【毕业学位论文】（Word原稿）电子油门控制系统设计-电子信息工程

毕业设计 （论文） 题目 电子油门控制 系统设计 学生姓名 学号 专业 电子信息工程 班级 指导教师 评阅教师 完成日期 2012 年 5 月 18 日 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 张力 2012 年 5 月 18 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省 级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密 ，在 _年解密后适用本授权书。 2、不保密 。 （请在以上相应方框内打“”） 作者签名： 张力 2012 年 5 月 18 日 导师签名： 年 月 日 目 录 摘要 1 前言 2 1 绪论 2 子节气门研究的目的和意义 2 子节气门的优点及不足 3 子节气门的优点 3 子节气门的不足 4 子节气门国内外的研究现状及发展趋势 4 内外对电子节气门的研究现状 4 子节气门的发展趋势 5 课题的主要研究内容 6 章小结 6 2 电子节气门控制系统的构成及工作原理 7 统的节气门结构 7 子节气门控制系统的构成 7 子节气门的工作原理 8 章小结 9 3 电子节气门的总 体设计方案 9 子节气门系统总体框图及简介 9 子节气门体 9 控单元单片机的选择 11 流电机驱动芯片的选择 11 章小结 12 4 电子节气门硬件电路的设计 13 片机控制电路的设计 13 流电机驱动电路的设计 14 子节气门体接口电路的设计 15 章小结 15 5 电 子节气门软件的设计 15 制系统总体程序流程 16 数转换程序流程 17 制算法子程序流程 18 产生程序流程 23 晶显示程序流程 24 章小结 25 6 实验结果及分析 25 验系统 25 子油门控制系统构成 25 验测试工具 26 验结果 及分析 26 踪响应结果及分析 26 气门开度响应结果及分析 30 子节气门控制系统功耗分析 30 晶显示精度 31 章小结 31 7 总结与展望 31 文工作总结 31 想与展望 32 致谢 34 参考文献 35 附录 37 42 1 电子油门控制系统设计 学 生：张力 指导老师：万钧力 （三峡大学 电气与新能源学院） 摘 要 ： 随着汽车产业的发展和电子控制技术的进步，电子节气门控制系统不断地发展，现今已成为先进的发动机管理系统中不可或缺的电子控制单元。节气门是汽车发动机的重要控制部分，为了提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性并减少排放污染，对这项先进技术的深入研究将是必然的趋势。 本论文分析了电子 节气 门的构造、工作原理及其工作中的非线性因素，并且设计了制器，实现了对节气门的位置控制。 设计的电子节气门控制系统 以 为主控单元、 以 司生产的 气门为控制对象，选用 司生产的片驱动直流电机， 同时辅以 晶显示目标值与跟踪值，实现良好的人机交互界面。系统 软件部分主要 包括 A/D 转换程序 、 产生程序 、 制程序、定时器中断程序 以及 示驱动程序 等 。 该系统 完成了基于 制的油门开度响应实验，实现了基本的控制功能 。控制系统较为稳定，节气门无明显抖动， 制的跟随效果较为理想，在进行方波跟踪时， 滞后和超 调不明显， 响应时间在 100右。所设计的实验装置对开发电子节气门 具有一定的 参考 价值。 关键词： 电子节气门 ； 开度响应 ； 位置传感器 ； 单片机控制系统 of of is it a in is an of in to of be an of to a is as by as by is to C At CD is 2 2 of of , of ID of of CD so of ID is is ID is of is is 0is 言 传统的节气门与加速踏板之间通过拉索 （杆） 连接 ， 节气门的开度完全由驾驶员通过加速踏板来控制 。 这种机械控制方式只能使发动机电子控制系统完全按驾驶员加速踏板的操作控制发动机的工作 ， 不能确保发动机的工作状态与汽车的运行情况形成最佳的匹配。电子节气门控制系统使加速踏板与节气门之间无机械连接 ， 而是通过传感器 、 电子控制器及节气门驱动装置实现电子控 制方式的连接 ， 可使发动机节气门的开度不完全取决于驾驶员对加速踏板的操纵 ， 控制系统可根据发动机的工况 、 汽车的行驶状态等对节气门的开度做出实时的调节 ， 使发动机在最适当的状态下工作 ， 从而提高了汽车的动力性 、 安全性及舒适性。 电子节气门控制系统主要涉及到发动机的控制，而发动机是一个非常复杂的非线性系统，发动机的控制因涉及到空燃比控制 、 点火周期控制 、 爆震控制 、 排气再循环控制和燃油喷射控制等而变得非常复杂，所以电子节气门的控制也变得异常复杂 ， 为了简化问 题， 降低难度，电子节气门控制系统主要从踏板控制柔性输入，根据发动机的 运行状况，调整节气门开度的角度出发，局部优化发动机的控制，提高发动机经济性 、 动力性以及降低汽车的尾气排 放 。 随着生产的发展，控制技术也在不断的发展，尤其是计算机的更新换代，更加推动了控制理论不断的向前发展 。 由于 电子节气门 本身固有的非线性、时变性、时滞性及不确定性等特点 ， 寻求一种适用的控制算法是开发电子节气门控制系统的一个关键。 本论文以电子节气门为研究对象，设计了简易 制器，并通过实际测试证明了其可行性。 1 绪论 子节气门研究的目的和意义 42 3 随着汽车工业与电子工业的不断发展，电子技术在现代汽 车上的应用越来越广泛，使 现今 的汽车己经逐步进入了电脑控制的时代。随着对汽车性能要求的提高， 电子节气门控制系统 成为 先进的发动机管理系统中不可或缺的电子控制单元 。 电子节气门技术不仅可以实现发动机转矩控制和精确空燃比控制，以提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性及减少排放污染；集成于发动机控制系统中时，还有助于更好地完成与进气控制相关的汽车驱动防滑控制、巡航控制、车辆稳定性控制及自动变速等汽车动力控制 功 能。在混合电动汽车中，电子节气门是实现动力切换、能量优化分配、改善汽车排放、提高燃油经济性和车辆动力性方面不可缺 少的部件。 从九十年代开始，电控燃油喷射（ 统以其精确的空燃比控制逐渐取代化油器，其油路自成系统，进行压力喷射；在进气系统方面，保留了化油器进气喉管下方的一个简单却非常重要的部件 节气门，并增设电控单元（ 节气门位置传感器以及空气流量计等检测工况。 据这些传感器的信号参数（包括空气流量、转速和温度等），调节喷油器的喷油量，获得最佳空燃比。在前期的 统中，节气门的控制采用机械控制方式，对特殊工况采用附加装置进行空气燃油补偿。节气门的机械控制方式由于其动态特性的限制，很难根据汽车的 不同工况相应地做出精确而及时的调整，特别是在冷启动、低负荷等特殊工况下，控制效果很差，从而导致汽车发动机的经济性下降，有害排放物增加。在 统中，虽然可以实现对喷油量的精确控制，并对进气量进行补偿，但还是不能在所有工况下达到理想的要求。 为了精确控制进气量，以获得更佳的空燃比， 统应运而生。 在 统的节气门体结构中，去掉一些附属补偿装置，而增加驱动电路、驱动电机以及齿轮传动等，其节气门开度在任何工况下都直接由电机驱动控制。 随着发动机工况的变化而配置一个最佳的混合气成分（同时按 发动机的动力性、经济性、减少排放有害物等要求来确定），具有良好的怠速、加速及减速等工况过度性能。现在，电子节气门系统已成为发动机电控管理系统中的一个非常重要的模块。 子节气门 的 优 点 及不足 子节气门的优点 节气门开度的精确控制 ：由电控单元 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来实现。 控制系统结构紧凑 ,节约成本 ：电子节气门控制系统 集成了加速控制、怠速控制及巡行控制等 ， 实现信息共享 ， 并用同一执行器控制节气门 ， 使车辆结构大大简化。 车辆行驶可靠性优良 ：电子节气门控制系 统 提供了双重操纵系统或容错处理的能力。 42 4 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 ，而是根据发动机当时的负荷及转速增加的速度 ， 节气门先打开一个基本角度 ， 然后缓慢地往第 2个角度前进 ， 这种渐进式的开启方式可以减轻因发动机转速突变所带来的振动 ，并得到最有效率的进气控制 ， 从而使发动机的加速更柔顺 ， 更快速 ， 也更省油。 排放降低 ： 由于在各种情况下对 空燃比 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 ， 提高了燃油经济性 ， 排放也得到进一步控制。 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 ， 降低了发动机的有效扭矩和节气门反应灵敏度。为抵消这种性能损失 ， 可以根据压力传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。 子节气门的 不足 为了安全可靠而采用冗余设计所用的电机和传感器要求有极高的精确性和响应速度 ， 使得成本很高 ， 成为其广泛应用的瓶颈 ； 为了保证系统失效后发动机仍能运转 ， 需要回位弹簧使节气门保持一微小开度 ， 就存在一个非线性弹簧 ， 再加上非线性阻尼和进气扰流阻矩的不稳定 性 ， 使得系统难于达到高精度的控制 ； 由于空气流经节气门到进气管进入气缸的时间非 常短 ， 即使 电控单元 处理得非常快 ， 节气门对信号的响应也存在 10个毫秒级的延迟 ， 这对发动机形成均匀混合气造成不利影响 ； 电子节气门系统非常敏感 ，在节气门积碳变脏超过极限后 ， 由于信号不准确使系统控制失误 ， 发动机控制性能变差 ；控制系统复杂 ， 不便于维修。当然 ， 随着技术的发展 ， 应用的日益广泛 ， 电子节气门控制系统 的这些缺点会不断得到克服 1。 子节气门 国内外 的 研究现状及发展趋势 内外对电子节气门的研究现状 国外的控制理论发展早而且完善，但由于电子节气门控制系统的技术和成本都比较高 ， 展缓慢。 近 10 年来，德国 国 本大利 汽车公司及零部件厂商投入大量的资金和人力进行研究，使电子节气门技术得到了迅速的发展。目前，国外多家公司已对电子节气门控制系统作了深入的研发，比如丰田 鉴高科技航空技术，采用了 一代雅阁 车发动机采用了全电子的电子节气门控制系统。此外， 汽车公司在高级轿车上均安 装了电子节气门控制系统。 目前，虽然国内部分高级轿车，如宝来、奥迪、帕萨特、 旗等已经配备了电子节气门控制系统，但都属于国外引进的技术，对其核心技术了解得很少。可喜的是，近年来，中国第一汽车集团公司开发了电子节气门控制系统，并把该项技术应用于红旗42 5 级轿车上。此外，国内部分高校对电子节气门控制系统开展了研究，并取得了阶段性成果。比如吉林大学进行了基于 电子节气门控制器的研究与开发，构建了基于 入式操作系统的电子节气门软硬件架构；北京理工大学进行了电子节气门模 糊控制器快速控制原型设计 2。 各种 然在控制策略和设计方法上千差万别，但都在着眼提高控制精度和进行集中控制的注重系统的安全可靠性。目前一般都采用了冗余设计（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。 目前 技术特点： （ 1）可选工作模式 正常模式 大多数驾驶条件下； 动力模式 需要强大功率时； 雪地模式 维持最大操控性，减小轮胎滑差。 （ 2）集成多种控制功能 对 体实现非线性伺服控制，主要的控制功能如下： 牵引控制 发动机正常进气控制； 怠速控制 由节气门控制电机控制节气门开度来完成； 减少换挡冲击控制 自动变速器模拟节气门开度选择传动比，实现自动换挡； 节气门回位控制 在驱动轮产生过大打滑量的情况下， 据驾驶情况发出指令信号控制电机关闭节气门，以利于保证汽车的稳定性和驱动力； 巡航控制 车速由节气门控制电机控制节气门来实现车速控制。 （ 3）监视系统及失效保护 为了行车安全，增强系统可靠性， 制需要有强大的故障检测功能。 持续地监视各种信号及工作状况，并及时做出适当的反应。 在第 2 代 ，其特色之 一是使用双重油门踏板位置传感器、节气门位置传感器及刹车开关等，两者可相互监测，即使其中有一个传感器出错，系统也能正常工作。系统诊断包括检查 内的所有部件，若有故障，则进行备份并进入安全运行模式（如性能限制模式、强制怠速模式以及发动机关闭模式等） 1。 子节气门的发展趋势 （ 1）向集成化和综合控制方向发展。集成化和综合控制不仅是电子节气门控制系统的发展方向，也是将来汽车电子控制系统的发展方向。它有助于简化电子节气门控制系统，降低制造成本，增强各系统间的信息交流。目前， 经向集成化和 集中控制方向发展，如将怠速控制、巡航控制、减小换挡冲击控制、节气门回位控制及车辆稳定性42 6 控制等多种功能集成；或者是将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统及驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制。 （ 2）结合多种控制方法进行综合控制。采取多种控制策略相结合，可以提高 控制精度及反应速度。目前的发展方向是从线性控制发展到非线性控制，从单一模式发展到多模式控制以及从传统的 制发展到采用 现代控制理论相结合的控制。由于传统 制受到参数整定方法繁杂的困扰，参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适 应性很差。因此，多模态控制、神经网络控制及滑模变结构控制等方法被引入到电子节气门控制中。滑模变结构控制有良好的鲁棒性和很强的非线性，该方法与系统的参数和扰动无关，也体现了今后电子节气门控制方式的发展方向。神经网络控制方法与 制相结合，可以提高电子节气门控制系统的自适应能力。但这些理论自身还有待完善和进一步的发展，因此需要更深入的研究才能将这些综合控制策略成熟的应用到电子节气门控制系统中。 （ 3）车载网络、总线技术在汽车电子节气门控制系统的应用。随着 电控系统在汽车上越来越多的应用，各种传感器和电 子控制单元急剧增多，造成了整车控制电路复杂、车辆上导线的数量增加。此外，各个系统的信息资源要能够共享。这些都对汽车的综合布线和信息共享提出了更高的要求。现在国际上普遍采用的车载网络技术是 能够满足汽车上电子系统数据传输安全可靠、数据共享及系统集成等需要，并且大大降低了布线的复杂度，提高了汽车电子系统的运行可靠性。所以，线技术在汽车电子节气门控制系统上的应用也将是一个重要趋势 2。 课题 的主要 研究内容 （ 1） 分析 电子节气门控制系统 的构成及工作原理 比较传统节气门与电 子节气门 ， 分析电子节气门的构成及优缺点，探索其发展空间，并 从理论 和实验结果 上分析 电子 节气门中的非线性因素， 为电子节气门控制系统的开发奠定基础。 （ 2）电子节气门控制系统的研究与开发 以 司生产的 气门为控制对象 ，研究分析其工作特性，并测试出相关的特性参数。 以单片机控制系统为核心设计出电子节气门控制系统，完成其硬件与软件的设计 ，完成 基于 制的 节气门 开度响应实验。 章小结 本章 主要阐述了研究电子节气门控制系统的目的与意义，分析了 电子节气门 国内外的研究现状及发展趋势，同时指出 了本课题的主要研究内容。 42 7 2 电子节气门控制系统 的构成及工作原理 统的节气门结构 传统汽车的机械式节气门，采用钢丝绳和杠杆与驾驶室内的油门踏板相连，如图 2示 。驾驶员通过踩油门踏板的行程来控制节气门的开度，亦即改变节气门进气通道的截面积，调节发动机的进气量，达到改变发动机输出功率的目的。 由于传统节气门只是单一的反映驾驶员的操纵意图，当驾驶员加速或者减速的时候，节气门开度随之变大或者减小，因此节气门的结构非常简单，并能够迅速准确反映驾驶员的意图，所以可靠性也很高。但这同时也造成了传统节气门的 一些缺陷，因为汽车在道路上行驶时，发动机输出转矩不能仅仅根据驾驶员的意图来判断，它还要考虑道路状况，汽车工况，环境等，所以直接根据驾驶员的意图来控制节气门的开度会导致节气门的开度不能达到最佳，这样就影响了燃油的经济性和汽车的动力性， 同时 使汽车有害排放物质增加。 图 2统节气门结构图 子节气门 控制 系统的构成 该实验采用 电子节气门 ， 该节气门主要包括 ： （ 1） 加速踏板位置传感器 ： 此类传感器将踏板移动量转换成带有不同输出特性的两类 （ 下踏量大小和变化速率 ） 电子信号输入 （ 2） 节气门位置传感器 ： 两个节气门位置传感器将相互监测的节气门开度信号转换为电子信号输入 输出特性与加速踏板传感器的相同。 （ 3） 节气门控制电机 ： 节气门控制电机为步进电机或伺服直流电机 ， 具有反应灵敏和能耗低的特点 （ 早期多为步进电机 ， 由于控制精度及便于伺服控制的需要 ， 现在则是直流电机为主 ） 。 过对节气门控制电机的电流方向和强度进行占空比控制 ， 经过两级齿轮减速来调节节气门开度。 42 8 三者集成在节气门体上 ， 结构如图 2示 ， 其中复位弹簧可使节气门回转到一个微小的开度 ， 以保证在系统失去作用后发动机仍有一 个较高的转速 ， 达到行车安全的目的 。 当占空比在一定范围时 ， 电机处于堵转状态 ， 节气门保持在中间某个位置不变 。 图 2子节气门 体 结构示意图 电子节气门系统是一个非线性时变系统 ， 其特性的主要来源有 ： （ 1） 复位弹簧。节气门体内有两个复位弹簧在不同工况分别作用 ， 长期使用后弹簧弹性系数发生变化 ， 造成回位力分析困难。 （ 2） 电机转轴及其他部件摩擦。转轴采用自润滑方式 ， 由于污损以及节气门体受热导致配合变化等原因 ， 摩擦系数难于确定。 （ 3） 气道气流。作用在节气门盘片上的压力难于确定。 （ 4） 电机电源电压。在使用过 程中会有变化 ， 如蓄电池亏电或者电路抛负载效应等 3。 子节气门 的工作原理 电子节气门控制系统的结构框图如图 2示 图 2子节气门控制系统的结构图 42 9 它的工作原理是： 驾驶员操纵 油门 踏板 ， 油门踏板位置传感器产生相应的电压信号 ，即 节气门开度的参考信号 ， 控制单元对输入的模拟信号进行采样处理 ， 然后经过 取其它工况信息以及各种传感器信号如车速、车距、节气门位置、路面附着系数等等， 综合分析计算 得 出一个期望的节气门开度值 ，并 输出对应的控制信号给驱动电机，在驱动电机作 用下 ， 节气门 阀片 达到期望位置 。 在整个控制过程中，节气门 位置 传感器将节气门开度信号不停的反馈给控制单元，控制单元 将 得到的开度信号与目标值不停比较并修正，直到 实际的 节气门开度 值达到 与期望的节气门开度值相对应的位置 。 章小结 本章首先讲述了传统节气门的结构，然后介绍了电子节气门控制系统的构成，并阐述了电子节气门控制系统的工作原理。 3 电子节气门的总体设计方案 子节气门系统总体框图及简介 图 3示为 电子节气门系统 框图，控制系统主要由油门踏板位置传感器、主控单元 制电机、节气门位置 传感器四部分组成。本实验中 用一个手柄电位器模拟脚踏油门 踏板 的动作 ， 使节气门与手柄电位器形成一个随动系统 ,要求在实际调节过程中无超调 、 滞后 ， 并且运动得很平滑。当踏板转动得快时 ， 要求节气门响应速度也快 ， 当踏板转动得慢时 ， 节气门转动也慢 ， 并且转动过程中要平滑 ， 无抖动 ， 停在中间位置时要无振荡 。 本课题所设计的电子节气门控制系统 以 为主控单元、以 司生产的 用 片驱动直流电机，以 晶显示目标值与跟踪值等，以 此构建电子油门控制系统的硬件部分；系统软件部分主要涉及到 换程序、 产生程序、 制程序、定时器中断程序以及 示驱动程序等。 图 3子节气门系统框图 子节气门体 油门踏板 油门踏板位置 传感器 制电机 节气门 节气门位置 传感器 42 10 电子节气门体总成 有节气门阀片、节气门驱动执行器（直流电机和传动结构）以及节气门位置传感器等组成。 本 实 验采用的电子节气门体型号是 如图 3示，驱动执行器直流电机在控制 信号的作用下转动 ，通过传动机构改变节气门的开度。 图 3子节气门体实物图 气门体上设计了一套复位弹簧， 复位弹簧可使节气门回转到一个微小的开度 ， 以保证在系统失去作用后发动机仍有一个较高的转速 ， 达到行车安全的目的 。 电子节气门的驱动电机为有刷直流电机，采 制，电子节气门的控制器通过输出占空比可调的脉宽调制信号来控制直流电机两端的电压，直流电机通过两级齿轮减速，从而带动节气门阀片的转动，最后使节气门阀片转动到期望的位置。 节气门位置传感器（ 写为 当前节气门开度转换为相应电信号。它由两个无触点线性电 位器传感器组成，节气门 位置传感器的滑片与节气门同轴，当节气门转动时，电位计滑片同步转动，使电位计的输出电压随节气门的位置变化而改变，两电位器的电压信号线性变化，其中一路节气门位置信号线形增加，另一路节气门位置信号线形减小。 电子节气门体连接端口示意图如图 3示： 1 4 2 6( + ) ( - ) ( T P S - ) ( T P S 1 ) ( T P S + ) ( T P S 2 )T P 1 T P 2图 3子节气门体连接端口示意图 42 11 控单元单片机的选择 在本课题中，要求控制器有 A/D 转换模块、 出模块以及定时器中断处理模块等，因此采用 为主控单 元。 部结构图如图 3示： C P 1 6 K 程 序F L A S 计 数 器状 态 及 测 试中 断 单 元S P I 单 元串 行 U S A R C 含 有 P W 转 换W D 比 较 器1 K * 8 数 据 S R A 2 B * 8 E E P R O 部结构图 基于增强的 构的低功耗 8 位 控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间， 数据吞吐率高达 1而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。 有非易失性的程序存储器和数据存储器， 16K 字节 512 字节 1K 字节 此之外， 它还包 括 8 路 10 位具有可选差分输入级可编程增益 （ 装 ） 的 三个具有比较模式的灵活的定时器 /计数器 （ T/C） ， 四通道的 片内 /外中断 ， 串行接口 片内模拟比较器 等。 流电机驱动芯片的选择 由于本课题中节气门驱动执行器采用的是直流电机，驱动节气门阀片转动需要较大电流，因此采用 司生产的 片驱动直流电机 。 内部结构电路图如图 3示 ： 42 12 图 3部结构电路图 以提供高达 6A 的连续电流和 7A 的峰 值电流 ； 工作电压可以高达 40V；具有标准的 口， 控制单元通过 口 与 行通信，当单片机向入控制命令时， 单片机发出故障诊断信息，以此来检测否在正常工作状态； 在安全性方面，具有瞬时承受高达 45V 电压的过压保护和输出短路保护 ；该芯片具有 个 使能端，芯片在正常工作时 置为高电平， 置为低电平，电机工作由 路信号控制， 号控制输出电流的 方向， 号控制输出电流 的大小 ， 制方式有两种， 其对应的 逻辑真值表如 表 3示： 表 3作逻辑真值表 式 释 0 1 0（慢衰减） H L 电机顺转 0 0 H H 依惯性慢衰减 1 1 L H 电机逆转 1 0 H H 依惯性慢衰减 0 1（快衰减） H L 电机顺转 0 0 L H 快衰减 1 1 L H 电机逆转 1 0 H L 快衰减 章小结 42 13 本章 论述了电子节气门控制系统的总体设计方案，介绍了控制系统所涉及到的主要功能模块，并对电子节气门体 、单片机以及驱动芯片作出了选型解释与详细介绍。 4 电子节气门硬件电路的设计 电子节气门控制系统中，节气门由直流电机驱动达到目标开度，因此对直流电机的控制直接影响节气门开度的精度 以及响应速度 ，通常直流电机都是由 号控制，另外，电子节气门控制系统采用闭环控制，油门踏板给出目标开度，节气门位置传感器反馈出实际开度，它们给出的信号都是模拟电压信号，因此控制器必须能够将模拟信号转换为数字信号。 片机控制电路 的 设计 本课题中所设计的 电子节气门控制系统以 为主控单元，其外围电路如图 4示。 图 4片机外围电路图 控制系统硬件电路的设计基于 小系统，即主要包括振荡电路、复位电路及供电电路三部分。实验系统用到了单片机的两路 10 位 个定时器 /计数器，16 位的定时器 /计数器 1 产生 ， 8 位定时器 0 实现中断处理。实验中单片机供电电压为 5V， 脚单独提供电源 ， 本 课题 采用的是外加参考电压42 14 脚外加滤波电容，外加电容的目的是为了抑制噪声。 其 I/O 口的使用为： 目标控制信号 处 经油门踏板位置传感 器处理的油门位置信号，本实验中用手柄电位器模拟代替踏板位置传感器； 节气门位置传感器反馈的信号 于输出占空比可调的 驱动芯片 口相连； 驱动芯片 口相连，用于发出方向控制信号，控制节气门阀片的正反转； 次接 E 端口，此 11 个控制端口共同控制液晶的显示。 于显示 值，以便于直观的观测反馈值对目标值的跟踪情况。 流电机 驱动电路的设计 驱动直流电机通常采用线性驱动 方式和脉宽调制方式（ 写为