汽车电脑板基础知识

1、汽车电脑板基础知识一、电压信号1. 模拟电压信号模拟电压信号在一定范围内是连续变化的。当使用变阻器控制1个5V灯泡时，变阻器电压可能为0V-5V之间的任意值。如果变阻器电压 低，那么流经灯泡的电流小，灯泡微亮，如果变阻器电压是5V,电流增大，灯泡的亮度随之增加。随着变阻器电压下降，灯泡亮度减弱。 这是有关模拟电压的例子（图I ）。大多数汽车电脑系统中的传感器 都产生模拟电压。注：模拟电压信号在规定范围内是连续变化的。2. 数字电压信号如果将普通的通/断开关连接到5V灯泡上，且当开关断开时，加在灯 泡上的电压是0V。当开关接通时，5V电压信号加到灯泡上，这时灯 泡照亮并达到最大亮度。如果开关断开

2、，加在灯泡上的电压回到0V,灯泡随即熄灭。可见，加到灯泡的电压信号不是 0V就是5V，或者我 们可以说，电压信号不是高电平，就是低电平。这种电压信号称作数 字式信号。如果迅速地扳动开关通和断，那么，数字式矩形波电压信 号经开关送到灯泡（如图2 ）。在汽车电脑中，微处理机包括很多微 型开关。这些开关每秒钟能够产生很多数字电压信号。这些数字电压信号用来控制各个继电器及系统中的元件号的时间长度以便进行精 确的控制（如图3 ）。注：数字电压信号不是高电平就是低电平； 数字式信号可称作矩形波 信号。3. 二进制代码我们己经说过，数字式信号不是高电平就是低电平。因此，可以对数 字式信号赋值。例如，低电平数

3、字信号可规定为0,而高电平数字信号则规定为1。对数字信号赋值称作二进制编码。“二进制”这个词 表示两个数，而且在二进制编码系统中，这两个数分别是0和1 （图4 ）;在汽车电脑中，以二进制代码传输信息。状态、数量及文字等 都可以用一系列的0和1表示。很多输入传感器在0V-5V范围内工作。节气门位置传感器（TPS所能产生的电压为：关闭节气门一一0V-2V部分开启节气门一一2V-4V大开节气门一一4V-5V电脑对每1个电压可以规定其数值为：0V-2V12V-4V24V-5V3注：二进制代码是对数字式信号的数值贴合。二、输入的调整 1.放大 有些输入传感器如氧（02）传感器只产生小于IV的很低的电压信

4、号。 相应地产生非常小的电流。因此，这种信号在传输到微处理机之前， 必须如以放大或增幅。放大是由电脑内输入调整中的放大电路完成的（图 5 ）。注：输入信号放大意味着对这些信号增幅，增幅之后才对电脑有用。2.模/数（A/D）转换因为输入传感器产生模拟信号而微处理机按数字信号工作，所以必须 把模拟信号转换为数字信号。这项工作由电脑输入调整芯片中的转换 器来完成（图6 ）。A/D转换器以不变的时间间隔对模拟输入信号连续采祥。如果A/D转换器对节气门位置传感器信号采样，采样电压为5V,则A/D转换器首先对采样电压进行量化，然后A/D转换器再将量化结果转变为二进 制代码11 （图7 ）。因此，我们可以理

5、解，A/D转换器对输入传感器信号连续采样，并对 采样电压进行量化。然后 A/D转换器将量化结果转换为二进制代码。 在一些汽车电脑中，输入调整芯片与微处理机合并在一起。三、微处理机1.结构微处理机是电脑中进行运算和判定的芯片。 在微处理机中有上千个三 极管和工极管，这些三极管起到或通或断的电子开关的作用。微处理机内的元件蚀刻在象手指尖大小的集成电路（IC）板上（图8）,载 有集成电路的硅片安装在扁平的矩形保护盒内，金属连接插脚从微处理机盒的两侧伸出来。这些插脚把微处理机与电脑中的电路板相连 接。微处理机由各存储器芯片支承，后者存储信息并辅助微处理机进行判 定。存储器芯片看上去很像微处理机芯片，

6、稍后我们将说明存储器电 路板的功能。注：微处理机芯片是电脑中进行运算及判定的芯片。2.程序程序是一组能为微处理机所接受的指令，程序把微处理机引进判定状 态。例如，程序可以通过微处理机检索传感器发送的信息，然后告诉 微处理机如何处理这一信息。最后，程序将指示微处理机触发继电器 或电磁线圈等一类的输出控制装置.各种存储器存有程序和其他汽车 数据。微处理机借助这些数据进行运算，当微处理机进行运算及判定 时，微处理机与存储器按下列方式进行工作：1. 微处理机从存储器读取信息。2. 微处理机将新的信息写进存储器。3信息存储存储器有很多不同的存储单元。存简单元与档案箱内的文件夹相似，而且每个单元有1个信息

7、片。每个存储单元分配1个地址。此地址与 文件夹上的文字或数字的排列结构相似。 每个地址都以二进制代码书 写，由零开始顺序编制。当发动机工作时，电脑接收到大量来自各传 感器的信息。电脑不可能立即处理所有这些信息。另外，有些时候， 电脑接收到需要做一些判断的传感器的信息。 在这种情况下，微处理 机把信息通过指定的存储器地址写入存储器，并把信息送到该地址（图 9 ）。4信息检索当需要存储信息时，微处理机指定存储地址，并请求处理信息。当需 要处理指定地址的存储信息时，存储器把此信息的拷贝传送到微处理 机（图10 ）。原始在存储信息仍保持在存储器地址内。存储器存储 各种工作条件下的怠速空燃比。传感器将发

8、动机和汽车的运行工况通 知电脑。微处理机从存储器读取怠速空燃比， 并与传感器的输入相比 较。在比较之后，微处理机做出必要的决定，并控制喷油器使其提供 发动机所需要的空燃比 数字及常用逻辑电路数字：谈到数字，有很多同学可能会觉的很可笑，数字？不就是1234. 这些吗？是的，在日常的生活当中，我们用的一般都是十进制，但在 计算机中，它只能识别二进制数，所以在这里我还得跟大家共同分析 一下：1、 十进制： 十进制就是基数为“十”，所使用的数码为 09共10 个数字。逢十进一。是我们每天都会运用到的，在这里就不多谈了。2、 二进制：二进制的基数为“二”，其使用的数码只有0和1两个。 在计算机中容易实现

9、，在常用的的实现方式中如：可以用电路的高电 平表示1,低电平表示0;或者三极管截止时集电极的输出表示 1, 导通时集电极输出表示0。3、十六进制：由于二进制位数太长，不易记忆和收写，所以人们又 提出了十六进制的书写形式。我们在汇编语言中多数用十六进制。二进制编码在计算机中，是采用二进制数。因而，要在计算机中表示的数、字母、 符号等都要以特定的二进制码来表示，这就是二进制编码。一、二进制编码的十进制数：BCD( Binary-Coded Decimal )字母与字符的编码字母和各种字符($、#)也必须按特定的规则用二进制编码才能在机中表示。普通的是采用 ASCII( American Sta n

10、dard Code for Information Interchange)码。09 的 ASCII 码为 30H39H大写字母AZ的 ASCII 码为 41H5AH二进制,十进制,十六进制数码对照十进制8421BCD码二进制十进制8421BCD码二进制11000110A101033001112C1100550010114E1110770111161010000二进制数的运算算术运算：加、减、乘、除逻辑运算：与、或、异或、异一、二进制加法规则为：(1) 0+ 0= 0(2) 1+ 0= 0+ 1 = 1(3) 1 + 1 = 0,进位 1(4) 1 + 1 + 1 = 1,进位 1如：110

11、11 0 1 11 1 0 0 0二进制减法规则为：(1) 0-0= 0(2) 1- 1 = 0(3) 1-0= 1(4) 0- 1 = 1,有借位女口： 1 1 0 0 0 1 0 00 0 1 0 0 1 0 11 0 0 1 1 1 1 1二进制乘法规则为：(1) 0X 0= 0(2) 0X 1 = 0(3) 1X 0= 0(4) 1 X 1 = 11 1 1 10 0 0 01 1 1 11 1 1 11 1 0 0 0 0 1 1二进制除法：除法是乘法的逆运算0 0 0 1 1 10二进制逻辑运算逻辑与的规则:0 与 0=00 与 1 = 01与1 = 1逻辑或的规则：1或0= 1

12、1 或 1 = 10 或 0= 0逻辑异或的规则：0异或0= 10异或1 = 11异或1 = 0逻辑异的规则：0的异为11的异为0带符号数的表示法一、机器数与真值通常用最高位作为符号位，若字长为 8位即D7为符号位，D4D0为 数字位，符号位用0表示正，用1表示负如X=( 01011011) B= + 91X=( 11 011011) B= 91二、原码按上所述，正数的符号位用0表示，负 数的符号位用1表示，这种表示法就称为原码。X=+ 105 原=01101001X= 105 原=11101001三、反码正数的反码表示与原码相同，最高位为符号位，用0表示正，其余位为数值位。(+ 4) 10=

13、 0 0 0 0 0 1 0 0符号二进制数值(+ 31) 10= 0 0 0 1 1 1 1 1(+ 127) 10 = 0 1 1 1 1 1 1 1而负数的反码表示为它的正数的按位取反（连符号位）而形成的。(+ 4) 10= 0 0 0 0 0 1 0 0(-4) 10= 1 1 1 1 1 0 1 1 反码表示(+ 31) 10= 0 0 0 1 1 1 1 1(-31) 10= 1 1 1 0 0 0 0 0 反码表示(+ 127) 10 = 0 1 1 1 1 1 1 1(-127) 10= 1 0 0 0 0 0 0 0 反码表示(+ 0)= 0 0 0 0 0 0 0 0(-0

14、)= 1 1 1 1 1 1 1 1 -反码表示四、补码正数的补码表示与原码相同，即最高位为符号位，用0表示正，其余位为数值位。如【+ 4】补=【+ 4】原=【+ 4】反=0 0 0 0 0 1 0 0+ 127】补=【+ 127】原=【+ 127】反=0 1 1 1 1 1 1 1负数的补码表示为它的反码，并在其最后位（即最低位）力口1形成。如 【+4】原=0 0 0 0 0 1 0 0-4】反=1 1 1 1 1 0 1 1是+ 4各位取反-4】补=1 1 1 1 1 1 0 0反码+ 1【+31】原=0 0 0 1 1 1 1 1-31】反=1 1 1 0 0 0 0 0【+0】原=0

15、0 0 0 0 0 0 0-31】补=1 1 1 0 0 0 0 1-0】反=1 1 1 1 1 1 1 1-0】补=0 0 0 0 0 0 0 08位带符号数的补码特点：(1) + 0】补=-0】补=0 0 0 0 00 0 0(2) 8位二进制补码所能表示的数值为+ 127128(3) 个用补码表示的二进制数，最高位为符号位。当符号位为0 (即正数)时，其余七位即为此数的二进制值；当符号位为 1(即 负数)时，其余几位不是此数的二进制值，把它们按位取反，且在最 低位加1,才是它的二进制值。如：刈补=1 0 0 1 0 1 0 0 是负数，它的数值为0 0 1 0 1 00按位取反，得1 1

16、 0 1 0 1 1,然后再加1为1 1 0 1 1 0 0= (108) 10当负数采用补码表示时，就可以把减法转换为加法。例如：64 10= 64+( 10)= 64+ - 10】补+ 64= 0 1 0 0 0 0 0 010 = 0 0 0 0 1 0 1 0-10】补=1 1 1 1 0 1 1 0减法运算：64 0 1 0 0 0 0 0 0-10 - 0 0 0 0 1 0 1 054 0 0 1 1 0 1 1 0补码加法：64 0 1 0 0 0 0 0 0+ - 10】补 (+)1 1 1 1 0 1 1 01 0 0 1 1 0 1 1 0此1自然丢失。在8位字长的单字节

17、运算中 第7位的进位，自然丢失。例：34-68=34+ -68】补34】补=0 0 1 0 0 0 1 0+68】补=0 1 0 0 0 1 0 0-68】补=1 0 1 1 1 1 0 034 0 0 1 0 0 0 1 0+(-68) + 1 0 1 1 1 1 0 0-34 1 1 0 1 1 1 1 0符号位为1，肯定结果为负，其数值部分为 0 1 0 0 0 1 0= 34所以结果是34在微型机中，凡是带符号数一律是用补码表示的，所以，其运算结果也是补码。当字长为8位时，其范围为+ 127 128。当运算结果超 出这个表达范围时，结果就不正确了，这就称为溢出。这时要用多字 节来表示。

18、数字之间的互换：在本节课中，理论上的二、十、十六的转换方式我就不多论述，有兴 趣的同学可以去参考下这方面的书籍，在下面我为大家讲解一下计算 机中科学型计算器的数字转换方法，在以后的编程中经常会用到的。 二进制与十进制、十六进制的转换有专用的计算器。当你看到我编写 的这份教材时，相信你也有了一台电脑，这时你可以点击开始然后点 击程序再点附件这时我们会看到有一个计算器的程序，我们点击一下 计算器，这时一个计算器的操作界面就出来了。 如果你看到的是一个 跟我们普通计算器一样的界面，这时你还需要进行一个小小的设定， 点击计算器界面上的查看，这时会下拉一个菜单，即标准型，科学型， 我们选择科学型，这时一个可进行二、十、十六进制运算的计算器就 出来了。用计算器先玩一下十六进制与十进制的转换吧。刚才说到我 们已打开了科学型的计算器，这时我们点击十六进制，然后点击计算 器上的00，这时在计算器的显示屏上会显示 00。记住：我们刚才输 入的是十六进制，我们怎样把他转为十进制呢？这时我们选中十进 制，这时显示屏上显示什么？还是 0吧。哈哈，当然了，0用十六进 制、十进制表示都是0啦。好，我们又把计算器设回到十六进制，然 后输入7F,再点击十进制，这时显示什么？ 127，对吧。我