汽车电子电工基础课件 学习单元五 汽车数字电路的分析与应用

汽车电工与电子基础本单元的学习任务可以分为：学习任务一汽车门锁控制电路的分析学习任务二汽车数字显示转速表的分析学习任务三集成555定时器构成的雨刮控制器分析学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测05学习单元汽车数字电路的分析与应用学习任务一汽车门锁控制电路的分析学习任务一汽车门锁控制电路的分析【学习目标】1.理解数字信号与模拟信号的区别。2.掌握常用门电路的逻辑功能及表示方法。3.能够通过门电路的逻辑关系分析门锁电路的工作过程。学习任务一汽车门锁控制电路的分析【学习准备】一、知识内容知识点：数字信号与模拟信号的区别、常用门电路的逻辑功能及表示方法。技能点：用门电路的逻辑关系分析门锁电路的工作过程。一、数字信号与模拟信号在汽车电子电路中，传递于汽车各个传感器、ECU和执行器之间的电信号主要有两类，一类是随着某个参数连续变化的信号。如热敏电阻式水温传感器，输出的信号随着冷却水温的变化而连续变化，这类信号我们称之为模拟信号。而另一类信号的变化却随着某个参数的变化而呈离散状态。如光电式曲轴位置传感器，输出的信号是遮光盘不断通过光电耦合器而产生的“有”或“无”的规律变化的脉冲信号，我们将这类信号称为数字信号。如图2-5-1所示。学习任务一汽车门锁控制电路的分析一、数字信号与模拟信号学习任务一汽车门锁控制电路的分析图2-5-1

模拟与数字信号二、基本逻辑门电路在二值逻辑中，输入和输出信号只能有两个状态“1”或“0”，表示两种对立的状态。输入与输出之间的关系就成为逻辑关系，而用来实现逻辑关系的电路就称之为逻辑电路。常用真值表来描述逻辑电路的逻辑关系。逻辑电路中实现最基本逻辑关系的电路被称为逻辑门电路，简称门电路。常用的逻辑门电路有与门、或门、非门三种。学习任务一汽车门锁控制电路的分析二、基本逻辑门电路（一）常用门电路1.与门2.或门3.非门学习任务一汽车门锁控制电路的分析二、基本逻辑门电路（二）与非门和或非门除了以上介绍的与、或、非三种基本门电路之外，汽车数字电路中还经常使用由三种基本门电路相互组合构成的复合门电路，这里简单介绍两种，分别是与非门和或非门。学习任务一汽车门锁控制电路的分析学习任务二汽车数字显示转速表的分析学习任务二汽车数字显示转速表的分析【学习目标】1.了解组合逻辑电路的概念和特点。2.熟悉汽车常用组合电路显示译码器的工作原理。3.能够分析汽车数字显示仪表的显示过程。学习任务二汽车数字显示转速表的分析【学习准备】一、知识内容知识点：组合逻辑电路的概念和特点、汽车常用组合电路显示译码器的工作原理。技能点：分析汽车数字显示仪表的显示过程中使用的工具。一、组合逻辑电路分析根据电路逻辑功能的特点不同，数字电路可分成两大类，一类叫做组合逻辑电路（简称组合电路），另一类叫做时序逻辑电路（简称时序电路）。所谓组合逻辑电路，就是指任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关。组合逻辑电路的应用非常广泛，汽车数字显示仪表就是一个典型的组合电路。学习任务二汽车数字显示转速表的分析一、组合逻辑电路分析分析组合逻辑电路的目的是为了确定已知电路的逻辑功能，其方法一般如下：（1）根据给定逻辑电路的逻辑图，写出输入和输出的逻辑表达式。（2）利用逻辑函数运算关系化简逻辑函数表达式。（3）根据化简后的表达式列出真值表，分析逻辑功能。学习任务二汽车数字显示转速表的分析二、译码器译码是将给定代码转换成特定信号或另一种形式的代码。完成译码的电路称为译码器，也称解码器。学习任务二汽车数字显示转速表的分析二、译码器（一）二进制译码器二进制译码器是译码器的一种，当输入一组二进制代码时，输出则是一组与输入代码一一对应的高、低电平信号。学习任务二汽车数字显示转速表的分析二、译码器（二）显示译码器在汽车当中常常需要将温度、转速和压力等信息以仪表的形式直观的显示出来。如今汽车显示仪表逐渐的由指针显示发展到了数字显示。比如汽车多媒体设备的显示单元或者汽车数字显示仪表盘等。而数字显示电路一般由译码器、驱动器和显示器等组成。译码器和驱动器集成在一起，用以驱动显示器，这就是译码器的一种具体应用，称为显示译码器。常用的显示译码器是驱动七段数码管的BCD七段字符译码器。学习任务二汽车数字显示转速表的分析学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析【学习目标】1.熟悉基本触发器的工作原理。2.掌握555定时器的结构及主要应用。3.学会对由555定时器构成的汽车刮水器电路进行分析。学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析【学习准备】一、知识内容知识点：触发器、555定时器的概念和工作原理。技能点：电路连接、对555定时器构成的汽车刮水器电路进行分析。一、触发器触发器是和门电路一样构成数字电路的基本电路，也是构成时序电路和555定时器的基本电路。其主要作用是接收、存储、传输信息。汽车上常用的触发器有RS触发器、JK触发器和D触发器。学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析二、555定时器（一）555定时器的结构555定时器的种类相对较多，比如NE555、LM555、XR555等，虽然其电路结构、形式、和内阻值略有差异，但是基本结构几乎完全一样，都是由两个电压比较器和、基本RS触发器和集电极开路的放电三极管VT三部分构成。图2-5-13所示是555定时器的引脚图，其中GND为接地端，为低触发端，为高触发端，OUT为输出端，为复位端，CO为电压控制端，D为放电端，为电源端。学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析二、555定时器（一）555定时器的结构

学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析图2-5-13

555定时器管脚图二、555定时器（二）555定时器的应用1.施密特触发器施密特触发器能够把变化缓慢的输入脉冲波形，整形成为适合数字电路需要的矩形脉冲。如图2-5-14所示是施密特触发器的电路构成和其工作波形。学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析二、555定时器（二）555定时器的应用1.施密特触发器学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析图2-5-14

施密特触发器电路及工作波形二、555定时器学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析图2-5-15

单稳态触发器电路及工作波形二、555定时器（二）555定时器的应用2.单稳态触发器单稳态触发器具有一个稳态，一个暂稳态。在外来触发脉冲的作用下电路由稳态进入暂稳态，然后由暂稳态自动返回稳态。该电路多用于定时、整形以及延时电路。图2-5-15（a）所示，是单稳态触发器电路连接图。学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析二、555定时器（二）555定时器的应用2.单稳态触发器由图2-5-15(a)可以看出当电路处在稳态时，输入为高电平，输出端为低电平。当输入为低电平时，输出端为高电平，电路处于暂稳态，此时电源通过R对C充电，充电至电容电压时，输出端为1。之后C放电，输出为低电平，电路返回到稳态，其工作波形如图2-5-15(b)所示。其中输出脉冲宽度TW即为暂稳态维持时间。值得注意，电路要求脉冲宽度要小于，触发器的输入，否则电路无法工作。学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析二、555定时器学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析图2-5-16

多谐振荡器电路及工作波形二、555定时器（二）555定时器的应用3.多谐振荡器多谐振荡器又称为方波振荡器。如图2-5-16（a）所示为多谐振荡器电路图，其中、、C是外接元件，2脚和6脚连接起来对地接电容C。多谐振荡器是产生矩形波的自激振荡器，因为矩形波包含了基波和较多的高次谐波成分，所以称为多谐振荡器。除此以外，由于这种电路没有稳定的状态，所以又称为无稳态振荡器。学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析二、555定时器（二）555定时器的应用3.多谐振荡器当电源被接通的瞬间，电容C还未及充电，此刻电容电压，输出端输出1。随着电源的接通持续一段时间后，电容C开始充电，当充电到达时，触发器状态翻转，输出0。接下来电容C经过R2开始放电，电容电压不断下降，当下降到时，触发器状态再次翻转，输出端为1。依此类推，通过电容不断充放电，进入状态不断翻转的工作循环，如图2-5-16(b)所示为多谐振荡器工作波形图。学习任务三集成555定时器构成的刮水控制器分析学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测【学习目标】1.了解汽车故障诊断仪的作用。2.了解汽车故障诊断仪的工作原理。3.熟悉汽车故障诊断仪的使用方法。4.掌握汽车电子系统故障码的调取与清除方法。学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测【学习准备】一、知识内容知识点：汽车电控系统故障码、汽车电子控制系统数据流、故障诊断仪的类型及工作原理、汽车电子控制元件的匹配与编码。技能点：KT600专用故障诊断仪的认识、故障码的读取与清除。一、故障诊断仪故障诊断仪，俗称解码器，是现代电子控制车辆在检修过程中必不可少的设备之一。由于现今高度集成的汽车电子电路无法通过传统的经验法去诊断具体的故障部位，所以在检修过程中就需要专用的故障诊断仪将电控系统的故障。学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测一、故障诊断仪汽车电控系统故障码是对车辆元件的一种记录方式。汽车电控系统的故障码是伴随着汽车电控元件而产生的，故障码就像人们常用的身份证号，只是它的作用是便于汽车ECU记忆故障部位或故障的原因，以此来方便维修人员判断故障或维修。一般汽车上每个电控元件都会对应独有的一个故障码，当元件出现故障时，此故障码便被ECU记忆存储，并点亮汽车仪表台上的故障警告灯，如图2-5-17所示，提醒驾驶员尽快到最近的维修站去检修车辆。学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测图2-5-17

故障警告灯二、汽车电控系统故障码在传统的汽车电控诊断系统中，由于技术保密及利润垄断等原因使得各个车型相同或相似元件的故障码不统一，这就给维修和诊断造成了一定的障碍。随着汽车技术的发展，现今车辆上装备的OBD-Ⅱ（第二代随车故障自诊断系统）中，按照国际惯例和标准统一了汽车故障码的含义，进一步提高了汽车检修的效率。学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测三、汽车电子控制系统数据流汽车电子控制系统数据流是一个较为抽象的概念，它将某个系统或元件的实时工作参数，如：电压、电流、转速、占空比等信号，按照时间的顺序依次在坐标系统或显示项目中显示出来，其作用是检测电控系统各个元器件在工作时的基本状况。为无故障码或虚假故障码引起的车辆故障的判断提供方便。更重要的是通过对车辆各个电控元件数据流的读取，可以直接地观察到元件的工作状态，便于维修人员在电控元件性能老化下降但未造成更大故障损失时及时发现并排除潜在的故障隐患。学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测四、汽车电子控制元件的匹配与编码在某些车辆上（电子控制系统较为复杂的车辆），更换某些元件总成（如ECU，ABS总成，电控转向系统总成，车辆防盗系统总成）或更换带有发动机防盗系统车钥匙时，需要对新接入汽车电控系统的元件进行匹配与编码，经过匹配与编码后的元件才能与原车辆的其他电控系统元件进行数据交换或进行运算处理工作，如果没有经过控制元件的匹配或编码而将崭新无故障的元件进行更换接入汽车电控系统，该元件无法工作或无法与其他元件进行数据交流和通讯。学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测五、故障诊断仪的类型及工作原理现代汽车常用的故障诊断仪根据其适用的车型不同可以分为专用型和通用性两种。学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测五、故障诊断仪的类型及工作原理专用型汽车故障诊断仪（如图2-5-18为大众车系专用故障诊断仪VAS.5052）只针对某一品牌车辆专门设计的诊断仪，其特点是系统稳定，诊断准确，对该品牌车型所有系统兼容性高，故障率低。但在具备以上优点的同时也突出了其自身的缺点，就是设备通用性较差，只能适用一种品牌，购置成本高，无法在社会上普及，仅仅局限在4S店等专门汽车服务点。学习任务四汽车故障诊断仪的使用及车辆检测图2-5-18VAS.5052五、故障诊断仪的类型及工作原理通用型故障诊断仪可以通过系统内存或更换信息卡（CF卡或SD卡）等方式更新其内部的汽车故障信息，用来诊断不同品牌车辆的电控系统故障。通用型故障诊断仪的特点是显示信息丰富，通用性强，仅需一台设备，就可以对多种品牌多种车型进行故障诊断，但由于它不