有关汽车工程中单片机的

摘 要：作者针对汽车工程中单片机做了一些理论和实践的探讨,内容主要包括单片机的作用、单片机在汽车上的应用,最后对单片机的发展趋势进行了介绍.

关 键 词：汽车工程单片机

随着汽车电子化、智能化的高速发展,单片机在汽车工程中发挥着越来越重要的作用.在汽车动力系统中的燃油喷射装置、安全系统中的刹车防抱死装置、高档汽车的温度、座椅等舒适度自动调节装置中,无不大量采用了单片机作为核心控制器件[1].

1.单片机的作用

1.1保障汽车安全

汽车单片机应用系统如果出现故障,可能造成重大损失.可靠性对汽车单片机应用系统是至关重要的.安全体系越来越要求汽车单片机系统一旦出现故障,还要有应急备用系统,能够暂时代替汽车单片机,维持汽车的运行.作为一个较为完善的软件系统,除包括监控、管理、计算、检测、自诊断和通信等功能外,还应具有优化的控制算法和控制逻辑、较高的实时性和抗电磁干扰的能力,从软件上保证汽车单片机应用系统工作的可靠性.

1.2灵活多变的防干扰能力

各种电气设备产生的电磁波干扰和电压波动,都会对汽车单片机系统的正常运行产生一定的干扰.单片机可以使汽车单片机系统能可靠、无故障地工作,对汽车应用进行妥善的保护,而且总质重量小,生产成本低廉,安装可靠.

1.3具有完善的掌控能力

针对汽车运行过程进行检测和控制,都要及时地传送大量数据和各种类型的信号.要求汽车单片机系统具有比较完备的模拟量和数字量输入/输出通道.汽车运行过程的控制信号是实时的,要求单片机对输入信号的变化,具有足够快的反应速度,能够及时处理并改变控制信号,因此要求汽车单片机系统具有较完善的中断处理能力.

2.单片机在汽车上的应用

2.1单片机在汽车气―液点火转换装置中的应用

针对汽车气―液点火提前角不同,通过单片机测量出发动机的转速并由转速改变汽车的点火提前角,从而改善汽车在燃气时的排放状况.目前以液化气为燃料的汽车以其排放污染小而越来越多地受到人们的关注.一般情况下是将现有的以汽油为燃料的发动机改装成为可使用液化气燃料,这样就必须增加一套控制装置来对气、油切换,同时改变在燃气时发动机点火提前角以使燃烧充分.单片机以其体积小、低等优点在工业场合广泛应用.这里针对汽车对气、油切换装置的要求,设计了抗干扰性强、低、体积小的切换装置,通过实际应用表明该装置的性能满足要求并已产品化.

2.2单片机在汽油机点火提前角自适应控制系统的应用

为了节省燃油和满足严格的排放要求,目前车用汽油发动机正广泛使用计算机控制的点火系统和燃油喷射系统.但小型汽油机特别是摩托车用汽油机目前仍使用传统的点火装置(或一般电子点火装置)和化油器,使得其排污严重,油耗偏高.由于近几年摩托车数量迅速增多,社会拥有量已达上千万辆,其总耗油量相当可观,对大气环境的影响也很严重.在此情况下,研制了一种采用单片机控制的小型汽油机点火时间自适应控制系统,该系统使发动机的点火时间始终处于最优值,从而使油耗降低,功率上升,并且排污减少.

2.3单片机在汽车车轮动平衡测量中的应用研究

随着道路质量的提高和高等级公路及高速公路的飞速发展,汽车行驶速度愈来愈高,因此对车轮平衡度的要求愈来愈严格.如果车轮不平衡,将不仅使车轮跳动和摆振,影响汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性,而且车辆难以控制,也会影响汽车行驶的安全性.此外,还因加剧了车轮及有关机件的磨损和冲击,将缩短汽车的使用寿命,增加汽车的运输成本.

常规的车轮动平衡仪分为机械式和电测式,其检测装置以分立元件为核心,由传感磁头、传感器、频闪灯、不平衡度表或数字显示屏等组成,测试过程受外界因素影响较大,测试精度较低.近年来国内外已研究生产了全自动车轮动平衡机,测试精度高,但贵,不便于推广使用.以单片机为核心的车轮动平衡测量系统具有结构简单、测试速度快、数据处理能力强、精度高、低廉等优点,具有广泛的推广价值[2].

3.单片机的发展趋势

随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高,单片机正在不断产生新的变化和进步,人们发现：单片机与微机系统之间的距离越来越小,甚至难以辨认.单片机在目前的发展形势下,表现出以下几大趋势：

(1)可靠性及应用水平越来越高,和互联网的连接已是一种明显的走向.现在的新型单片机已经集成IP技术与蓝牙技术,对网络的连接支持功能越来越强.

(2)所集成的部件越来越多,单片机在内部已集成了越来越多的部件,这些部件包括一般常用的电路,例如：定时器,比较器,A/D转换器,D/A转换器,串行通信接口,Watchdog电路,LCD控制器等.有的单片机为了构成控制网络或形成局部网,内部含有局部网络控制模块CAN.NS(美国国家半导体)公司的单片机已把语音、图象部件也集成到单片机中,如果从功能上讲它可以是万用机,原因是其内部已集成上各种应用电路.

(3)功耗越来越低.现在新的单片机的功耗越来越小,特别是很多单片机都设置了多种工作方式,这些工作方式包括等待,暂停,睡眠,空闲,节电等工作方式.零功耗系统正是当前设计的追求目标.

(4)和模拟电路结合越来越多.单片机正被广泛的嵌入到各种应用系统中.单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器,原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中.

(5)可靠性越来越高.在单片机应用中,可靠性是首要的因素,单片机自身的可靠性技术正在不断发展.

4.结束语

随着国际汽车技术的发展和生产模式的统一化,单片机技术在汽车工程领域的地位会越来越重要,未来的汽车竞争,趋向于单片机技术的竞争.我国单片机在汽车电子工程上的应用研究,起步较晚,技术落后.我国目前的汽车单片机工程技术还落后于国际先进水平,我国单片机的技术的发展已经积累了大量的国际先进经验,还需要不断的吸收与完善.在完善的同时,要培养大量、优秀的单片机领域人才,不断巩固我国汽车单片机工程的发展.