基于单片机的电子油门检测系统的设计(3)

2019-03-28 18:41

电子油门就是通过电子控制单元将各传感器采集的各种信号进行比对分析,调节及节气门的开度,改变空燃比,使可燃混合气能够充分的燃烧。 在正常行驶中往往有一些驾驶不熟练的人因为操作不正常,或是太没有耐心的司机,油门踏板突然踩到底,这是不科学的,因为这样对燃油的经济性的提高没有一点好处,而且会伤害发动机,这其实是很不必要的,油门迅速踩到底,这时候是发动机负荷最大,满负荷会带来发动机内的可燃混合气不充分燃烧的后果,并且这时候的喷油器,也会增加喷油量,这就导致可燃混合气的浪费,而此时对于环境保护是很有害处的。而这种情况对于电子油门来说就是很轻松的,此时ECU收到信号后会认为这是驾驶员不太科学的驾驶方法,于是会发出信号让节气门以一个特定的速度打开,而不是与驾驶员踩油门踏板的速度相同。这样做不仅能保护发动机,提高燃油利用率和经济性,还能使驾驶员有一个非常平顺的感觉,提高乘车的舒适性。

2.4本章小结

这个章节介绍了电子油门系统的发展历程、电子油门检测系统和拉线油门的基本结构、以及拉线油门和电子油门的工作原理,简单的阐述了电子油门取代拉线油门的原因。如何通过ECU控制节气门的开度,概述了电子油门检测系统的在汽车上的重要性,并介绍了电子油门与单片机在各方面的联系。

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3 硬件总体设计

3.1设计方案

本此系统设计的硬件部分共有六个:电机驱动电路,液晶显示电路,电子油门模拟输入信号电路,单片机及其外围电路。硬件总体结构如图3-1所示。

电源模块 MSP430f149单 片机最小系统 1062液晶显示模块 将电子油门的模拟信号通过A/D转换电路转换为数字信号传送到单片机 将采集并处理后的数字信号通 过D/A转换电路转换为模拟信 号拖动电机转动 图3-1 硬件总体结构

其中最主要的控制单元就是MSP430F149,电机驱动电路,液晶显示电路,A/D转换电路,D/A转换电路,电子油门模拟输入信号电路都与单片机或者其外围电路有相应接口相连。而流程就是滑动变阻器模拟信号经过模数转换模块传给MSP430F149单片机进行处理,处理完之后再在1602液晶显示屏上进行显示; D/A转换模块输出的模拟信号通过PWM拖动直流电机进行模拟发动机。设计整体原理图如下图3-2所示:

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3-2设计整体原理图

3.2单片机模块

3.2.1单片机的选择

MSP430F149单片机比较典型的应用就是A/D转换、接收处理和发送数据到总系统。而在本次设计当中运用到的功能主要就是A/D转换和接收数据和发送数据的功能。

下图3-3是MSP430F149单片机引脚的分配:

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图3-3MSP430F149引脚图

由于不同的设计实现功能的而不同,所以选用单片机的引脚也不尽相同,下图3-4介绍一下本设计中用到的引脚,如下表: 引脚名称 AVCC AVSS DVCC DVSS P6.0/A0 P5.1/SIMO1~

引脚编号 64 62 1 63 59 说明 模拟电源的正极,仅提供给模数转换器的模拟部分 模拟电源的负极,仅提供给模数转换器的模拟部分 数字电源的正极,供给所有数字部分 数字电源的负极,供给所有数字部分 一般数字I/O,模拟信号的输入端 一般数字I/O,接显示屏的位选端 14

P5.4/MCLK XIN XOUT/TCLK 45~48 8 9 低速晶体振荡器的输入端 低速晶体振荡器的输出端 一般数字I/O,接显示屏的段码端 通用数字I/O,接DA数据输入端 高速晶体振荡器输入端 高速晶体振荡器输出端 一般数字I/O,发送数据输出USART1/UART 方式 一般数字I/O,接收数据输入USART1/UART 方式 复位输入端 P4.0/TB0~P4.7/TBCLK 36~43 P2.0/ACLK~ P2.7/TA0 20~27 XT2IN XT2OUT P3.6/UTXD1 P3.7/URXD1 RST/NMI 53 52 34 35 58 图3-4 单片机引脚分配

3.2.2单片机的最小系统

单片机的最小系统,是整个设计中最核心的部分,因为它控制着液晶显示屏和直流电机,而对于MSP430F149单片机来说,晶振电路和复位电路就构成了MSP430F149单片机的最小系统。

单片机上各个部件能构自动工作,并且不出问题,这实际上是在单片机的系统时钟的作用下,由控制器控制芯片内各个部件能够正常工作,使内部的逻辑硬件上产生的所需的脉冲信号得以实现。

晶振电路的设计如图3-5所示

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