《汽車單片機應用技術》根據職業教育的特點,以項目為載體,用任務訓練職業崗位能力,對教學內容進行理論知識和實踐一體化的課程設計。《汽車單片機應用技術》結合了大量的維修案例,重點介紹了包括與汽車單片機應用技術相關的MCS-51單片機系統、汽車電腦原理與維修、汽車電子控制系統電路和汽車車載局域網技術等內容。
《汽車單片機應用技術》可作為高等職業院校、高等專科院校、成人高校、民辦高校及本科院校舉辦的二級職業技術學院數控及相關專業的教學用書,也適用于五年制高職、中職相關專業,并可作為社會從業人士的業務參考書及培訓用書。
新世紀汽車電子技術進入了成熟階段,這是對汽車工業的發展最有價值、最有貢獻的階段,也是優化“人-汽車-環境”的整體關系最為重要的階段。當代汽車技術的發展緊緊圍繞著安全、環保、節能、舒適這四個主題,電子信息化也正是從上述四個方面逐步提升汽車性能。電子信息系統產品在轎車采購成本中所占的比例將會達到30%~50%。電子控制單元的核心是微控制器,汽車工業是使用微控制器最多的行業之一。
由于微處理器已廣泛地應用于汽車安全、環保、動力裝置、傳動、底盤、舒適、娛樂和故障診斷等系統中,為了適應汽車電子技術的發展,更好地把單片機技術與汽車電子技術整合起來,結合本專業的教學,特編寫該教材。本書從項目人手,針對MCS.51單片機硬件系統、開發系統、指令系統、匯編語言程序設計、定時/計數器與中斷系統和單片機接口技術作了詳細介紹,使初學者能盡快進入單片機領域。然后在此基礎上,講述了汽車電腦原理與維修、汽車電子控制系統電路和汽車車載局域網技術等與汽車電子控制系統相關的核心理論,使大家掌握汽車電子控制系統、汽車電腦和汽車車載局域網電路識圖、故障診斷和電路檢查的基本方法,對從事汽車電子裝置的使用與維修工作起到很好的幫助作用并為從事汽車電子控制系統的開發與設計工作打下一定的基礎。
本書由湖南交通職業技術學院黃鵬擔任主編(編寫學習情景1、學習情景2、學習情景3、學習情景4、學習情景5(5.1和5.2)、學習情景6和學習情景7),參加本書編寫的人員還有湖南交通職業技術學院陳建平(編寫學習情景5(5.3))。全書由黃鵬統稿,胡光輝主審。湖南交通職業技術學院廖向陽、張政、黃威、趙進福、張葵葵、袁輝老師也參與了本書部分內容的遴選和編寫工作。在本教材的編寫過程中,得到了長沙理工大學袁翔教授和社會同仁的大力支持和幫助,在此表示衷心感謝。
由于編者水平有限,書中難免有不足和疏漏,懇請廣大讀者批評指正。
前言
學習情境1 點亮汽車上的單個信號燈1
1.1 概述1
1.1.1 單片機及其應用1
1.1.2 MCS-51系列單片機7
1.2 MCS-51單片機結構和原理8
1.2.1 MCS-51單片機的內部組成及信號引腳8
1.2.2 MCS-51單片機的數據存儲器9
1.2.3 MCS-51單片機的程序存儲器15
1.3 并行輸入/輸出口電路結構16
1.4 時鐘電路與復位電路18
1.4.1 時鐘電路與時序18
1.4.2 單片機的復位電路20
1.5 單片機的工作過程21
1.6 單片機I/O擴展23
1.7 MOTOROLA公司單片機在汽車控制中的應用24
1.7.1 8位單片機MC68HC11F1在汽車控制技術中的應用24
1.7.2 16位單片機MC9S12DP256在汽車控制技術中的應用33
1.7.3 32位單片機MPC500在汽車控制技術中的應用35
項目實踐35
小結37
習題38
學習情境2 汽車轉向燈的單片機控制39
2.1 指令簡介39
2.2 尋址方式40
2.3 指令系統42
2.3.1 指令系統中的符號說明43
2.3.2 數據傳送類指令43
2.3.3 算術運算類指令47
2.3.4 邏輯運算及移位類指令50
2.3.5 控制轉移類指令52
2.3.6 位操作類指令54
2.3.7 常用偽指令56
2.3.8 匯編子程序舉例58
2.4 單片機開發系統58
2.4.1 單片機開發系統的功能59
2.4.2 單片機應用系統設計60
項目實踐61
小結65
習題65
學習情境3 汽車信號燈的循環點亮控制67
3.1 定時/計數器67
3.1.1 定時/計數器的結構和工作原理67
3.1.2 定時/計數器的控制68
3.1.3 定時/計數器的工作方式70
3.1.4 定時/計數器的編程和應用74
3.2 中斷系統75
3.2.1 MCS-51的中斷系統75
3.2.2 中斷源和中斷標志76
3.2.3 中斷處理過程78
3.2.4 外部中斷源的擴展80
3.2.5 中斷系統的應用舉例81
項目實踐85
小結87
習題87
學習情境4 汽車直流電動機正反轉控制88
4.1 單片機與鍵盤接口88
4.1.1 鍵盤工作原理88
4.1.2 獨立式鍵盤及其接口89
4.1.3 矩陣式按鍵及其接口90
4.2 顯示器與單片機接口94
4.2.1 LED顯示及其接口95
4.2.2 靜態顯示接口96
4.2.3 動態顯示接口97
4.3 汽車發動機怠速系統單片機控制技術101
4.3.1 步進電動機控制技術101
4.3.2 直流電動機調速控制技術106
項目實踐110
小結112
習題112
學習情境5 汽車單片機片內存儲器的讀寫113
5.1 汽車電腦原理113
5.1.1 汽車控制電腦介紹113
5.1.2 汽車輸入信號處理117
5.2 汽車電腦內部電路的分析120
5.3 汽車電腦數據綜合處理與檢修127
5.3.1 電腦芯片的識別127
5.3.2 汽車電腦的檢修過程129
5.3.3 瑪瑞利單點電腦邏輯電路的檢修130
5.3.4 電腦芯片的參數測量對比法131
5.3.5 汽車電腦軟件數據的檢修過程134
項目實踐139
小結141
習題141
學習情境6 汽車發動機電子控制系統電路的檢測142
6.1 大眾車系發動機控制系統電路分析142
6.1.1 大眾系列汽車電路閱讀方法142
6.1.2 桑塔納2000GSi轎車AJR發動機控制模塊針腳說明144
6.1.3 桑塔納2000GSi轎車AJR發動機電路分析147
6.1.4 桑塔納2000GSi轎車AJR發動機電路檢查159
6.2 豐田車系發動機控制系統電路分析163
6.2.1 豐田系列汽車電路閱讀方法163
6.2.2 豐田威馳轎車5A-FE發動機電路檢查165
項目實踐171
小結174
習題174
學習情境7 汽車CAN總線系統智能節點的設計175
7.1 汽車車載網絡系統的組成和基本原理175
7.1.1 汽車網絡技術概述175
7.1.2 汽車單片機局域網的基本概念179
7.1.3 汽車網絡參考模型181
7.2 CAN總線184
7.2.1 CAN-BUS概述184
7.2.2 CAN總線的特點186
7.2.3 CAN協議188
7.2.4 CAN控制器局域網190
7.2.5 CAN芯片192
7.3 CAN總線的維修與檢測196
7.3.1 故障類型及檢測診斷方法196
7.3.2 故障實例分析198
7.4 新數據總線系統202
7.4.1 LIN總線202
7.4.2 MOST總線205
項目實踐208
小結211
習題212
參考文獻213
注意:所謂的只讀和隨機存取都是指在正常工作情況下而言,也就是在使用這塊存儲器的時候,而不是指制造這塊芯片的時候。
程序存儲器的類型:
PROM,稱之為可編程程序只讀存儲器。這就像我們的練習本,買來的時候是空白的,可以寫東西上去,可一旦寫上去,就擦不掉了,所以它只能寫一次,要是寫錯了,就報銷了。
EPROM,稱之為紫外線擦除的可編程只讀存儲器。它里面的內容寫上去之后,如果覺得不滿意,可以用一種特殊的方法去掉后重寫,這就是用紫外線照射,紫外線就像“消字靈”,可以把字去掉,然后再重寫。
EEPROM,稱之為電可擦除的可編程只讀存儲器。這種存儲器和EPROM類似,寫上去的東西也可以擦掉重寫,但它要方便一些,不需要光照了,只要用電學方法就可以擦除,所以就方便許多。它是上述幾種只讀存儲器中價格最貴的一種,常用于在使用過程中需要時常修改其重要數據的存儲器。汽車里程表的數據存儲器就常用這種存儲器。根據需要更改汽車里程數據或更換微機時,都需要將原來存儲的數據擦掉,寫入新的數據。
Flash ROM,稱之為閃速存儲器,Flash ROM是一種新型的電可擦除、非易失性存儲器,使用方便,價格低廉,可多次擦寫,近年來應用廣泛。
串行EEPROM,稱之為I2C接口存儲器,內部有頁寫入緩沖器,頁寫入緩沖器容量P的大小與芯片生產廠家、型號有關,例如汽車AT93C46/56/57/66型防盜芯片和AT24C01A/02/04/08/16型音響防盜芯片。
(4)接口一種在微處理器和外圍設備之間控制數據流動和數據格式的電路稱為接口。簡單地說,接口就是連接兩個電子設備單元的部件。單片機要通過外部設備與外界聯系,例如,在發動機的優化控制中,CPU要在極短的時間內對發動機的許多工況(通過傳感器)進行巡回檢測。另外,CPU又要對點火提前角、燃油噴射、自動變速等進行自動控制或是優化控制。因此,許多輸入、輸出設備與微機連接時,必須有其專用的接口電路。
接口一般可分為并行和串行接口兩種。
1)串行接口。一次傳輸一位數據稱為串行傳輸,以串行傳輸方式通信時使用的接口叫串行接口。串行接口由接收器、發送器和控制器三部分組成。
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