置通常是传感器或技术员（或驾驶员）启动的开关。处理功能：计算机采集输入信号，并将它与程序指令比较，逻辑信号加工成输出指令。存储功能：程序指令被存入电子存储器，也存储一些供以后处理的输入信号。输出功能：计算机处理完传感器输入的信息，并核对其程序指令之后，便给各种输出装置发出控制指令。这些输出装置是仪表板显示器或系统执行器。一台计算机的输出还可以用作另一计算机的输入。了解这四项基本功能，有助于诊断故障的所在。,上一页,返回,.模拟与数字电路原理,电流之所以流过导体，是电压的“推动”作用。电压还能用作信号，例如电位差、频率变化、从正到负的切换都能被用来作信号之用。计算机只能读电压信号，计算机的程序是一套计算机必须遵循以获得期望结果的指令。是“烧制”入集成电路芯片（）的一串数字，这些数字代表不同电压的组合，计算机能识别这样的组合，输入计算机的电压信号，既可以是模拟的也可以是数字的，来自于传感器的信号大多数是模拟变量信号，例如气温传感器不会突然的改变，温度从低到高以无穷步变化。一些别的输入也是如此，例如发动机转速、汽车速度燃油流量等。与模拟电压信号表示方法相比，数字电压信号的图形是方形的，如图所示，其原因是从一个电位到另一个电位的变化时突然的。,下一页,返回,.模拟与数字电路原理,数字电压信号由通断或高低电压不断产生的，最简单的数字信号发生器是一个开关，如图所示。如果应用到电路的电压是，则在开关打开时，电压传感器读数接近（一个高电压值）；开关闭合，会导致电压传感器读数几乎为，这样进行的电压降测量，便把这数字信号发送给计算机。以一串数字代表此电压值，便产生二进制码。二进制码由数字和表示，任何数字或单词被译成二进制和的组合。计算机所指的“程序”是计算机必须遵循的过程，经过这些过程才能达到预期效果的一组指令。模拟信号是指在给定范围内是无穷可变或被改变的电压信号，数字信号是指一个电压信号通断、有无或高低等两种状态。,上一页,下一页,返回,.模拟与数字电路原理,电子计算机广泛地应用于汽车技术，如汽车发动机、底盘各系统、车身、用电设备及通信、信息等系统的控制。电子控制系统基本上由传感器、电子控制单元（）、执行器三大部分组成，如图所示。现代汽车是以电控单元（）为控制中心，利用安装在汽车上不同部位的各种传感器，测出汽车运行中各种参数物理量，按照汽车制造厂在电控单元中设定的控制程序，根据该物理量精确的控制执行器，使汽车在各种工况下都能获得最佳的使用性能。,上一页,下一页,返回,.模拟与数字电路原理,如汽油发动机（）控制系统能根据吸入发动机的空气量和发动机转速确定混合气的浓度，计算出基本的喷油时间和喷油量，再根据各传感器输入信号进行修正得出总的喷油时间和总的喷油量，最后向执行器即喷油器发出喷油指令，喷油器喷油，从而达到精确控制汽油喷射量的目的。喷油器精确喷油是由控制的输出电流的时间和脉冲的宽度来决定的，通电的时间长，电脉冲的宽度宽，喷油量就多，反之则少。除了控制燃油喷射外，还控制点火时间和怠速控制等多种功能。计算机由输入电路、数模转换器、计算机、输出电路等部分组成，如图所示。,上一页,下一页,返回,.模拟与数字电路原理,如前所述，输入的传感器信号有两种：一种是模拟信号，例如翼板式空气流量计的输出信号和水温传感器的输出信号等；另一种是数字信号，例如节气门位置传感器的输出信号和转速传感器信号等。从传感器输来的信号输入时，先通过输入电路除去杂波并把正弦波转变为矩形波后，再转换成输入电信号，如图所示。数字信号直接输入，模拟信号由转换器转换成数字信号之后再输入。如图所示。输出的数字信号电压较低，不能驱动执行器，需要采用输出驱动电路，如图所示，将之转换成可以驱动执行器的功率输出信号,上一页,返回,.二进制数字,计算机中的计算机参数或物理量通常采用二进制数，因为电子元器件最容易实现的是电路的通断、电位的高低、电极的正负，在逻辑学中也常常用到二值逻辑，而且两状态的系统具有稳定性以及抗干扰性等特性。另外，采用二进制数可以保证在计算机中进行数据传递时不产生差错同时减少计算机硬件的成本。二进制数只有“”和“”两个数码、而且由低位向高位进位逢二进一。充当继电器作用的晶体管是数字计算机的基础，当输入信号由断开变为接通时，晶体管输出便从截止变成饱和。“通”和“断”的输出信号，代表二进制数和。计算机将数字信号转化成二进制码，过程是把高于某定值的电压转换成而把低于某定值的电压转换，再把这数字电压转换成二进制代码，如图所示。,下一页,返回,.二进制数字,当开关打开并且测得电压时，该电压值被转换成（高电压）。当开关闭合时，测得的电压值是，每个或代表一位信息。二进制系统整个数字从右到左而排列，由于系统只使用两个数字，所以第一部分必须是或。要写数值，必须用第二位。按二进制数值就用表示（一个和一个）依此类推，数值就用表示（一个和一个）。表列出了二进制数与十进制数的转换。例如热敏电阻检测得到的温度是，那么二进制码便是，如果温度升到了，二进制码变为,上一页,下一页,返回,.二进制数字,计算机装有一个能发出恒定时间脉冲的晶体振荡器（或时钟）或能释放不变的时间脉冲的时钟电路。时钟是在一定的电位处经受电流时电动振动的晶体。结果芯片产生了一系列非常规则的电压脉冲，每个脉冲传递一位二进制数，如图所示。,上一页,返回,.信号调节与转换,输入或输出信号因使用需要进行调节，调节的目的是放大或转换信号。有些输入传感器产生非常低的电压（小于），该信号也有极低的电流。因此，这类信号在被送到微处理器（）之前必须放大（或者增加），放大是通过在计算机内部输入的调节芯片中的放大电路完成的，如图所示。为了计算机能接收来自传感器的信息和向执行器发送指令，需要有接口。计算机有两种接口电路：输入和输出。接口电路用来保护计算机免于出现过电压并转化输入和输出信号，数字计算机不能接收来自传感器的模拟信号，需要通过输入接口将模拟信号转换成数字信号。,下一页,返回,.信号调节与转换,同时，有些受控的执行器也许需要模拟信号，在此情况下要用到模数（）转换器。模数（）转换器持续地每隔一定的时间扫描模拟信号。例如，如果转换器扫描信号并发现信号在处，则转换器给该特定的电压分配一个数字值，然后转换器把该数字值变成一个二进制码，如图所示。,上一页,返回,.中央处理器,中央处理器（）是计算机的大脑，由数千个晶体管放在一块小的芯片上。将信息存入计算机的存储器，也可以从计算机中存储器取出信息。输入的信息在内进行处理，然后与存储器内的程序进行核对。还核对存储器是否有与程序参数有关的其他信息。获得的信息可以按照程序指令加以修改，此程序由加给信息的逻辑判断。一旦作完了全部计算机，便发送修正或调节控制系统运行的命令。,下一页,返回,.中央处理器,程序指导进行决策，例如，程序可能在传感器信息应该取回时通知，然后告诉怎样解释该信息，最后程序指导将诸如继电器和电磁阀等输出控制设备激活。内存包含在进行计算时要引用的程序和其他汽车数据。通过对内存读写信息一起合作来执行计算和决策。有几个主要部件如图所示，所使用的寄存器包括累加器、数据计算器、程序计数器和指令寄存器等，控制单元执行装在指令寄存器内的指令。算术逻辑单元（）完成算术和逻辑运算。,上一页,返回,.计算机内存,计算机既需要一种永久性存储信息的工具，又需要一种暂时存储信息的工具。内存包含许多不同的位置，这些位置就如在文件柜中的文件夹，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比拟，每个地址用二进制码表示，并且这些码是从开始编号的。当发动机在运行时，发动机的计算机从若干传感器接收大量的信息并存储起来，不会立即处理全部信息。在某些情况下要求做许多决定，计算机可能接收传感器输入的信号，在这些情况下，通过指定某些内存地址把向该地址发送信息而把信息写入内存之中。,下一页,返回,.计算机内存,当需要被存储的信息时，指定存储信息的地址并请求该信息。当向某特定的地址请求存储信息时，内存把该信息的一份拷贝发送到，然而，最初存储的信息仍会保持在内存地址中。内存存储了有关不同运行状态下的理想的空气燃油混合比。传感器输入的信息供计算机判断发动机和汽车的运行状况，从内存中读出理想的空气燃油混合比信息，并与传感器的输入信息相比，经过比较后，作出必要的决策并操作喷油器喷油，以提供发动机所需要的准确空气燃油混合比。在计算机中使用以下几种类型的内存芯片（即存储器，存储器具有记忆程序和数据功能）,上一页,下一页,返回,.计算机内存,（）只读存储器（）：内含一套固定的代表永久存储信息的、不变的和之模式、是读出专用存储器，内容一次写入后就不能变更，只可以调出使用，切断电源，其记忆内容也不丢失，适用于对程序和数据的长期保留。（）随机存取存储器（）：由形成芯片的触发电路构成，暂时存储由读写的临时信息。既能读出、也能写入记忆在任意地址的数据，但是，如果切断电源，记忆的数据或信息就会消失。所以，适用于短暂用途的数据或信息，例如汽车故障代码的储存。,上一页,下一页,返回,.计算机内存,（）可编程序只读存储器（）：如果汽车装有计算机，那么装的是与汽车密切相关的专用数据或信息，这些数据或信息用来输入车上某些附件的。有不少这样的例子，同一制造厂生产的不同型号的汽车，计算机也不相同，但都是相同的，通用的只要将制成可拆式便可插入不同计算机座上。如图所示。（）保持作用的存储器（）：是的另一版本，通过电路保护装置直接与蓄电池相连，能从读取或向写入信息，并可消除的信息。然而，在点火开关关闭时仍然会保持信息，但拆了与蓄电池相连的电源线、即切断了蓄电池的电源线，数据或信息就会消失。,上一页,下一页,返回,.计算机内存,（）可擦可编程只读存储器（）：与相似，不同之处在于可以擦除它的内容，使新数据或信息能装入。芯片上有一能看见微电路的窗孔，窗孔用一个由电阻挡紫外线材料制成的保护膜盖住，如果拆下保护膜，微电路便暴露于紫外线，紫外线光能擦除的内容。如图所示。,上一页,下一页,返回,.计算机内存,（）电可擦只读存储器（）：用电信号能改写信号或数据，每次改变一位信息，有些制造厂用这种存储器储存那些与里程、汽车识别号码和选装件等有关的资料。可以通过数据链路连接器（）使用厂家的专门诊断设备而被重新编程。（）非易失随机存取存储器（）：是和在同一芯片上的结合。在正常操作期间，数据或信息从芯片的部分写入或读出，然后将数据或信息从转移到芯片上的。当芯片恢复电源时，将数据写回到。注意：如装反芯片，芯片会立即损坏。静电放电也会损坏芯片，因此每当从事单元作业时应佩戴防静电带。,上一页,返回,.适应策略,如果计算机有适应策略的能力，则计算机实际上能从过去的经验学习。正常的来自周围温度传感器的电压输入范围可能是.到.，如果传感器发送一个.信号到计算机的话，会把该信号能拆为元件磨损的表示并在中存储该改变的标准。此时在计算机和正常的系统检修期间会引用该新的标准。如果传感器输出是不稳定的或大大超出了范围，则计算机会忽略该输入，当计算机有适应策略时，在以下状况下需要一个短暂的学习周期：（）在蓄电池已经被断开之后；（）当某个计算机系统的元件已被更换或断开时候；（）在一辆新的汽车上。,返回,.信息处理,存入存储器里的数据和信息只有在计算机内的对其进行处理变为所需要的数据和信息后，才得以发挥作用。以进气温度（）传感器为例了解计算机如何处理其输入的信息。传感器安装在进气歧管里面，检测进入空气的温度。它有一个电阻元件感应着温度高低。电阻值随着温度的变化而变化，即温度低时电阻值增加，温度高时电阻值减小。而空气的密度与温度是密切相关的，如果空气温度低，空气里的含氧量多；反之空气温度高，含氧量少。冷而密度高的空气需要的燃油比热空气密度低的需要更多的燃油，必须配给与其相匹配的精确燃油量。,下一页,返回,.信息处理,传感器向计算机发送与其相适应的模拟信号，同时转换器把该信号转换成一个数字信号，当接收到信号时，它运用程序中为提供精确数据，当传感器电压信号非常高时，该密度的空气信息被输入，操作输出激励器和喷油器以提供给发动机需要的精确的燃油。,上一页,返回,.逻辑门,在数字电路中经常使用脉冲波形，这脉冲波形在短促时间内能突然变化，进行跃变。脉冲信号分为正脉冲和负脉冲，当脉冲跃变后的值比跃变前的值高，则为正脉冲，反之则为负脉冲，如图所示。在数字电路中的数字信号常用二值逻辑来表示，用和表示电压或电流信号（习惯用电压）的两种对立状态，例如“有”和“无”、“高”和“低”。通常将高电位（约）定为“”、低电位（约）定为“”称为正逻辑，反之称为负逻辑，一般采用正逻辑。数字电路中控制信息传递的开关俗称为“门”，该电路为“门”电路。“逻辑”的含义是指条件与结果的必然关系，只有在具备一定的输入条件时，才得以打开，让信号输出逻辑电路。,下一页,返回,.逻辑门,输入条件不完全具备时，信号就不能传递，具有逻辑判断的功能。门电路只能根据当时的输入条件进行判断，并决定信号的输出与否，不保存信息、没有记忆功能。所谓“逻辑门”是集成进入计算机电路中的数千个场效应晶体管（），这些电路之所以被叫做逻辑门是由于它们依靠输入信号的不同组合对输出电压信号起门的作用，运用输入的门电压、图形来决定门输出的脉冲图形，它是数字电路中最基本的逻辑元件。门电路有一个或多个输入、输出端，输入信号与输出信号之间有一定逻辑关系。只有输入信号满足某种关系时，门电路才有信号输出。如下是一些最常用的基本逻辑门及它们的作用。逻辑门的符号仅表功能而不代表电子结构。,上一页,下一页,返回,.逻辑门,它们最基本的逻辑关系有种：“与”、“或”、“非”。由种基本逻辑关系可组成“与门”、“或门”、“非门”还可以由这种基本门电路组成其他多种复合门电路。每种门电路简述如下：（）“非”门：在逻辑关系中，“非”就是否定、或相反的意思。满足“非”逻辑关系的门电路叫做“非”门，它只有一个输入端、一个输出端。“非”门将二进制的变为、变为。即一高的输入导致一低的输出，一低的输入导致一高的输出。如图所示。,上一页,下一页,返回,.逻辑门,（）“与”门：“与”门至少有两个输入和一个输出，决定一件事情的全部条件都满足，这件事情才会发生，这种因果关系称为“与”门，如图所示。只有全部开关、都合上，灯才亮，又如图所示。为两个晶体管构成的“与”门电路，如两输入的高电压信号，那么输出端便是高的，只有当两个晶体管的基极都有电流之后，“与”门的输出才有电流。口诀为“全出，有为”。,上一页,下一页,返回,.逻辑门,（）“或”门：“或”门的逻辑关系是决定一件事情的诸多条件中，只要具备一个或一个以上的条件，这件事情就能发生，这种因果关系称为“或”门，如图所示。只要闭合开关和中的一个，灯就会亮。这表明只要有一高的输入便会有高的输出。其口诀为“有出，全为”。（）“与非”门和“或非”门：利用“与”门、“非”门可以组合成各种形式的复合门，如图所示。（）“异”门：多个门的组合，如果输入不同，“异”门便产生高的输出，如图所示。,上一页,下一页,返回,.逻辑门,不同的门电路组合起来还可执行一些处理功能，如下是一些常见的组合：（）译码器电路：多个“与”门的组合，译码器根据给定的一组输入，提供一确定的输出，如图所示，当译码器收到正确的逻辑电位时，便产生激励继电器线圈的高电压信号。（）多路开关选择器（）：基本的计算机不能同时处理全部输入信号，利用多路开关选择器（）按照编制的程序优先的检验许多输入中的一个输入，如图所示。该过程叫做顺序取样，这意味着计算机会每次一个的处理全部的传感器和执行器。,上一页,下一页,返回,.逻辑门,（）多路分配器（）：作用与多路开关选择器（）相似，不同的是它管理输出的顺序，如图所示。（）触发电路和时钟的触发电路：它们存储早先的输入而不改变它们的输出，如图所示。图所示为时钟触发器。触发器电路之所以叫做顺序逻辑电路，是因为其输出是由输入的顺序决定的，一个给定的输入影响下一个输入产生的输出。,上一页,下一页,返回,.逻辑门,（）驱动电路：驱动器是一个用来在输出电路中控制电流的晶体管装置。驱动器通过计算机的控制而驱动诸如燃油喷射器、点火线圈和很多其他大电流器件的执行器、驱动器所需要的电流只是晶体管驱动的电流大些。汽车上有几种情况如四重、离散、峰值保持和饱和开关是要驱动电路来驱动的。（）寄存器：计算机用它暂时存储信息。寄存器是触发器的一种组合，每出现一时钟脉冲，寄存器便输入数据移位，如图所示是四个时钟脉冲把一个四位输入数据装入寄存器的过程。（）累加器：用来存储那些能变为其他模块输入的逻辑运算结果的寄存器。,返回,.输入,前面已介绍输入装置是根据的指令、在外部传感器和执行元件之间执行数据传送信号。接收那些它以程序拟定值校核的输入。计算机调节哪个执行器随输入而定，调节过程一直进行到获得程序拟定结果为止，如图所示。输入可能来自别的计算机、驾驶员、技师或不同的传感器。驾驶员的输入信号通常是按下开关，让开关搭铁形成的。,下一页,返回,.输入,计算机收到此种信号，便执行请求的功能。例如，如果驾驶员想要数字仪表板上的行驶里程表归零，需要按下归零开关，开关便搭一下铁，计算机收到这个请求信号作为输入，便将行驶里程表归零，如图所示。对于那些只需“是否”或“开停”的工作状态，都可以用开关输入。其他输入包括那些借助于传感器提供的信号和那些反馈形式返回计算机的信号。,上一页,返回,.输出,输出时根据的命令，在外部传感器和执行元件执行数据传递信号，一旦计算机程序拟定的命令在受控系统中必须做出改正和调整，则一个输出信号被发送到执行器，这涉及把电子信号转变为机械运动。计算机内的输出驱动器控制执行器，驱动器电路通常应用到执行器的搭铁回路。如果驱动器必须开动那些时间性要求的执行器，执行器加在回路才牢靠。例如，车身计算机输出的是自动门锁的信号，自动门锁系统中的执行器要一直牢靠地被激励，直到关上车门锁时才能离开搭铁。有些系统要求执行器非常迅速地开、停，或以每秒钟设定好的循环数开、停。,下一页,返回,.输出,如果执行器是以每秒钟设定的循环数开、停，那么执行器执行的是循环工作制，大多数计算机的执行器是按循环工作制。若每秒循环数（循环率）为次，循环一次的频率为：断开接通断开。执行器便要在完成一次循环。若执行器每内有时间是开动的，而是停止时，则称它为的循环工作制，如图所示。如果执行器通断循环得非常快，则脉冲宽度能被改变以提供程序的结果。例如，计算机程序根据车内环境光线的强弱来选择数字仪表板照明亮度，照明亮度是通过光的脉冲宽度调制而获得的。,上一页,下一页,返回,.输出,若光要亮些，便增大脉冲宽度以延长灯泡通电时间；如光强度要减少，则减小脉冲的宽度以缩短灯泡通电时间，如图所示，循环工作制（占空比）是开动时间与循环时间的百分比。脉冲宽度是执行器被激励的时间（以毫秒计）。,上一页,返回,.传感器,传感器实质是监测器，安装在不同部位监测不同部件、不同部位的工况，将监测得到参数等数据和信息输入给。传感器根据不同用途有很多种结构和型式，有些传感器无非是接通电路的一种开关，有些则复杂到能在不同条件下产生它们自己电压的化学反应设备。对所有传感器，都要求有良好的重复性、精确性、运行范围和线性等。常用的有如下传感器。.热敏电阻热敏电阻可用于检测发动机冷却液温度。它是一种固态可变电阻器，该电阻器由相对温度的变化而改变电阻的半导体材料制成。,下一页,返回,.传感器,通过监测热敏电阻器的电阻值，计算机能监测到温度的微小变化，计算机通过固定电阻向热敏电阻发送一基准电压（通常为），电流流过热敏电阻之后搭铁，电压感受电路测量了固定电阻器之后的电压，如图所示。在固定电阻器之上的电压降会随着热敏电阻器电阻的变化而改变。利用其编程值，计算机能把该电压降变换成温度值。有两种类型的热敏电阻器：负温度系数（）热敏电阻器和正温度系数（）热敏电阻器，热敏电阻器随温度的增加而减小其电阻，而热敏电阻器随着温度的增加而增加其电阻，是最常用的一种。,上一页,下一页,返回,.传感器,.惠斯登电桥如图所示为惠斯登电桥的结构。惠斯登电桥是一种在一个输入接线柱和搭铁之间串并联排列的电阻器，是两个简单的串联电路横过电源并联的一种电路。通常其中三个电阻是保持同一电阻值，第四个电阻是检测电阻。所以四个电阻值相同时，电桥是平衡的，电压传感器指示电压。来自放大器的输出充当一个电压表。由于电压表测量两点之间的电压，因此安全显示该值。例如，如果参考电压是，并且这些电阻有相同的电阻值，那么这个电阻之上的电压降是.。,上一页,下一页,返回,.传感器,由于电压表正在测量和和和之间的电位，而这些线两端上的电压都是.，所以它的读数为。如果在传感器电阻的电阻值有变化，电桥便失去平衡，检测电路便收到与电阻值变化量成比例的电压读数。如果惠斯登电桥用来测量温度，检测电路便将温度变化转换成电压变化，惠斯登电桥还用来测量压力（压敏电阻）和机械应力。惠斯登电桥的一种常见应用是质量空气流量（）传感器中的热线式传感器。该传感器由热线电路、冷线电路和电子信号处理区组成。热线和冷线电路形成了惠斯通电桥。冷线电路由固定电阻器和热敏电阻器组成。横过两个电阻器的电压降取决于电阻器的温度。热线电路由固定电阻器和可变电阻加热元件（热线）组成。,上一页,下一页,返回,.传感器,加热元件产生与流经它的电流量成比例的热，产生的热反过来改变了它的电阻。随着空气流过热线，它从该元件带走了少量的热，该元件的冷却引起了横过它的电压降的改变。把横过热线的电压降与横过载冷线中的固定电阻器的电压降相比，便确定了气流空气量。.电位计电位计是一种提供可变直流（）电压读数到计算机的分压器，电位计通常由带有可动的中央电刷和线绕电阻构成，如图所示。一个恒定电压（一般为）被应用在端接线柱，如果电刷（与被监测单元的轴或活动部件元件连接）位置靠近端，电位计的电压降是低的，而计算机的端得到的高电压信号。随着电刷往端下移，送入端的传感器信号电压便降低。,上一页,下一页,返回,.传感器,计算机对不同的电压值理解为轴位，电位计能用于测量直线或旋转运动。随着电刷在电阻上运动，计算机以此跟踪部件中的位置。由于应用的电压必须流经整个电阻，因此温度和其他因素不会产生错误或不准确的传感器信号输到计算机，可变电阻没有如此精确，并且在计算机系统中的应用受到限制。,上一页,下一页,返回,.传感器,.磁脉冲信号发生器磁脉冲信号发生器通常用来发送与被监测元件转速有关的数据到计算机，它们利用磁感应原理来产生电压信号，如提供有关车速和个别车轮转速的信号、车速传感器信号，用于计算机驱动的仪表、巡航控制、防抱死制动、车速感应式转向和行驶平顺性自动控制系统等，磁脉冲发生器也用来通知计算机有关被监测元件的位置，常见于计算机需要知道曲轴转角位置的发动机控制。扩展的磁场切割传感线圈的绕组。磁场的运动在绕组中感应产生了一个电压，这个动作在每一个轮齿经过磁芯时重复。运动的磁力线切割线圈绕组并感应产生一个电压信号。当轮齿接近铁芯时，磁场开始在线圈周围集中而产生一个正电流。,上一页,下一页,返回,.传感器,.霍尔效应式开关霍尔效应式开关与磁脉冲信号发生器的功能一样，包括一小块永久磁铁、一块由砷化镓晶体制成的半导体薄片（霍尔片）和一个页轮，如图所示。霍尔效应开关上有两个给霍尔片供电流的正、负端子和两个接至片子两侧的输出端子，永久磁铁固定在霍尔片正对面，其磁力线方向和供电电流方向呈直角。永久磁铁和霍尔片之间留有空气间隙。霍尔式开关工作原理是：电流流过一个薄的暴露在磁场中的导电材料时，会产生一个电压，如图所示。,上一页,下一页,返回,.传感器,坐落在霍尔层每侧的两个附加的接线柱用于输出电路，百叶窗轮由一系列交替的窗户叶片组成。它建立一个改变来自永磁铁的磁场强度的磁分流器。当一个稳定的电流流至霍尔片时，如图所示，便产生了一个垂直于电流和磁通的信号电压。信号电压的产生是磁场对电子起作用的结果。当磁场平分源电流时，电子偏向霍尔层负极接线柱。这导致了在霍尔开关中产生“弱”的电位。叶轮固定在旋转部位，当叶轮旋转时叶轮会通过该气隙，它挡住磁场并保护霍尔层不受磁力线影响，供电电流的电子不能进一步分离而恢复原有的状态，从而减弱霍尔效应开关形成的电位。,上一页,下一页,返回,.传感器,此时输出的是低电压信号，离开霍尔片的电压信号是微弱的模拟信号。因为信号实在太微弱，所以必须经过适当的调整，要经过放大和倒相，以便低的输入信号转换成高的输出信号，然后送至施密特（）触发器，将它数字化并适当调整成方波信号，最后送至开关晶体管，计算机才能使用。计算机检测开关晶体管的导通和截止来判定信号的频率，从而算出转速。.反馈信号如果计算机发送一个命令信号来打开一个全自动空调系统混合门，执行器便给计算机回送任务已执行的反馈信号，此反馈信号证实混合门的位置和执行器的运行，如图所示。,上一页,下一页,返回,.传感器,另一种形式的反馈是为使计算机监测开动了的开关、继电器或其他执行器。执行器的状态改变会导致一个在计算机的电压感应电路中可预测的变化，如果没有收到正确的反馈信号，计算机会设置一个故障码。反馈是将涉及计算机命令起作用的数据、作为计算机的输入送回计算机。.执行器大多数计算机控制的执行器是把来自计算机的输出命令转换成机械动作的机电设备。执行器根据系统的要求开闭开关、控制真空传至别的部件和开动各种车门或闸门。虽然车身计算机不能算作执行器，但它亦能控制灯光、仪表和驱动器电路。常用的执行器有：（）继电器：继电器能通过一个小电流流入电路来控制大电流流入，计算机通常通过提供继电器线圈的搭铁来控制继电器，如图所示。,上一页,下一页,返回,.传感器,应用继电器可以保护计算机免于过电压、大电流通过而烧坏电器元件。例如开动电门锁，电动机需要大电流，计算机不直接开动电动机，而是激励继电器，继电器被激励，便接通蓄电池连接到电动机电路。如图所示。（）电磁阀：计算机一般采取通过输出驱动器为电磁开关提供搭铁来开动电磁阀开关作为执行器，因为它适合循环工作。电磁开关最常用于支配真空传到别的部件，许多自动气候调节系统均用真空电动机来做混合门移动。计算机通过控制电磁阀来控制门的操作。,上一页,下一页,返回,.传感器,（）电动机：许多计算机控制的系统均采用步进电机，如图所示。将受控装置移动到所需位置，计算机加压，脉冲至步进电机的选择线圈，电枢会转动一个指定的度数。当相同的电压脉冲应用在相反的绕组时，电枢会在相反方向旋转相同的度数。步进电机由一个永久磁铁的电枢和两个、四个或更多的磁场线圈组成。有些应用场合需用永久磁铁磁场的电动机，如图所示。电动机的旋转方向由加至电枢绕组的电压极性而定。计算机能对电枢施加连续的电压，待获得想要的结果才停止施加电压。执行器按计算机指令进行实际工作。它们可以是电动机、继电器、开关或电磁阀。伺服电动机产生不足以整转的旋转，它装有确定自身转到要求角度位置的反馈机构。,上一页,下一页,返回,.传感器,.高压侧和低压侧驱动器通常计算机通过使用低压侧驱动器来控制执行器，这些驱动器会让一个晶体管来控制输出设备而使对地的通路接通，计算机可以监测该电路上的电压而确定执行器在命令发生时工作与否，如图所示。对系统的监测能通过测量电路上的电压或者测量电路的吸入电流来完成。许多新型的汽车现在正在使用高压侧驱动器，这些驱动器通过改变正电（）侧来控制输出设备。高压侧驱动器由金属氧化物半导体场应晶体管（）组成，该由一个双极场效应晶体管控制，该双极场效应晶体管由微处理器所控制。,上一页,下一页,返回,.传感器,高压侧驱动器的优点是能为短路、开路和热状况提供快速响应的自诊断，而且减少了汽车的连接线。高压侧驱动器的诊断能力包括确定一个短路或开路状况的能力。高压侧驱动器会在万一发生短路状况时代替熔断器。当它监测到一个大电流时，会关掉功率流并在内存中存储一个故障码（），驱动器会在短路状态被清除后自动地复位。,上一页,下一页,返回,.传感器,此外高压侧驱动器监测其温度。驱动器向计算机报告其接头的温度。如果在电路中突然发生了慢动电阻，则温度会开始攀升。一旦温度达到（），则驱动器会关掉并设置一个。即使系统被关掉了，高压侧驱动器也有能检测一个开路。这是通过在驱动器关掉时读一个反馈电压到来完成的。一个、的电流直通电路，该电路也有一个并联的电阻器，低电压（小于.）会表明该电路正常。如果电压是高的（高于.）则说明检测到一个高电阻或打开的电路，如果检测到了开路，则会设置一个。,上一页,返回,.“多路”系统,“多路”配线系统采用连接每个模块的总线数据口，每个模块可以在总线数据口发送接收数字码，如图所示。这种方法使模块能共享信息。从一个传感器送出的信号能到达这些控制模块中的任一控制模块，还可能被任何别的模块使用，如图所示。这样便省去传感器输出和分别接至每个模块的导线，用了一块避免数字码重叠的芯片。,下一页,返回,.“多路”系统,其原理是每次只能传送一个码，每条数据信息按确定的优先权判别码处理，如果两个模块打算同时发出一条信息，首先发送有较高优先权的信息码。“多路”是一种系统，采用外设串行总线传输信号取代了传统多根导线的通信方式，并允许几个器件共用一根公共导线上的信号。为了减少电磁干扰，多路配线系统采用双绞线设计或采用屏蔽线。,上一页,返回,.小结,（）计算机是存储、处理数据并有能力控制其他设备的电子设备。（）计算机的操作四项功能：输入、处理、存储和输出。（）二进制数是以数字和表示的，充当继电器的晶体管是数字计算机的基础，随着输入信号从断到接通、晶体管的输出从截止到饱和，接通和断开的输出信号代表二进制数和。（）逻辑门是集成计算机电路中的数个场效应晶体管（），利用进入的电压图形来决定离开该门的脉冲图形。最常用的逻辑门是“非”门、“与”门、“或”门、“与非”门、“异或”门。,下一页,返回,.小结,（）车身计算机用了几种存储器芯片，最常用的是只读存储器（）、随机存储器（）和可编程序只读存储器（）。（）只读存储器（）装有代表永久存储信息的和的模式。这些信息用来指令计算机随输入数据作出响应动作。（）随机存储器（）存储可由读写临时信息。（）可编程只读存储器（）装有与汽车密切相关的专用数据。（）可擦可编程只读存储器（）与相似，不同之处在于可以擦除它的内容，使新的数据得以装入。（）电可擦除只读存储器（）允许用电信号改写信息，每次改写一位信息。,上一页,下一页,返回,.小结,（）非易失随机存储器