学习单元5.1 汽车电子信号识别

学习单元5.1汽车电子信号识别学习单元5汽车电子信号应用基础学习导航1课程导入2学习目标3理论知识4学习小结学习单元5.1：汽车电子信号识别5技能训练

日常生活中人与人之间如何传统信号和信息的？

汽车上各电子控制系统、各零件之间如何传递信息的？课程导入1.掌握电子信号的分类。2.掌握电子信号参数及各参数之间的关系。3.了解汽车电子识别新技术。4.描述汽车电控系统常用传感器或执行器的信号特征。学习目标理论知识5.1.2电子信号参数5.1.3电子信号参数间的关系5.1.4汽车电子信号的类型5.1.1电子信号分类5.1.5汽车电子识别新技术理论知识5.1.1电子信号的分类1.模拟信号模拟信号是指时间连续、数值也连续的信号。如温度传感器输出的电阻值、位置传感器输出的电压量等（如图5-1所示）。2.数字信号时间上和数值上均是离散的信号，如电子表的秒信号、生产流水线上记录零件个数的计数信号等。这些信号的变化发生在一系列离散的瞬间，其值也是离散的（如图5-2所示）。汽车上一些霍尔传感器、光电传感器直接输出的就是数字信号，进入汽车电脑后，做一些简单的修正就可以使CPU识别它们。

理论知识5.1.1电子信号的分类3.模拟信号与数字信号间的转换(1)模数转换——汽车上大部分传感器产生的都是模拟信号，如温度、压力、位置等信号，在进入汽车电脑后，先要经过一个叫做的模数转换器（ADC&A/D）的单元处理成数字信号，CPU才能识别。(2）数模转换——经过计算机分析、处理后数字量也往往需要将其转换为相应的模拟信号（DAC&D/A）才能为执行机构所接受，完成这一任务的器件称之为数模转换器（DAC）。(3)一个典型的数字系统结构

理论知识5.1.1电子信号的分类

4.数字信号的特点数字信号在电路中往往表现为突变的电压或电流信号（，该信号有两个特点：（1）数字信号一般只有5V和0V两个电压值。（2）信号从高电平变为低电平，或者从低电平变为高电平是一个突然变化的过程，这种信号又称为脉冲信号。理论知识5.1.2电子信号参数

1.频率（f）指相同的现象在单位时间内重复出现的次数。我们把1秒内相同现象出现的次数规定为频率的单位，用赫兹（Hz）表示。如图5-6所示信号频率为5Hz。理论知识5.1.2电子信号参数

2.周期（T）指出现相同现象的最小时间间隔。即一个信号波形中相邻两个高低电平持续时间之和，用时间（T）表示。如图5-7所示信号周期为8ms。

3.脉冲宽度（tw）就是数字信号波形中高电平持续时间，一般用用时间（ms）表示。如图5-7所示信号脉冲宽度为2ms。

理论知识5.1.2电子信号参数

4.占空比（P）就是数字信号波形中高电平脉宽与信号周期的比值，一般用%表示。图5-7所示信号的占空比为P=2ms/8ms*100%=25%。5.幅值（Vm）就是信号波形中高电平与低电平的数值差，一般用电压值（V）表示。图5-8所示信号幅值为12V。

理论知识5.1.3电子信号参数间的关系

1.数字信号频率与周期的关系我们已知，周期性电子信号的基本参数之一是频率（f），也可以用周期（T）表示。频率的单位为赫兹（Hz），而周期的单位为秒（s）。两者之间的关系为：f=1/T时间单位换算关系为：1s=1000ms1ms=1000us图5-9所示的周期性电压波形，其频率f=1/T=1/5ms=200Hz。理论知识5.1.3电子信号参数间的关系

2．脉冲宽度与占空比的关系脉冲宽度和占空比是汽车电子信号中最为重要的两个概念，如喷油量就是以喷油脉宽的大小来衡量的；而一些执行机构，如节气门体内的怠速电机、EGR阀都是用PWM（脉冲宽度调制）信号来控制的，即在信号频率或周期不变的情况下，通过调节正脉冲宽度的方式，达到对执行器的控制目的。好图5-10所示为信号周期相同，不同占空比、相同幅值的三个信号波形。理论知识5.1.4汽车电子信号的类型

1.电压信号常见的有节气门位置传感器、热膜式空气流量计、进气压力传感器等输出的信号，这类信号占汽车传感器信号的大多数，主要的特点是大都由ECU提供工作电压（一般为5V），信号输出在0~5V之间。如图5-11所示的空气质量流量与信号电压关系曲线。图5-12是典型的节气门位置与输出电压关系曲线。理论知识5.1.4汽车电子信号的类型

2.电阻信号常见的有冷却液温度传感器、进气温度传感器的输出信号，这类传感器通常由一只热敏电阻构成，热敏电阻主要分为：负温度系数型（NTC）（即半导体热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低）和正温度系数型（PTC）（即半导体热敏电阻的阻值随着温度的升高而升高）两类。理论知识5.1.4汽车电子信号的类型

3.频率信号频率信号是汽车电子系统中出现最多的电子信号，常见的有转速信号、车速信号、一些类型的空气流量信号等。由于使用的传感器类型不同，频率信号又分为数字频率信号和模拟频率信号两大类。如图所示为磁感应式传感器输出的发动机转速信号。理论知识5.1.4汽车电子信号的类型

4.脉宽信号脉宽信号是指低电平或高电平的绝对时间长度，低电平有效脉宽（负脉冲）常用于控制电磁阀的全开或全闭；高电平有效脉宽（正脉冲）常用于功率器件或电子模块的触发等。5.脉冲序列信号脉冲序列信号常用于步进式怠速电机的的驱动。图5-21是典型的步进怠速电机外观图和它的驱动信号。理论知识5.1.4汽车电子信号的类型

6.占空比信号占空比信号是利用“平均值”概念，在一段时间内控制流过执行器线圈的平均电流，以达到控制阀体开度大小的目的。占空比信号又称PWM信号，即脉宽调制信号。其特点是信号频率不变，仅改变高电平脉冲宽度的一系列脉冲信号。理论知识5.1.4汽车电子信号的类型

7.串行数据信号串行数据信号主要用于车载网络中各模块之间、模块与CPU之间、CPU与手持检测仪间的通讯。如图所示为一个典型的CAN总线中的数据信号。理论知识5.1.5汽车电子识别新技术1.汽车语音交互技术车辆语音识别技术作为人工智能在汽车行业的重要应用之一，正在逐步改变驾驶方式和出行体验。它通过车载麦克风捕获语音指令，经过预处理、特征提取、模式匹配与识别等步骤，实现对语音的识别和响应。这项技术的应用包括语音导航、音乐与娱乐控制、车辆控制和信息查询等，未来将支持更复杂的对话和上下文理解，实现更自然的交互体验。理论知识5.1.5汽车电子识别新技术2.汽车芯片技术德州仪器在CES2024上展示了新款汽车芯片，包括AWR254477GHz毫米波雷达传感器芯片和DRV3946-Q1集成式接触器驱动器等，这些产品旨在提高汽车的安全性和智能性。AWR2544芯片采用卫星雷达架构设计，通过提升传感器融合和决策能力，实现更高水平的自主性。而DRV3946-Q1则是一款完全集成的接触器驱动器，包含峰值与保持电流控制器，有助于提高系统能效。技能训练