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汽车 电子 节气 门控 系统 设计

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汽车电子节气门控制系统设计,汽车,电子,节气,门控,系统,设计

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SY-025-BY-1毕业设计（论文）题目审定表指导教师姓名张毅职称讲师从事专业汽车服务工程是否外聘是否题目名称汽车电子节气门控制系统设计课题适用专业车辆工程课题类型 课题简介：（主要内容、意义、现有条件、预期成果及表现形式。）随着电子技术的不断发展、控制功能的不断加强，发动机管理系统实现了基于转矩控制的发动机管理系统，在喷油和点火的控制方面，基于转矩控制的发动机管理系统和传统的发动机管理系统基本相同，但在进气充量控制即节气门的控制方面却有很大的区别。基于扭矩控制的发动机管理系统中，踏板向ECU输入节气门期望的开度，以反映驾驶员的转矩需求。发动机管理系统根据最终的转矩计算出所需的进气量、喷油量和点火正时。根据气缸进气量可以计算出相应的节气门开度，并把与此开度相对应的控制信号传给节气门开度控制执行器，实现“电驱动”。因此发动机管理系统是首先确定所需的进气量，并由此“反算”出节气门的实际开度。传统的节气门已经不能满足需要，电子节气门控制系统应运而生，成为发动机全电控中的一个重要部件。本毕业设计研究的主要内容：完成电子节气门控制系统研究现状及产品调研。查阅现有的对电子节气门的研究资料，分析其控制的优缺点，调查市场上产品生产及应用现状。根据电子节气门的功能要求，选择单片机；设计电子节气门控制系统的硬件电路；C语言编程，完成汽车电子节气门控制系统的硬件驱动。预期成果及表现形式：确定汽车电子节气门控制系统的硬件设计方案；撰写并提交毕业设计说明书不少于1.5 万字，硬件电路图一份，开题报告一份。 指导教师签字： 年 月 日教研室意见1选题与专业培养目标的符合度好较好一般较差2对学生能力培养及全面训练的程度好较好一般较差3选题与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度好较好一般较差4论文选题的理论意义或实际价值好较好一般较差5课题预计工作量较大适中较小6课题预计难易程度较难一般较易 教研室主任签字： 年 月 日系（部）教学指导委员会意见： 负责人签字： 年 月 日注：课题类型填写 W.科研项目；X.生产（社会）实际；Y.实验室建设；Z.其它。SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名邵立军系部汽车工程系专业、班级车辆工程B04-班指导教师姓名张毅职称讲师从事专业汽车服务工程是否外聘是否题目名称汽车电子节气门控制系统设计一、设计（论文）目的、意义随着电子技术的不断发展、控制功能的不断加强，发动机管理系统实现了基于转矩控制的发动机管理系统，在喷油和点火的控制方面，基于转矩控制的发动机管理系统和传统的发动机管理系统基本相同，但在进气充量控制即节气门的控制方面却有很大的区别。基于扭矩控制的发动机管理系统中，踏板向ECU输入节气门期望的开度，以反映驾驶员的转矩需求。发动机管理系统根据最终的转矩计算出所需的进气量、喷油量和点火正时。根据气缸进气量可以计算出相应的节气门开度，并把与此开度相对应的控制信号传给节气门开度控制执行器，实现“电驱动”。因此发动机管理系统是首先确定所需的进气量，并由此“反算”出节气门的实际开度。传统的节气门已经不能满足需要，电子节气门控制系统应运而生，成为发动机全电控中的一个重要部件。电子节气门控制运用电驱理念，一方面它精确控制进气量，可以提高发动机动力性、经济性，减轻排放；另一方面，通过它对汽车动力系统的功率控制来提升驾驶性能，比如安全、平顺性等。因此，电子节气门已成为汽车发动机完全电控的一个非常重要的功能模块。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）本毕业设计研究的主要内容：完成电子节气门控制系统研究现状及产品调研。查阅现有的对电子节气门的研究资料，分析其控制的优缺点，调查市场上产品生产及应用现状。根据电子节气门的功能要求，选择单片机；设计电子节气门控制系统的硬件电路；protel绘制硬件电路图；C语言编程，完成汽车电子节气门控制系统的硬件驱动。技术要求：调研查阅现有电子节气门的研究资料完成电子节气门的发展、构成、工作原理及其控制系统的研究现状；在调研的基础上，根据电子节气门的功能要求及单片机原理的掌握选择单片机；采取调研及实际测试的方式搭建电子节气门的硬件电路；protel绘制硬件电路图；通过对C语言的的学习，完成汽车电子节气门控制系统的硬件驱动。三、设计（论文）完成后应提交的成果毕业设计说明书不少于1.5万字，电子节气门硬件的搭建；硬件电路图一份；开题报告一份； 四、设计（论文）进度安排调研、资料收集，完成开题报告； 第4周（3月24日3月30日）根据电子节气门的功能要求完成单片机选型工作；第5周（3月31日4月6日）设计硬件电路；第67周（4月7日4月20日）学习protel绘图软件,绘制电路图；第8周（4月21日4月27日）学习C语言程序设计及汇编语言，掌握程序编写的基本方法；912周（4月28日5月25日）完成设计说明书；13周（5月26日6月1日）修改设计说明书，提交设计说明书及protel电路图；第14 周（6月2日6月8日）设计审核、修改设计说明书及电路图； 第15、16周（6月9日6月22日）毕业设计答辩准备及答辩； 第17周（6月23日6月 29日）五、主要参考资料 数字图书馆：中国维普期刊网、中国知网；万方数据；超星电子图书等；关键词查询，电子节气门、控制系统、硬件电路设计等；图书馆：C语言、Potel软件教程等； 电子节气门的维修手册查询电路图；实验室对电子节气门硬件调试；参考单片机、电工电子、汽车电器等教材； 六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名邵立军系部汽车工程系专业、班级车辆工程 16指导教师姓名张毅职称讲师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称汽车电子节气门控制系统设计一、课题研究现状,选题的目的、依据和意义1、研究现状电子节气门在国外发展较早，已有20多年的历史，产品已大规模投入市场。电子节气门作为发动机进气控制系统的下一代产品，国外的研究试验得到大力发展，并日趋成熟。国内近年来在捷达、宝来、波罗等轿车上广泛采用了引进的电子节气门，但对于引进的电子节气门只是处于使用阶段，对其核心技术知之甚少。国内的电子节气门控制系统的研究远远落后于国外，只有关于电子节气门结构探讨、实现功能等综述性报道。目前清华大学、北京理工大学等几家单位进行过控制系统设计方面的研究。2、目的、依据和意义电子节气门在控制策略上由先前的线性控制到现在的非线性控制；驱动由步进电机到直流电机；从先前为单一提高驾驶性能到现在为提高发动机的经济性、排放性及乘驾舒适性等多项综合性能，集成了多种控制功能；采用冗余设计和系统故障检测与失效保护等。实现汽车发动机节气门开度的精确控制，使得汽车整个控制系统结构简化，确保车辆行驶具有更高的可靠性。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、研究的基本内容电子节气门控制运用电驱理念，一方面它精确控制进气量，可以提高发动机动力性、经济性，减轻排放；另一方面，通过它对汽车动力系统的功率控制来提升驾驶性能，比如安全、平顺性等。因此，电子节气门已成为汽车发动机完全电控的一个非常重要的功能模块。2、拟解决的主要问题（1）传统的节气门靠机械连接进行控制，很难实现发动机性能的最佳控制。电子节气门控制系统采用电驱动，能根据发动机的转矩需求实现最佳的进气控制。（2）ETCS可同时控制怠速控制系统、巡航控制系统和车辆稳定控制系统，使车辆结构大大简化。（3）ETCS为确保车辆行驶的可靠性，节气门平衡位置处于一个微小开度，当ETCS出现异常或不能工作时，发动机仍可运行。三、技术路线（研究方法）调查研究节气门的构造及其工作原理单片机及C语言基础知识的学习电子节气门的初步方案设计，选择单片机画出电子节气门工作电路图连接电路图并调试单片机程序修改不足及设计说明书的书写 四、进度安排（1）调研、资料收集，完成开题报告 第4周（3月24日3月30日）（2）熟悉电子节气门的构造组成及工作原理(提出有关相应问题)，查阅单片机的相关书籍：第45周（3月31日4月6日）（3）据自已所学单片机知识及实验室节气门拆装实习，提出初步设计方案，对于辅助工具excel或word要有一定使用能力：第67周（4月7日4月13日）（4）完成单片机的选用,完成具体方案的设计及画出电子节气门工作电路图及中期检查：第89周（4月14日4月20日）（5）学习C语言程序设计及汇编语言，掌握程序编写的基本方法（4月21日4月27日）（6）掌握protel绘图软件，绘制电子节气门硬件电路系统电路（4月28日5月11日）（7）对单片机进行程序设计，使其控制符合电子节气门工作要求，完成电动机的选择：第1011周（5月12日5月25日）（8）根据电路图,对实体进行连接，调试单片机程序，使电动机工作处于最佳工作状态。并对装配元件不良位姿进行相应的调整修正，并修改不足之处：第1214周（5月26日6月8日）（9）设计审核、修改 第15、16周（6月9日6月22日）（10）毕业设计答辩准备及答辩 第17周（6月23日6月 29日）五、参考文献1秦明华.汽车电器与电子技术M.北京：北京理工大学出版社，2002.2李雅博等.发动机电控节气门控制器的研发J.公路交通科技，2004，(3).3朱盛镭.电子节气门控制系统的开发J.汽车化油器，1996，(2).4陶国良.电子节气门技术的发展现状及趋势J.车用发动机，2003，(8).5Delphi Electronic Throttle Control Systems for Model.Year 2000;Driver Features，System Security，and OEM Benefits ETC for the Mass Market.SAE Paper，2000-01-0556.6邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法M. 北京：清华大学出版社.2004.10.7贺益康.潘再平.电力电子技术M.北京：科学出版社.2004.4.8钱耀义.汽车发动机电子控制系统M. 北京：机械工业出版社.1999.1.9冯渊.汽车电子控制技术M .北京：机械工业出版社，1999.6.10N.Heintz,M.Mews,G.Stier Ricardo GmbH.An Approach to Torque-Based Engine.Management Systems.SAE PaperM.4th ed.New York:McGraw Hill,2003.11李军.凌志400改进型轿车电控节气门系统J.汽车维护与维修，2001，（4）.12顾柏良.BOSCH汽车工程手册M .北京：北京理工大学出版社，2004.4：88-127.13刘汉军等.丰田智能电子节气门控制系统D.汽车与配件，2000，(29).14Delphi Electronic Throttle Control Systems forModel Year 2000;Driver Features,System Security,and OEM Benefits.ETC for the Mass Market.SAE Paper,2000-01-0556.15陶国良.电子节气门技术的发展现状及趋势J.车用发动机学报，1999，18（4）.16林学东.最新电控汽油喷射.北京：北京理工大学出版社，1998.4.17张永玉.常见轿车电气系统结构原理与检修J. 北京：机械工业出版社，2004.1： 179-197.18Ross Pursifull.Unconventional Approach to Achieving a Default Throttle Position.SAEPaper,2000-01-0545.19亿恒科技（西门子）单片机应用指南D.上海：上海复旦大学出版社，2000，10.六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日SY-025-BY-5毕业设计（论文）中期检查表填表日期2008年05月07 日迄今已进行 6 周剩余 7 周学生姓名邵立军系部汽车工程专业、班级车辆工程B041620指导教师姓名张毅职称讲师从事专业汽车服务工程是否外聘是否题目名称汽车电子节气门控制系统设计学生填写毕业设计（论文）工作进度已完成主要内容待完成主要内容存在问题及努力方向学生签字： 指导教师意 见 指导教师签字： 年 月 日教研室意 见教研室主任签字： 年 月 日SY-025-BY-6毕业设计指导教师评分表学生姓名邵立军系部汽车工程系专业、班级车辆工程 16指导教师姓名张 毅职称讲师从事专业汽车服务工程是否外聘是否题目名称汽车电子节气门控制系统设计序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力205计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）106插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）58科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得 分 X= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点） 指导教师签字： 年 月 日SY-025-BY-7毕业设计评阅人评分表学生姓名邵立军专业班级车辆工程 16指导教师姓名张毅职称讲师题目汽车电子节气门控制系统设计序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力255计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）156插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）5得 分 Y= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点） 评阅人签字 ： 年 月 日SY-025-BY-8毕业设计答辩评分表学生姓名邵立军专业班级车辆工程 16指导教师张毅职 称讲师题目汽车电子节气门控制系统设计答辩时间月 日 时答辩组成员姓名出席人数序号评 审 指 标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度102设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力103应用文献资料、计算机、外文的能力104设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）、实用性、科学性和创新性155毕业设计答辩准备情况56毕业设计自述情况207毕业设计答辩回答问题情况30总 分 Z= 答辩过程记录、评语： 答辩组长签字： 年 月 日SY-025-BY-9毕业设计（论文）成绩评定表学生姓名邵立军性别男系部汽车工程专业车辆工程班级B04-16设计（论文）题目汽车电子节气门控制系统设计指导教师姓名职称指导教师评分（X）评阅教师姓名职称评阅教师评分（Y）答辩组组长职称答辩组评分（Z）毕业设计（论文）成绩百分制五级分制答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）： 系部公章： 年 月 日注：1、指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。本科学生毕业设计汽车电子节气门控制系统设计 系部名称： 汽车工程系 专业班级： 车辆工程B04-16班 学生姓名： 邵立军 指导教师： 张毅 职 称： 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院二八年六月摘 要为改善汽车行驶的动力性、平稳性和经济性，减少排放污染，汽油机电子节气门越来越多地应用到各种车辆上。电子节气门控制系统以传感器组和执行器取代了传统节气门的机械连接，开度在任何工况下都由驱动电机控制。踏板的输入信号被看作是驾驶员的转矩需求，发动机管理系统协调各功能模块的转矩需求后确定最终输出转矩，由此决定实际进气量，并输出相应的控制信号使节气门到达目标开度。国外产品已经大批量生产，国内只是处于引进使用阶段，在此方面的研究很少.本设计研究了电子节气门控制系统。分析了电子节气门的结构和控制原理，并与传统的机械式节气门作了比较，对传感器的输出电压特性进行标定，设计了控制系统的硬件和软件。阐述了单片机控制系统的工作原理和优点，详细介绍了飞思卡尔MC9 S12DG128单片机，并选择了MC33886作为直流电机驱动芯片，对此种芯片组成的控制系统进行了设计。运用PROTEL绘制了电子节气门硬件电路图。采用单片机C语言编写了单片机控制程序，并实现了PID控制算法。实现了电子节气门位置的闭环控制。关键词：电子节气门；电控系统；PID；PROTEL；MC9S12DG128ABSTRACTGasoline engine electronic throttle is being increasingly used in all kinds of vehicles to improve the vehicles dynamic, stability and efficiency,and reduced emissions pollution .The electronic damper control system has substituted for the traditional damper solderless joint by the transducer unit and the actuator, the opening under any operating mode all by the actuation electrical machinery control ,The footboard input signal by regarding as is pilots torque demand.After the engine management system management system coordinates various functions module the torque demand to determine finally outputs the torque,and from which decided the actual air input and outputs the corresponding control signal diplomatic agent tire valve to arrive the goal opening .The overseas product already the mass production, domestic only is at the introduction operational phase, are very few in this aspect research.This design has studied the electronic damper control system . It has carried on the electronic damper structure and the control principle and has made the comparison with the traditional mechanical damper and the demarcation to the sensor output voltage characteristic Which also has designed the control system hardware and the software analyzed.The design has laborated the monolithic integrated circuit control system principle of work and the merit and introduced in detail flies thinks Cull the MC9S12DG128 monolithic integrated circuit .It chose MC33886 to actuate the chip as the direct current machine Which has carried on the design to this kind of chip composition control system and drawn up the electronic damper hardware circuit diagram using PROTEL ,It take the monolithic integrated circuit C language to compile the monolithic integrated circuit control procedure and has realized the PID control algorithm. Has realized the electronic damper position closed-loop control.Key word：Electronic Throttle；Electronic Control System；PID；Protel；MC9S12DG12目录摘要Abstract第 1 章 绪论11.1电子节气门技术及发展11.1.1国外电子节气门发展概况11.1.2国内电子节气门发展概况11.2电子节气门的优点21.2.1电子节气门体产品介绍21.2.2早期电子节气门31.2.3帕萨特B5轿车电子节气门系统31.3电子节气门存在的问题51.4电子节气门的发展趋势61.5研究的目的和意义61.6研究范围和研究内容7第 2 章 电子节气门的结构及标定82.1传统节气门与电子节气门的结构比较82.1.1传统节气门的结构82.1.2电子节气门的结构82.2电子节气门的设计方案102.2.1电子节气门的结构102.2.2电子节气门及踏板模块的标定112.2.3电子节气门的标定112.2.4踏板模块的标定122.3本章小结14第 3 章 控制系统硬件设计153.1控制系统结构153.2控制系统电路设计163.2.1单片机特点与选择163.2.2MC9S12DG128嵌入式系统电路设计193.2.3单片机A/D转换功能介绍213.3MC9S12DG128控制系统电路213.3.1单片机电源电路设计223.3.2时钟电路设计233.3.3系统滤波电路设计243.3.4单片机复位电路的设计253.3.5RS232 串行通讯电路设计263.4驱动电路设计273.4.1直流电机的可逆PWM控制电路273.4.2直流电机控制原理293.4.3直流电机驱动电路313.5本章小结32第 4 章 控制系统软件设计334.1软件系统总体分析334.2控制系统子程序流程图334.2.1信号采集子程序334.2.2角度计算子程序流程图344.2.3控制器子程序流程图354.3系统软件的开发与调试364.4硬件系统驱动程序设计364.5本章小结41结论42参考文献44致谢464The Graduation Design for Bachelors Degree Design of Electronic Throttle Control System Candidate：Shao LijunSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B04-16Supervisor：Lecturer.Zhang YiHeilongjiang Institute of Technology2008-06Harbin1黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要为改善汽车行驶的动力性、平稳性和经济性，减少排放污染，汽油机电子节气门越来越多地应用到各种车辆上。电子节气门控制系统以传感器组和执行器取代了传统节气门的机械连接，开度在任何工况下都由驱动电机控制。踏板的输入信号被看作是驾驶员的转矩需求，发动机管理系统协调各功能模块的转矩需求后确定最终输出转矩，由此决定实际进气量，并输出相应的控制信号使节气门到达目标开度。国外产品已经大批量生产，国内只是处于引进使用阶段，在此方面的研究很少.本设计研究了电子节气门控制系统。分析了电子节气门的结构和控制原理，并与传统的机械式节气门作了比较，对传感器的输出电压特性进行标定，设计了控制系统的硬件和软件。阐述了单片机控制系统的工作原理和优点，详细介绍了飞思卡尔MC9 S12DG128单片机，并选择了MC33886作为直流电机驱动芯片，对此种芯片组成的控制系统进行了设计。运用PROTEL绘制了电子节气门硬件电路图。采用单片机C语言编写了单片机控制程序，并实现了PID控制算法。实现了电子节气门位置的闭环控制。关键词：电子节气门；电控系统；PID；PROTEL；MC9S12DG128ABSTRACTGasoline engine electronic throttle is being increasingly used in all kinds of vehicles to improve the vehicles dynamic, stability and efficiency,and reduced emissions pollution .The electronic damper control system has substituted for the traditional damper solderless joint by the transducer unit and the actuator, the opening under any operating mode all by the actuation electrical machinery control ,The footboard input signal by regarding as is pilots torque demand.After the engine management system management system coordinates various functions module the torque demand to determine finally outputs the torque,and from which decided the actual air input and outputs the corresponding control signal diplomatic agent tire valve to arrive the goal opening .The overseas product already the mass production, domestic only is at the introduction operational phase, are very few in this aspect research.This design has studied the electronic damper control system . It has carried on the electronic damper structure and the control principle and has made the comparison with the traditional mechanical damper and the demarcation to the sensor output voltage characteristic Which also has designed the control system hardware and the software analyzed.The design has laborated the monolithic integrated circuit control system principle of work and the merit and introduced in detail flies thinks Cull the MC9S12DG128 monolithic integrated circuit .It chose MC33886 to actuate the chip as the direct current machine Which has carried on the design to this kind of chip composition control system and drawn up the electronic damper hardware circuit diagram using PROTEL ,It take the monolithic integrated circuit C language to compile the monolithic integrated circuit control procedure and has realized the PID control algorithm. Has realized the electronic damper position closed-loop control.Key word：Electronic Throttle；Electronic Control System；PID；Protel；MC9S12DG12目录摘要Abstract第 1 章 绪论11.1电子节气门技术及发展11.1.1国外电子节气门发展概况11.1.2国内电子节气门发展概况11.2电子节气门的优点21.2.1电子节气门体产品介绍21.2.2早期电子节气门31.2.3帕萨特B5轿车电子节气门系统31.3电子节气门存在的问题51.4电子节气门的发展趋势61.5研究的目的和意义61.6研究范围和研究内容7第 2 章 电子节气门的结构及标定82.1传统节气门与电子节气门的结构比较82.1.1传统节气门的结构82.1.2电子节气门的结构82.2电子节气门的设计方案102.2.1电子节气门的结构102.2.2电子节气门及踏板模块的标定112.2.3电子节气门的标定112.2.4踏板模块的标定122.3本章小结14第 3 章 控制系统硬件设计153.1控制系统结构153.2控制系统电路设计163.2.1单片机特点与选择163.2.2MC9S12DG128嵌入式系统电路设计193.2.3单片机A/D转换功能介绍213.3MC9S12DG128控制系统电路213.3.1单片机电源电路设计223.3.2时钟电路设计233.3.3系统滤波电路设计243.3.4单片机复位电路的设计253.3.5RS232 串行通讯电路设计263.4驱动电路设计273.4.1直流电机的可逆PWM控制电路273.4.2直流电机控制原理293.4.3直流电机驱动电路313.5本章小结32第 4 章 控制系统软件设计334.1软件系统总体分析334.2控制系统子程序流程图334.2.1信号采集子程序334.2.2角度计算子程序流程图344.2.3控制器子程序流程图354.3系统软件的开发与调试364.4硬件系统驱动程序设计364.5本章小结41结论42参考文献44致谢46IV 第1章 绪 论为改善汽车行驶的动力性、平稳性和经济性，减少排放污染，汽油机电子节气门越来越多地应用到各种车辆上。电子节气门是柔性控制系统，由控制电机驱动节气门， 能快速实现节气门位置的精确控制；同时电子节气门系统可以协调发动机和底盘系统的工作，使车辆拥有良好的操纵性。节气门控制与变速箱电控系统控制在变速箱换档时同步调节，使发动机转速与所换档位匹配，达到最小换档冲击；并可设置多种控制功能来改善驾驶安全性和舒适性。1.1 电子节气门技术及发展传统汽车的节气门采用钢丝绳和杠杆与驾驶室内的油门踏板相连，这种机械式的节气门控制方式很难根据汽车的不同工况相应地做出精确调整，因而会导致汽车的驾驶性能、乘坐舒适性以及汽车的燃油经济性下降，有害物质排放量增加。电子节气门控制系统则以传感器、执行器及电子控制单元替代了原来汽车上加速踏板和发动机节气门之间的传动机构，优化了发动机性能，有效地降低油耗和排放。1.1.1 国外电子节气门发展概况电子节气门的研究工作起源于120世纪70年代，在80年代开始有产品问世，近10年来国外对电子节气门的研究取得了非常迅速的发展。发展趋势可总结为：在控制策略上由线性控制发展为非线性控制，由辅助电子节气门发展为独立的电子节气门系统，从单一的控制功能发展到集成多种控制功能，兼顾提高动力性、经济性、操纵稳定性、排放性和乘坐舒适性。目前，国外多家公司已对电子节气门系统作了深入的研发，比如德国Bosch（博世）、Pierburg（皮尔博格）,美国Delphi（德尔福） 、Visteon（伟世通） ,日本Toyota（丰田）、Hitachi（日立）、Denso（电装），意大利Marelli（玛瑞利）等已推出系列化产品应用于各种品牌的中高档轿车2。1.1.2 国内电子节气门发展概况国内对电子油门研究尚处于起步阶段。虽然一汽大众、上海大众、上海通用及广州本田等公司生产的部分高级轿车上已经配置了电子节气门系统，但都属国外引进的技术，其关键技术未能消化吸收，未能形成具有我国自主知识产权的ETC（Electronic Throttle Control，简称ETC）产品。2004年，奇瑞公司开发了电子节气门系统，用于旗云CVI，轿车上。另外，国内部分高校近年来也对ETC开展了研究与技术探索，并取得了阶段性成果。如清华大学研制的发动机电控节气门控制器和武汉理工大学进行了基于DSP的电子节气门控制的研制等3。 1.2 电子节气门的优点1、节气门开度的精确控制由ECU对应于驾驶状况来计算出最佳的节气门开度，由控制电机驱动节气门。2、集成多种控制功能电子节气门控制系统作为发动机控制的一个功能模块，除了维持发动机正常运转所进行的加速、怠速控制外，还可以完成与进气控制有关的巡航控制、防抱死控制、车辆稳定控制以及换档防冲控制等，实现信息共享，通过电子节气门中的驱动电机控制节气门的开度来实现综合控制。3、最佳的操控及稳定性在接到驾驶员踩油门到底指令时，并不会直接将节气门全开，而是根据发动机的负荷及转速增加的速度，节气门先打开一个基本角度，然后缓慢的增大，这种渐进式的开启方式可以减轻因发动机转速突变带来的振动，并得到最有效率的进气控制，从而使发动机加速更柔顺、更快速、更省油。4、排放降低由于在各种情况下对过量空气系数的精确控制，使得燃烧更加完全；在怠速时又只允许极小的开度来增进稳定燃烧，提高燃油经济性，排放也得到进一步控制。5、海拔高度补偿由于在高海拔时吸入发动机的空气更加稀薄，降低发动机的有效扭矩。为了弥补这种性能损失，电子节气门可以根据压力感器信号来增加节气门的开度，从而获得与平地一样的行车性能1.2.1 电子节气门体产品简介在生产了S-10s汽车已达20年之久的时候，通用汽车公司在2004年的秋季推出了他们的雪佛兰Colorado和GMC Canyon两款中级皮卡。在这两款车上，所采用的所有新的和改进的标准技术就是“ETC”这3个字母，即“电子节气门控制系统”。自1988年宝马轿车开始应用电子节气门控制系统以来4，该控制系统只是应用在一小部分高级轿车上。在过去的几年中，电子节气门控制系统在美国已经被应用于更多本国生产的汽车上。从最新的报道可以看到，在大众化的汽车市场上，电子节气门控制系统已经成为许多售价仅为一万四千美元的汽车的标准配置了。伟世通的产品节气门采用低扭矩步进直流电机。双节气门位置传感器为发动机控制模块提供信息；双复位弹簧；8度缺省节气门角度设置；没有迟滞现象。玛瑞利公司的电子节气门采用直流伺服电机，比步进电机更具有快速精确性与灵活性；两级减速齿轮连接电机和节气门轴，控制精确，需要的动力更少；两节气门位置传感器，有相互监控的作用；两回位弹簧，线路互相屏蔽，外接微处理器及控制电路。斯巴鲁公司已于2005年在其生产的所有车型上应用电子节气门控制系统。另外，福特汽车公司的旗舰产品福特F150也将采用电子节气门控制系统。电子节气门控制系统的技术已经相当成熟，其价格已经降了下来，性价比也在不断地得到提高。在汽车上应用电子节气门控制系统已经成为1个发展趋势。1.2.2 早期电子节气门早期电子节气门保留了原来的进气控制方式即踏板与节气门联动，以作为备用。平时主节气门全开，只对辅助节气门进行控制，在电子节气门失去作用后，启用原来的油门拉线控制方式；经过长期试验证明，电子控制比原来的控制安全可靠得多，所以现在的电子节气门控制系统已经大胆舍弃备用的拉线控制设备。简化了结构，降低了成本。1.2.3 帕萨特B5轿车电子节气门系统帕萨特B5轿车电子节气门的结构示意图如图1.1所示。电子节气门系统主要由节气门开度传感器、加速踏板位置传感器、ECU、数据总线、EPC指示灯和节气门执行器等组成。图1.1 帕萨特B5轿车电子节气门示意图操纵加速踏板时，加速踏板位置传感器记录下加速踏板的位置，并将此信息传递给ECU，ECU根据此信息及废气排放、燃油消耗、安全等因素，确定转矩及相应的节气门位置，一方面通过控制节气门体上的执行电机来控制节气门转动相应的角度，另一方面控制点火和燃油喷射，使得发动机的实际转矩达到目标转矩，更加精确和有效地对发动机进行控制。帕萨特B5轿车电子节气门控制系统的组成：1、加速踏板位置传感器加速踏板位置传感器检测加速踏板的位置并通知ECU，其结构如图1.2所示。加速踏板位置传感器是一个无触点的双电位器传感器，由ECU供给5V电压。该传感器向ECU发出两路反映加速踏板位置的电压信号，其中一路是另一路的两倍。ECU根据此信号可进行驾驶员期望的扭矩需求计算，经ECU内部统一协调后控制执行器工作。由于2个电位器是同相安装的，当电子加速踏板位置发生变化时，其电阻值同时线性增加或减小。图1.2 加速踏板位置传感器2、节气门执行器节气门由节气门执行器内的节气门驱动装置（电动机）根据ECU的指令来控制，可以避免节气门上的节流损失，其结构如图1.3所示。图1.3 节气门执行机构3、EPC警报灯在发动机运转时，若电子节气门发生故障，将通过EPC警报灯报警。4、电磁离合器电磁离合器位于节气门电动机和节气门之间，用于连接节气门电动机和节气门，倘若系统元件或线路出现故障，ECU就会切断电磁离合器和节气门电动机的电源供应使节气门电动机与节气门分离，节气门在回位弹簧的作用下回到关闭状态。此时，节气门开度由加速踏板经油门拉索直接控制。5、节气门开度传感器节气门开度传感器位于节气门体上，与传统的节气门开度传感器不同的是其内部实际上包含了两个传感器（见图1.4）。ECU通过这两个传感器的信号输入，得知节气门的实际开度及节气门位置传感器自身是否存在故障。节气门开度传感器在更换ECU、维修或更换加速踏板位置传感器、ECU下载或ECU远程编码等情况出现后需要进行初始化。图1.4 节气门开度传感器初始化的方法是：在不踩加速踏板时打开点火开关（不起动发动机），然后将加速踏板踩到底，最后松开加速踏板并起动发动机。1.3 电子节气门存在的问题为了安全可靠而采用冗余设计，所用传感器和电机要求有极高的精确性和响应速度，使得成本变高；为了保证系统失效后发动机仍能运转，需要复位弹簧使节气门保持在一个微小的开度，这就需要一个非线性弹簧，使控制算法复杂化。同时电子节气门ETC采用了传感器、控制单元、驱动器以及冗余设计，使之成本较高，使得ETC目前只装配在高档轿车上。离汽车中低端购买者的消费期望还有一段距离。所以降低成本是当前普及电子节气门的又一重大难题。1.4 电子节气门的发展趋势作为发动机进气控制系统的下一代产品5，国外电子节气门产品已大规模投入市场。电子节气门国外的研究试验得到大力发展，并日趋成熟。电子节气门在控制策略上由先前的线性控制到现在的非线性控制；驱动由步进电机到直流电机；从先前为单一提高驾驶性能到现在为提高发动机的经济性、排放性及乘驾舒适性等多项综合性能，集成了多种控制功能；采用冗余设计（配备功能相同的元件并相互检测，防止信号及功能失误而产生故障）和系统故障检测与失效保护。系统集成多种控制功能，降低产品价格。电子节气门控制系统作为发动机控制的一个功能模块，除了维持发动机正常运转所进行的加速、怠速及超速等控制外，还应完成与进气控制有关的巡航控制、防抱死控制、车辆稳定控制以及减小换挡冲击控制等协调控制，实行信息共享，使用直流驱动电机控制节气门的开度来实现综合控制要求。这样既利用了共同信息，节约了成本，又便于实现集中控制，精简结构。最新的资料表明，大约25%的2004款的汽车都采用了不同形式的电子节气门控制系统（在美国）。德国Hella公司是一家节气门阀片位置控制器总成的生产商，该公司确信在未来的10年内，整个汽车工业将会发生巨大的变化。电子节气门控制系统对于汽车遇到的各种问题来说是1个能够提供更多功能、成本更低廉的解决方案，而且在不久的将来它可能还会为汽车发挥更重大的作用。1.5 研究的目的和意义随着电子技术的不断发展、控制功能的不断加强，发动机管理系统实现了基于转矩控制的发动机管理系统，在喷油和点火的控制方面，基于转矩控制的发动机管理系统和传统的发动机管理系统基本相同，但在进气充量控制即节气门的控制方面却有很大的区别。基于扭矩控制的发动机管理系统中，踏板向ECU输入节气门期望的开度，以反映驾驶员的转矩需求。发动机管理系统根据最终的转矩计算出所需的进气量、喷油量和点火正时。根据气缸进气量可以计算出相应的节气门开度，并把与此开度相对应的控制信号传给节气门开度控制执行器，实现“电驱动”。因此发动机管理系统是首先确定所需的进气量，并由此“反算”出节气门的实际开度。传统的节气门已经不能满足需要，电子节气门控制系统应运而生，成为发动机全电控中的一个重要部件。电子节气门控制运用电驱理念，一方面它精确控制进气量，可以提高发动机动力性、经济性，减轻排放；另一方面，通过它对汽车动力系统的功率控制来提升驾驶性能，比如安全、平顺性等。因此，电子节气门已成为汽车发动机完全电控的一个非常重要的功能模块。1.6 研究范围和研究内容（1）完成电子节气门控制系统研究现状及产品调研。查阅现有的对电子节气门的研究资料，分析其控制的优缺点，调查市场上产品生产及应用现状；（2）根据电子节气门的功能要求，选择了飞思卡尔MC9S12DG128单片机开发了电子节气门的硬件控制系统；（3）使用protel设计并绘制电子节气门控制系统的硬件电路图；（4）用单片机C语言编写软件控制程序，实现PID控制功能，完成汽车电子节气门控制系统的硬件驱动。第2章 电子节气门的结构及标定2.1 传统节气门与电子节气门的结构比较2.1.1 传统节气门的结构我们知道，操纵节气门开度就能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。传统节气门的控制方法仍然采用机械控制方式，节气门轴通过钢丝绳和杠杆与驾驶室内的油门踏板相连，驾驶员通过脚踩油门踏板，来控制节气门开度，从而改变节气门处进气通道的面积，调节发动机的充气量，达到改变发动机输出功率的目的。对于特殊工况则采用附加装置进行空气或燃油补偿，如怠速系统旁通道中采用电磁阀或步进电机驱动改变进气通道面积。但这种传统节气门应用范畴受到限制并缺乏精确性。这种节气门的控制方式由于其动态特性限制，不能根据汽车的所有工况相应地做出精确调整，特别是在冷却起动、低负荷和怠速等特殊工况下更是如此，因而会导致汽车的经济性下降，有害物质排放量增加。 图2.1 机械式节气门简图2.1.2 电子节气门的结构与传统油门比较，电子油门6明显的一点是可以用线束（导线）来代替拉索或者拉杆，在节气门一端装一只微型电动机，用电动机来驱动节气门开度。即所谓的“导线驾驶”，用导线代替了原来的机械传动机构。但这仅仅是电子油门表面的东西，它的实质和作用仅仅用连接代替方式来解析是远远不够的。首先通过节气门位置传感器将需要的油门开度信号传递到MC9S12DG128，将得到的数据经过扭矩及转速分析，从而输出信号驱动电动机进行油门开度的调节。此外在电喷系统采用电子节气门的扭矩结构控制原理，使得发动机时刻处于最优状态，大大改善了整车性能，提高了驾驶舒适性，降低了油耗，减少了排放污染；更好地满足环保要求。电子节气门系统的基本结构主要包括：1、加速踏板位置传感器加速踏板位置传感器由两个无触点线性电位器传感器组成，在同一基准电压下工作，基准电压由ECU提供。随着加速踏板位置的改变，电位器阻值也发生线性的变化，由此产生反应加速踏板下踏量大小和变化速率的电压信号输入ECU。2、节气门位置传感器和踏板位置传感器类似，节气门位置传感器也是由两个无触点线性电位器传感器组成，且由ECU提供相同的基准电压。当节气门位置发生变化时，电位器阻值也随之线性地改变，由此产生相应的电压信号输入ECU，该电压信号反映节气门开度大小和变化速率。3、节气门控制电机节气门控制电机一般选用步进电机或直流电机，经过两级齿轮减速来调节节气门开度。早期以使用步进电机为主，步进电机精度较高、能耗低、位置保持特性较好，但其高速性能较差，不能满足节气门较高的动态响应性能的要求，所以现在比较多地采用直流电机，直流电机精度高、反应灵敏、便于伺服控制。4、控制单元（ECU）控制单元（ECU）是整个系统的核心，包括两部分：信息处理模块和电机驱动电路模块。图2.2 电子节气门系统简图信息处理模块接受来自加速踏板位置传感器的电压信号，经过处理后得到节气门的最佳开度，并把相应的电压信号发送到电机驱动电路模块。电机驱动电路模块接受来自信息处理模块的信号，控制电机转动相应的角度，使节气门达到或保持相应的开度。电机驱动电路应保证电机能双向转动。2.2 电子节气门的设计方案实现节气门位置控制，进行节气门智能化控制。电子节气门系统微控制器是飞思卡尔系列单片机，采用的节气门体将驱动电机、节门阀片、节气门位置传感器和一个复位弹簧集成在一起。电子节气门的工作原理是用单片机进行节气门位置信号和油门踏板位置信号的采集，进行数据处理后计算出节气门期望开度，并通过脉宽调制的方式来改变节气门驱动电机两端的电压，实现节气门位置控制。2.2.1 电子节气门的结构电子节气门控制系统由加速踏板模块、节气门控制单元、节气门体等组成，其系统结构如图2.3所示。图2.3节气门控制系统组成加速踏板的位置信号转换为电压信号输入到电控单元，反映驾驶员对发动机的转矩需求。ECU除了根据加速踏板位置及其改变速度以外还要考虑其他传感器的信号，如节气门转角、进气量、转速、冷却液温度等以及汽车底盘电子控制信号，经过计算后确定节气门应有的开度，然后发出指令给电子节气门的直流电机控制电机的输出力矩。电机带动节气门克服复位弹簧扭矩转动到相应的开度。电机的输出力矩与复位弹簧力矩平衡时，节气门稳定在目标开度。电机输出力矩与驱动信号占空比成正比。占空比增大时，电机驱动力矩大于复位弹簧阻力矩，节气门开度增加；当占空比减小时，电机驱动力矩小于复位弹簧阻力矩，节气门开度减小。节气门位置信息通过位置传感器反馈给ECU，实现闭环控制。现在电子节气门产品已将节气门控制器与发动机电控单元集成为一体，从而使系统的结构进一步简化，可靠性也进一步提高。前文分析可知，电子节气门控制系统的目标信号实际上是由发动机管理系统在优化性能的前提下计算出来的，驾驶员并不能直接控制电子节气门的开度。目标信号的计算已经超出了本设计的研究范围。在本设计中，直接以踏板的输入位置作为节气门的目标位置，设计控制电路和控制算法，以实现节气门开度相对踏板开度的跟随。2.2.2 电子节气门及踏板模块的标定本设计以踏板的输入信号作为电子节气门的目标开度，由电子节气门位置传感器反馈节气门的实际开度。踏板的输入信号和节气门的反馈信号都为电压值，并与位置对应。因此，系统开发前必须对其进行标定，找到输出电压与位置的对应关系。通过分析各个冗余传感器输出电压的特性，可以设计合理的诊断程序。此外，踏板的实际角度范围与节气门的实际角度范围并不相同，对其进行了变换，使两者开度相对应。2.2.3 电子节气门的标定电子节气门体连接器有6个引脚：其中2个引脚是电机的电源线，另外4个引脚是节气门位置传感器的电源线和信号线。引脚布置如图2.4所示。图2.4 引脚布置图引脚说明：1、TPS1信号输出端；2、.TPS电源正极；3、电机电源正极；4、TPS2信号输出端；5、电机电源负极；6、TPS电源地；同样电子节气门总成共有6个连接端子，连接示意图如图2.5所示，其中4号连接端口接4号传感器信号输出；2号连接端口接传感器搭铁：1号连接端口接2号传感器信号输出；6号连接端口接控制器的+5V，作为传感器的参考电压；5号连接端口接节气门体驱动电动机正极；3号连接端口接节气门体驱动电动机负极。驱动电机电源一般由蓄电池提供，本文设计中电子节气门的驱动电机的电源由自制电源提供，输出在12V左右。 图2.5 电子节气门连接端口示意图节气门位置传感器输出特性的研究，是获得精确控制的前提和基础。为此，对其进行标定，得到节气门位置传感器输出电压与节气门角度的关系曲线。图2.6是设计的简单标定装置。为了把节气门位置传感器1输出的电压信号转换成节气门2的旋转角度，在节气门转轴3中心固定一枚刚性细长指针4，临近转轴端面处固定角度刻度盘5，刻度盘中心位于转轴的轴线上。标定时，给节气门位置传感器提供5V电压。设定节气门完全关闭位置为0，则节气门全开为88。从0开始，间隔5旋转节气门转轴，直至节气门全开，记录节气门旋转角度及TPS1和TPS2相应的输出电压。图2.6 电子节气门的简单标定装置图中数字分别代表：1、节气门位置传感器；2、节气门；3、节气门转轴；4、指针；5、刻度盘图2.7是标定后所得到的输出电压信号V与节气门旋转角度之间的对应关系。由图可知，节气门位置传感器具有良好的线性关系，且在任一开度两个传感器的输出电压和始终等于供电电压。因此，根据节气门位置传感器提供的电压信号，可以准确地检测出节气门连续的旋转角度。图2.7 节气门位置传感器输出电压曲线2.2.4 踏板模块的标定加速踏板模块是将踏板功能和机械部件的所有功能统一起来的操作单元。加速踏板位置由加速踏板位置传感器(Pedal Position Sensor，缩写为PPS)转化为电信号输入到电控单元，发动机管理系统称这种信号为“驾驶员需求”（Driver Demand）。同样，出于安全性和可靠性考虑，加速踏板位置传感器也采用了冗余设计，设计了两个传感器。两个传感器依据各自相互独立的电源运行。试验用加速踏板实物照片如图2.8所示。踏板的引脚布置图如图2.9所示。图2.8 加速踏板实物照片图图2.9 加速踏板引脚布置图用与节气门相似的标定方法对踏板进行了标定，记录踏板不同旋转角度时PPS输出电压，得到输出电压信号V与踏板旋转角度之间的对应关系曲线，如图2.10。分析标定所得数据可知，加速踏板位于任一角度时，对应的PPS1输出电压均为PPS2输出电压的2倍。节气门的开度范围为088，加速踏板的开度范围为015。系统开发时暂时只考虑了节气门静态位置以上的工作区域，即988范围的工作区域。为了提高控制精度和便于对控制结果进行分析比较，将踏板的开度范围进行放大，使得踏板开度为0时，节气门处于静态位置；踏板开度为15时，节气门全开。图2.11为加速踏板与节气门角度的换算关系曲线。踏板信号输入后，根据换算关系将其放大，使得节气门能到达同样的开度。 图2.10 踏板位置传感器输出电压曲线图2.11 加速踏板角度换算曲线2.3 本章小结本章分析了电子节气门特性（工作特性），介绍了一些企业成熟的电子节气门产品，对传统节气门和电子节气门的控制系统进行了对比，对电子节气门结构及电器特性进行分析，包括节气门体组成，电压开度关系的标定。电子节气门控制系统的目标信号实际上是由发动机管理系统在优化性能的前提下计算出来的，驾驶员并不能直接控制电子节气门的开度。直接以踏板的输入位置作为节气门的目标位置，设计控制电路和控制算法，以实现节气门开度相对踏板开度的跟随。第3章 控制系统硬件设计3.1 控制系统结构本设计研究的主要目的是实现节气门位置控制，进行节气门智能化控制。电子节气门系统微控制器是飞思卡尔MC9S12DG128系列单片机，采用的节气门体将驱动电机、节门阀片、节气门位置感器和一个复位弹簧集成在一起。电子节气门的工作原理是用MC9S12DG128单片机进行节气门位置信号和油门踏板位置信号的采集，进行数据处理后计算出节气门期望开度，并通过脉宽调制的方式来改变节气门驱动电机两端的电压，实现节气门位置控制。使整个系统达到高精度的控制。电子节气门在整个工作范围都由直流电机控制，因此电子节气门开度的精确控制是通过直流电机的精确控制实现的。硬件设计中直流电机驱动电路的设计十分重要。直流电机一般采用脉宽调制作为控制信号，这就要求控制系统能输出易于控制的脉宽调制信号。电子节气门控制系统是闭环控制系统，由加速踏板模块输入目标开度，节气门位置传感器反馈实际开度，加速踏板和节气门位置传感器输入的都是模拟量，必须通过模数转换转换为数字量。因此控制器必须具有A/D转换功能和信号处理功能。单片机机数据检测模块接收节气门期望位置信号和节气门实际位置信号，用图形和表格的方式显示出来，对观察油门系统的响应性具有一定的作用。电子节气门系统示意图如图3.1所示。 操纵油门踏板，由油门踏板位置传感器用来对驾驶员的驾驶模式进行解析，得到发动机的目标转矩和转速，油门踏板位置信号送给MC9S12DG128根据扭矩模型进行计算，输出一个期望的节气门开度值，记TPS_Target，从而确定发动机的节气门的目标开度，将这个目标开度传递给节气门位置传感器进行位置反馈控制，实现节气门的闭环控制。A/DMC9S12DG12单片机A/D PWM 模拟输入微型电机油门开度执行机构节气门开度传感器油门开度传感器图3.1 MC9S12DG128电子节气门工作原理框图3.2 控制系统电路设计3.2.1 单片机特点与选择飞思卡尔系列单片机的硬件系统设计简洁，指令系统设计精练。世界上有一些著名计算机芯片制造公司，其单片机产品是在其原有的微型计算机CPU基础上改造而来的，在某种程度上自然存在一定的局限性。而飞思卡尔公司是一家专门致力于单片机开发、研制和生产的制造商，其产品设计起点高，技术领先，性能优越，独树一帜。系列单片机采用哈佛总线结构，程序和数据空间是完全分开的，因此可以对数据和程序同时进行访问，所以提高了数据的吞吐率。飞思卡尔系列单片机采用了一种双总线结构，所以DG128系列单片机与常见的单片机不同的是程序和数据总线可以采用不同的宽度，DG128系列单片机的数据总线都是16位的，但低档、中档和高档的PIC系列机分别有8位、16位和32位的指令总线。这样，取指令时则经指令总线，取数据时则经数据总线，互不冲突。由于DG128系列单片机采用了指令空间和数据空间分开的哈佛结构，用了两种位数不同的总线。因此，取指令和取数据有可能同时交叠进行，所以在DG128系列微控制器中取指令和执行指令就采用指令流水线结构。当第一条指令被取出后，随即进入执行阶段，这时可能会从某寄存器取数而送至另一寄存器，或从一端口向寄存器传送数等，但数据不会流经程序总线，而只是在数据总线中流动，因此，在这段时间内，程序总线有空，可以同时取出第二条指令。当第一条指令执行完毕，就可执行第二条指令，同时取出第3条指令。这样，除了第一条指令的取出，其余各条指令的执行和下一条指令的取出是同时进行的，使得在每个时钟周期可以获得最高效率。在大多数微控制器中，取指令和指令执行都是顺序进行的，但在DG128单片机指令流水线结构中，取指令和执行指令在时间上是相互重叠的，所以DG128系列单片机才可能实现单周期指令。此外，DG128的结构特点还体现在寄存器组上，如寄存器IO口、定时器和程序寄存器等都是采用了RAM结构形式，而且都只需要一个周期就可以完成访问和操作。而其它单片机常需要两个或两个以上的周期才能改变寄存器的内容。上述各项，就是DG128系列单片机能做到指令总数少，且大都为单周期指令的重要原因。飞思卡尔MC9S12DG128主控制系统实物图如图3-2。 图3.2 MC9S12DG128主控制系统实物本文选用飞思卡尔MC9S12DG128（以下简称DG128）是Freescale公司推出的S12系列单片机中的一款增强型16位单片机，片内资源丰富，接口模块包括SPI、SCI、IIC、A/D、PWM等，在汽车电子应用领域具有广泛的用途。DG128在Flash存储控制及加密方面也有很强的功能，加解密可配合第三方软件使用。MC9S12 系列单片机是以 16 位高速CPU12内核为核心的单片机系列，简称 S12 系列。典型的 HC12 总线速度为8MHz，而典型的S12总线速度为25MHz。HC12和S12指令完全兼容，故在很多场合下，写成HCS12系列单片机。 图3.3 MC9S12DG128的系统结构图DG128单片机采用增强型16位HCS12 CPU，片内总线时钟最高可达25MHz；脉宽调制模块（PWM）可设置成4路8位或者2路16位，逻辑时钟选择频率宽。它包括两个8路10位精度A/D转换器，控制器局域网模块，这些丰富的内部资源和外部接口资源可以满足ECU对各种数据的处理、网络数据的发送和接收要求，芯片集成了两个MSCAN12模块，能够实现高低速CAN网络的网关节点功能。增强型捕捉定时器并支持背景调试模式。DG128有112-PIN和80-PIN两种封装形式，80-PIN封装的单片机没有引出用于扩展的端口，只引出了一个8路A/D接口。此外它还采用先进的缓冲器布置改善了实时性能，简化了应用软件的设计，CPU将数据送入发送缓冲期，然后通过设置寄存器发出命令，数据组成报文后通过发送引擎送到TXCAN，再经过外部收发器送到总线，报文接收时，收发引擎通过外部收发器将总线上的数据位流引入RXCAN，经过解码、错误检查、校验和报文过滤后送到接收缓冲区，并通过中断或标志通知CPU。在本设计中，要求控制器有A/D转换模块以及PWM输出模块。终上所述在这里我采用此单片机作为控制核心主要基于以下原因。1、不需要外置晶振减少器件和成本；2、集成模拟器件使用更方便；3、芯片性能优异，油门开度传感器监测油门开度的实际位置； 当数据扫描到位移传感器的模拟输入与油门开度传感器的输入不同有变化时，会瞬间将此信息送往MC9S12DG128，该芯片对信息进行分析，当位移传感器的模拟输入量大于油门开度传感器的反馈量时，驱动电机继电器，驱动节气门执行机构油门电机正转（即进油量增加、并加速）。反之输入量小于反馈量则相反。通过以上方法实现对油门的控制，保持输出稳定和高的燃烧效率从而减少能源消耗。3.2.2 MC9S12DG128嵌入式系统电路设计嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中，将微处理器装配在专门设计的电路板上， 只保留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。图3.4是本设计中选用的嵌入式系统电路图。图3.4 MC9S12DG128嵌入式系统电路原理图3.2.3单片机A/D转换功能介绍电子节气门控制系统是闭环控制系统，由加速踏板模块输入目标开度，节气门位置传感器反馈实际开度，加速踏板和节气门位置传感器输入的都是模拟量，必须通过模数转换转换为数字量。节气门位置信号是以模拟信号传入单片机的，而单片机需要的信号应该是数字信号，因此需要设计一个A/D转换电路，将模拟信号转换为数字信号。A/D（Analog/Digital）模数转换模块内部可分为三个部分：IP总线接口、转换模式控制/寄存器列表、自定义模拟量。IP总线接口负责该模块与总线的连接，实现A/D模块和通用I/O的目的。转换模式控制寄存器列表中有控制该模块的所有的寄存器。自定义模拟量负责实现模拟量到数字量的转换。为了与外部信号同步进行A/D转换，A/D有一个外部触发转换通道，工作时可以选择沿触发方式或者电平触发方式。DG128单片机内部包括两个8路10位精度A/D转换器。这样经过电路处理的模拟信号得到转换，单片机就可以顺利的接收和处理TPS和传来的位置信号了。与节气门位置传感器处理电路一样，油门位置也需要A/D转换。3.3 MC9S12DG128控制系统电路3.3.1 单片机电源电路设计图3.5 单片机电源电路图MC9S12系列单片机的外部供电电压为 5V，分别为单片机的内部电压调整器，IO 端驱动器，AD转换器提供电源，详细情况如下：使用5v供电的端口有：VDDR(41引脚) 接+5V VSSR(40 引脚) 接地 内部电压调整器供电端 VDDX(107引脚) 接+5V VSSX (106引脚) 接地 IO 驱动供电端 VDDA(83引脚) 接+5V VSSA(86 引脚) 接地 AD 转换器供电端使用2.5v供电的端口有：VDDPLL(43引脚) 接+2.5V VSSPLL(45 引脚) 接地 锁相环供电端 VDD1(13引脚) 接+2.5V VSS1(14引脚) 接地 内部电源供电端1 VDD2(65引脚) 接+2.5V VSS2(66引脚 ) 接地 内部电源供电端2此外还有VRH (84引脚) 和VRL (85 引脚) 其中AD转换器参考电压不得大于5V。VREGEN(97引脚)的电压调整器使能端(上拉3.3K电阻或直接连接可开启内部电压调整器)需要说明的是当VREGEN（97引脚）接地时，单片机的内部电压调整器关闭，此时需要外部对 VDDPLL（43引脚)），VDD1（13引脚），VDD2（65引脚）提供稳定的2.5V电源，当VREGEN（97引脚）接高电平时，单片机的内部电压调整器开启，不必对单片机进行外部供电，只需外接滤波电路即可，使用内部的电压调整器。在设计供电走线时，为了确保它们各自的稳定性，并避免之间产生相互干扰，要分开为他们供电和滤波，并相对分割。图3.6是飞思卡尔推荐的设计方法，由图可知接地敷铜的分割线将各供电模块相对隔离。为了滤除更多的杂波，可以对图3.6所示做一些小的改进，即在VDD1与VSS1， VDD2与VSS2分别接两个滤波电容，容量分别为0.1uF和0.01uF。同时在设计VDDR（41引脚）和VSSR（40引脚）内部电压调整器供电端，VDDX（107引脚）和VSSX （106 引脚）IO驱动供电端，VDDA（83引脚）和VSSA（86 引脚）AD转换器供电端的供电电路时，由于它们有较大的电量吞吐量，尤其是IO驱动供电端工作时往往需要很大的吞吐电流，所以在连接去藕电容的同时，再并联上一个大容量的电容，用来保证供电端电流的平稳，它的大小通常为10uF。同样，这些电容也一定要尽量靠近MCU的对应引角处。 图3.6 单片机电源电路设计图3.3.2 时钟电路设计时钟电路图3.7在单片机系统硬件设计中是一个关键的部分，因为晶振体的工作频率很高，设计不当很有可能使其工作时的产生的高频信号对其他电路造成干扰，尤其是对模拟部分如 AD 转换输入信号的干扰；或者甚至晶振体不工作，导致整个单片机系统无法运行。MC9S12 系列单片机的时钟输入接口在其46（EXTAL）和47（XTAL）引脚上（112 引角封装），通常是接一个16M的晶振体。图3.7所示采用并联连接方式。因为图中的电容 C5，C6称为负载电容,它们分别与晶振体连接后接地,为的是削减谐波对电路的稳定性的影响，也就是滤波；Rb是为了保证起振；Rs 则用来分压，因为MC9S12 单片机的 EXTAL 的额定输入电压为 2.5V。飞斯卡尔说明书中提到当使用频率较高的晶振体时，分压电阻 R9可以取小甚至短接。因此在本设计中使用 16M 的晶振体时往往就不接Rs了，而Rb大小通常为1M，C5和C6为22pF。图3.7 时钟电路（并联型）图此外设计时钟电路时还应注意以下几点： 1、晶振体和单片机引角之间的连线尽量要短，这样可以保证其工作的稳定性和避免晶振体的高频信号过多的干扰周围线路； 2、晶振体的下方和周围尽量不要走线，尤其是对信号质量要求高的器件的线路；3、晶振体的周围和下面尽量用地线包围和覆盖，将晶振体的噪声阻挡起来，也防止其他干扰信号进来。3.3.3 系统滤波电路设计滤波电路常用于滤去电压中的纹波，保证系统供电的稳定性。它一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组合而成的各种复式滤波电路。单片机内部带有电压调整器,它主要负责为单片机的内部提供不同的电压，其中为锁相环电路提供的电压为2.5V，因此其电源端VDDPLL（43 引脚）与XFC（44 引角）需要外部连接滤波电路才能保证其正常运行。同样飞思卡尔说明书中要求为单片机的VDD1（13 引角）VDD2（65 引角）外接滤波电容。同样单片机的其他的各个外接电源端也一定要有滤波电路，图3.8是锁相环的滤波电路图。图3.8 锁相环滤波电路图图3.9为VDD1（13引角），VDD2（65引角）的滤波电路图。图3.9滤波电路图3.3.4 单片机复位电路的设计单片机需要在上电之后给其一个复位信号才能正常工作， 在开发和调试单片机系统时也往往要对它进行手动复位，而且当单片机系统供电电压过低时，程序的运行会出现非正常的情况，这就要求在低压时也必须对单片机系统进行复位，这样在设计中必须为它设计一个复位电路。MC9S12DG128单片机的RESET（42引角）为低有效，也就是说平时要求为上拉高电平，在需要复位时，需要给其一定时间的低电平。图3.10是本设计中的复位电路。图3.10 复位电路图图3.10的复位电路使用了飞思卡尔的专用复位芯片MC34064，它的外形酷似一个三极管，可以在低压情况下产生一个复位信号，也可在手动按键SW的触发下产生可靠的复位信号，这对于MCU的稳定复位是非常有利的。由于复位按键动作时，如果电路等效电感存在会在复位脚上产生负的感应电势所以给复位按键串接电阻以及在R2反向并联一个二极管来保护MCU。3.3.5 RS232 串行通讯电路设计单片机在应用中往往要与其他的设备通讯，最常见的通讯方式就是串行通讯。 MC9S12DG128单片机内置了2个SCI串行通讯模块。图3.11为MAX232的内部结构图。图3.11 MAX232的内部结构图上面是MC9S12DG128单片机的RS232串行通讯电路设计。在单片机与PC的通讯中，由于电脑的串口信号线为正负逻辑关系，即逻辑“1”为-5至-15V，逻辑“0”为+5至+15V，这与单片机的逻辑信号电压定义不同，这样就需要对两者之间信号进行电平转换。图3.12为MAX232的外部接线图。图3.12 MAX232 的电路原理图3.4 驱动电路设计3.4.1 直流电机的可逆PWM控制电路脉宽调制（PWM）是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。 PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，才能对数字信号产生影响。 对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。 从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波比较，产生正弦脉宽调制SPWM信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的PWM信号输出，可以说直到目前为止，PWM在各种应用场合仍在主导地位，并一直是人们研究的热点。由于PWM可以同时实现变频变压反抑制谐波的特点。由此在交流传动及至其它能量变换系统中得到广泛应用。PWM控制技术大致可以为为三类，正弦PWM（包括电压，电流或磁通的正弦为目标的各种PWM方案，多重PWM也应归于此类），优化PWM及随机PWM。正弦PWM已为人们所熟知，而旨在改善输出电压、电流波形，降低电源系统谐波的多重PWM技术在大功率变频器中有其独特的优势（如ABBACS1000系列和美国ROBICON公司的完美无谐波系列等）；而优化PWM所追求的则是实现电流谐波畸变率（THD）最小，电压利用率最高，效率最优，及转矩脉动最小以及其它特定优化目标。在70年代开始至80年代初，由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管，载波频率一般最高不超过5kHz，电机绕组的电磁噪音及谐波引起的振动引起人们的关注。为求得改善，随机PWM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪音（在线性频率坐标系中，各频率能量分布是均匀的），尽管噪音的总分贝数未变，但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此，即使在IGBT已被广泛应用的今天，对于载波频率必须限制在较低频率的场合，随机PWM仍然有其特殊的价值（DTC控制即为一例）；别一方面则告诉人们消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率，因为随机PWM技术提供了一个分析、解决问题的全新思路。占空比表示在一个周期内，输出方波高电平时间与周期的比值，占空比a的变化范围为0 a 1。电源电压不变的情况下，改变a值就可以改变电机电枢两端电压的平均值，从而改变电机的输出扭矩。电枢电流I的波形如图3.14所示，它在每个PWM周期中是由两段指数曲线组成。在PWM周期的高电平期间，电枢绕组与电源接通，电流按指数规律上升，同时电枢绕组电感蓄能；在PWM周期的低电平期间，电源断开，电枢绕组电感通过二极管D1释放能量，绕组中继续有电流按指数规律流动。因此，电机电枢电压波形为脉冲方式，电流波形为连续的波浪方式，有一定的波动。提高PWM频率可以减小电流波动。3.4.2 直流电机控制原理直流电机有两种驱动方式：线性驱动方式和脉宽调制方式（PulseWidthModulation，缩写为PWM）。线性驱动方式的设计很简单，只需要与电机串连一个可变电阻即可，如图3.13所示。改变可变电阻的阻值可以调节电机绕组电流，以控制电机的输出扭矩。当电机电阻等于可变电阻时，只有一半的能量被电机利用，另一半能量被可变电阻消耗，大部分功率用于产生热量，效率和散热性问题严重。因此，这种控制方式只用于微小功率直流电动机的驱动。图3.13 直流电机线性驱动方式原理图脉宽调制方式是利用功率晶体管的开关特性来调制电压恒定的直流电源，通过改变占空比来改变电枢的平均电压，以此控制直流电机的扭矩，这是目前直流电动机的主要控制方式。其控制原理图如图3.14所示。图3.14 控制原理图 图3.15输入输出电压波形电流波形图当开关管V1的栅极输入Ui为高电平时，开关管导通，电源电压Us施加到电动机两端，向电机提供能量，电动机储能。t1秒后，栅极输入变为低电平，开关管截止，中断供电电源Us向电机提供能量，但此时电枢电感在导通时所储存的能量通过续流二极管D1使电机电流继续流通。t2后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。这样，对应输入的电平高低，直流电动机电枢绕组两端的电压U0波形如图3.15所示。电枢电流I的波形如上图所示，它在每个PWM周期中是由两段指数曲线组成。在PWM周期的高电平期间，电枢绕组与电源接通，电流按指数规律上升，同时电枢绕组电感蓄能；在PWM周期的低电平期间，电源断开，电枢绕组电感通过二极管D1释放能量，绕组中继续有电流按指数规律流动。因此，电机电枢电压波形为脉冲方式，电流波形为连续的波浪方式，有一定的波动。提高PWM频率可以减小电流波动。本设计在使用功率三极管时，采用频率为1kHz的PWM，试验发现过高或过低频率的方波均不能使电机转动。系统采用的H桥芯片最高可以承受10kHz的PWM，限于单片机硬件资源的限制，输出频率过高时，容易受到干扰。因此H桥驱动电路同样采用1kHz的PWM。这样电机运行时，均有一定的噪音。用信号发生器产生标准PWM驱动H桥，试验证明当频率为8kHz以上时，电机的噪音消除，且运转更加平稳。其中直流电机PWM控制系统有不可逆和可逆系统之分。不可逆系统是指电动机只能单向旋转；可逆系统是指电动机可以正反两个方向旋转。应用功率三极管IRF460构成电机的不可逆PWM控制系统不适合电子节气门直流电机控制；所以本设计中采用H桥驱动芯片MC33886设计了可逆PWM控制系统。电子节气门控制系统中，直流电动机不可避免会以正、反转的状态工作，这时需要使用H型PWM驱动系统。其工作原理如图3.16所示4个开关管Q1、Q4为一组，Q2、Q3为另一组。同一组的开关管同步导通或关断，不同组的开关管的导通与关断正好相反。当Q1、Q4同时导通时，电流方向如A所示，电机产生正向扭矩；Q2、Q3导通时，电流方向如B所示，电机产生反向扭矩。因此采用H桥驱动电路可以控制直流电机的正反转。图3.16直流电机H桥控制原理图3.4.3 直流电机驱动电路设计中选用的电机为永磁式微型直流电动机。它的驱动方案主要有三种：电磁继电器开关控制、H型电路控制和单片电动机控制芯片控制。 第一种和第三种方案电路较简单。但是继电器响应速度慢，易损坏，可靠性不高，而且体积大，不适合电子节气门的使用要求。第二种方案效率高，而且控制灵活，但其外围电路复杂，体积和重量都不能满足要求。如果采用第三种方案，就需要解决散热和驱动电流问题。考虑到电子节气门的驱动电机为微型永磁式直流电动机，工作电流相对较小，所以决定采用第三种方案。 电机驱动芯片选用Freescale公司的MC33886。该芯片的内部结构与H桥式电路基本相同，只是在此之上加入了逻辑控制电路和过流过热保护电路。设计中的直流电机驱动原理图如图3.17所示。其中IN1和IN2一起连接到单片机PWM2口，OUT1和OUT2一起连接到电机的正极，电机另一端连接到地。这样的效果是两个半桥并联，扩大芯片的驱动能力。MC33886 的工作电压为5-40V，输入的PWM控制频率小于10kHz。图3.17 直流电机驱动原理图MC33886是Freescale公司推出的H桥集成电路，最大电流可以达到5A。其内部结构如图3.18所示。其中D1、D2为制动端，当输入有效信号的时候，输出端口立即显现三态，电动机迅速制动。FS为错误标志段，当出现错误时，该端显高电平。IN1和IN2为两个半桥的信号输入端，OUT1和OUT2为两个半桥的输出端。在设计时，将IN1端接地，IN2端接到单片机的PWM2信号端，通过控制信号的占空比来调整OUT1和OUT2两端的电压，实现电机速度调整。图3.18 MC33886内部结构图3.5 本章小结本章对电子节气门控制系统的硬件电路进行了总体设计。以MC9S12DG128系列16位单片机设计电子节气门的电控单元，应用了其内部电路控制模块。设计了MC9S 12DG128嵌入式系统电路和系统电源电路。详细描述了MC9S12DG128的时钟电路、系统滤波电路、复位电路、串行通信电路的工作原理。分析了PWM方式控制直流电机的原理。设计了可逆PWM控制电路。采用三极管电机只能单向转动，只有采用H桥驱动芯片，电机才能双向转动。设计了控制电机正反转的逻辑电路，解决了MC33886芯片需要两路PWM信号控制电机的转动，方向位控制比较麻烦的问题。第4章 控制系统软件设计由于汇编语言编程难度大，程序可读性差，可继承性差。用C语言开发系统可以大大缩短开发周期，明显增强程序的可读性，便于改进和扩充，加快了软件开发的速度。因此本系统软件采用单片机C语言编写24。4.1 软件系统总体分析电子节气门控制系统中要求节气门阀具有较快的响应性、良好的稳定性和良好的位置跟随性。控制系统的软件设计要综合考虑以上要求，因此软件设计是电子节气门控制系统的一个重要组成部分，对控制结果有决定性影响。系统软件主要完成控制功能，控制程序的结构和控制算法的设计直接影响控制效果。控制过程中，为了提高响应性，就需要提高采样频率，加快运算速度；提高稳定性就要求采样信号准确可靠，减少干扰的影响；提高控制的精确性需要闭环控制，对控制结果进行反馈。其系统程序的软件功能结构图如图4.1所示图4.1控制系统软件功能结构图4.2 控制系统子程序流程图电子节气门直流电机通过PWM控制，因此PWM输出十分重要。由于Freescale公司推出的MC9S12DG128单片机具有PWM输出功能，而且其片上的PWM功能具有独立的定时计数模块，所以极大地简化了硬件系统的设计。4.2.1 信号采集子程序控制系统共需采集四个信号，踏板的输入位置信号和电子节气门的反馈位置信号。踏板位置传感器和节气门位置传感器输入的皆为电压信号，需要通过A/D转换，把模拟量的电压信号转变为数字量。踏板位置传感器和电子节气门位置传感器皆有两个，因此应用4通道。图4.2为信号采集子程序流程图。图4.2信号采集子程序流程图4.2.2 角度计算子程序流程图程序运行中，需要计算踏板的给定角度和节气门的反馈角度。根据TPS和PPS的输入信号，和各自的电压角度关系，可以计算出输入角度和反馈角度。此外，需要将踏板输入的角度进行换算，以保证踏板的开度与节气门的开度相对应。图4.3为踏板角度计算子程序流程图，图4.4为节气门角度计算子程序流程图。图4.3 踏板角度计算子程序流程图图4.4节气门角度计算子程序流程图4.2.3 控制器子程序流程图PID控制器是一种线性控制器。它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量。首先求出位置偏差，并以此计算出增量，然后计算出控制量，之后要暂存本次控制量和位置偏差。程序对控制量范围加以限制。图4.5 PID控制器子程序流程图4.3 系统软件的开发与调试本设计中采用Codewarrior3.1for HCS12作为程序编译软件。“CodeWarrior for S12”是面向以HC12或S12为CPU的单片机嵌入式应用开发的软件包。包括集成开发环境IDE、处理器专家库、全芯片仿真、项目工程管理器、C交叉编译器、汇编器、链接器以及调试器。在Codewarrior软件中可以使用汇编语言或C语言，以及两种语言的混合编程。工程建立以后，需要定义装载地址。default.prm文件用于定义目标代码的装载地址，用户应当根据使用单片机的内存分配情况修改这个文件。CodeWarrior自动生成的“.prm”文件默认MC9S12DG128的RAM在：RAM = READ_WRITE 0x0400 TO 0x1FFF;这个默认区间必须修改，因为在这一空间有1K的I/O寄存器空间和2K EEPROM空间。使用默认定义会丢失1K RAM和2K EEPROM。在监控程序中修改RAM空间：RAM= READ_WRITE 0x2000 TO 0x3FFF；也可以修改到：RAM=READ_WRITE 0x1000 TO 0x2FFF。另外，使用：STACKTOP 替代 STACKSIZE因为STACKSIZE 0x100 在RAM低端留 0x100 空间，而使用 STACKTOP 0x3F00可以将SP定义到RAM高端。但是如果采用这种定义的方法，需要在前面定义RAM的时候，定义修改为：RAM=READ_WRITE 0x2000 TO 0x3EFF。这样，工程连接的时候才不会出现错误。 另外还需要对于工程文件中 Start12.c中函数 ： void _interrupt 0 _Startup(void) 中 #ifdef _HCS12_SERIALMON . . #endif 两句宏命令注释掉，使得其中的对于EEPROM, RAM起始位置控制寄存器初始化语句有效。这样，下载后程序可以运行正常。4.4 硬件系统驱动程序设计MC9S12DG128的控制程序如下：#include /* common defines and macros */#include /* derivative information */#pragma LINK_INFO DERIVATIVE mc9s12dg128b unsigned int AD4;unsigned int t1;unsigned int start_P=44;unsigned int close_P=240;unsigned int stop_P=240;unsigned int C_start=19; /*Dela