嚴利吉

（杭州汽車高級技工學校，浙江 杭州 310015）

單片機是一種集成在電路芯片、采用超大規(guī)模繼承電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機儲存器RAM、只讀儲存器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。

單片機已經(jīng)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智華轎車的安全保障系統(tǒng)、錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車電子化程度越來越高，國外汽車廣泛采用的計算機控制裝置和電子設(shè)備，已成為批量極大的機電一體化產(chǎn)品，如點火控制、制動防滑控制、汽油分配及車內(nèi)空調(diào)、音像及門窗控制等。這些裝置和系統(tǒng)的采用，使汽車的行駛安全性、可靠性和舒適性有很大提高，節(jié)約了燃料，降低了對環(huán)境的污染，改進和提高了汽車的性能。這些系統(tǒng)的廣泛使用，在很大程度上得益于性能優(yōu)良的微處理器的發(fā)展，汽車上的計算機控制系統(tǒng)基本上采用的都是單片機。計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備五部分組成，早期的計算機因為體積龐大，價格昂貴，很少能在汽車上應用。采用大規(guī)模集成電路的單片機，把計算機的五個組成部分集成在一個芯片之內(nèi)，體積小，價格低，性能高，一輛國外先進轎車就使用幾十個單片機。隨著汽車行業(yè)的大會戰(zhàn)，單片機在高性能汽車工程領(lǐng)域的地位會越來越重要。

1 單片機的具體應用

單片機在汽車電子工程中的應用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機控制器、基于CAN總線的汽車發(fā)動機智能電子控制器、GPS導航系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等等。隨著國家汽車工業(yè)化的日益發(fā)展和新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，汽車性能檢測的技術(shù)就顯得尤為重要。我國近幾年汽車性能檢測系統(tǒng)發(fā)展迅速，隨著單片機的滲入，推動了汽車制造業(yè)的發(fā)展。

經(jīng)過幾十年的不斷改進與完善．我國單片機從最初的純數(shù)字電路型發(fā)展到現(xiàn)在的電子型和數(shù)字智能型。通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化，汽車上使用的單片機系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，除了必要的硬件支撐，還要完善的設(shè)計軟件。單片機軟件開發(fā)一般需要借助專用開發(fā)工具。單片機控制系統(tǒng)中除了單片機這個系統(tǒng)核心，尚需要各種模式的接口。有些系統(tǒng)包括全部或者含幾部分，按照要求決定系統(tǒng)規(guī)模。單片機是系統(tǒng)中樞，作出決策。

前向通道是系統(tǒng)的信息輸入端，將各種傳感器如水溫、氣壓、位置開關(guān)、空氣流量計、電池電壓等有關(guān)參數(shù)和連續(xù)模擬信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路處理，得到標準信號送人單片機。使單片機及時獲取系統(tǒng)運行信息。

后向通道將微機計算或邏輯判斷得到的控制量，送給執(zhí)行機構(gòu)，使系統(tǒng)按預定的規(guī)律運行。這些執(zhí)行機構(gòu)可能是閥門或電磁鐵等。系統(tǒng)運行過程中，需要駕駛員設(shè)定一些參數(shù)，同時要求及時控制運行過程的一些狀態(tài)，因此系統(tǒng)還要有一些人機交互接口。

汽車單片機系統(tǒng)的人機交互，不像電腦有鍵盤和顯示器，一般比較簡單，輸入設(shè)備為按鈕或簡單鍵盤，輸出一般為指示燈、LED，目前在進口汽車和部分國產(chǎn)汽車上，已廣泛使用各種單片機控制以及報警檢測系統(tǒng)，涉及發(fā)動機控制、安全防護及車內(nèi)環(huán)境等很多方面。如電腦防盜安全報警系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)、汽車導行定位系統(tǒng)、電子安全防滑系統(tǒng)及防抱死系統(tǒng)、電腦安全氣囊系統(tǒng)、電腦控制懸架系統(tǒng)、汽車電子地圖、電子自動行駛系統(tǒng)、汽車自診斷系統(tǒng)、電子控制自動變速器、聲音警告系統(tǒng)、車門控制系統(tǒng)、旅行指導系統(tǒng)和微電腦空調(diào)系統(tǒng)等。

2 單片機的作用

2.1 保障汽車安全

汽車單片機應用系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，可能造成重大損失。可靠性對汽車單片機應用系統(tǒng)是至關(guān)重要的。安全體系越來越要求汽車單片機系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，還要有應急備用系統(tǒng)，能夠暫時代替汽車單片機，維持汽車的運行。作為一個較為完善的軟件系統(tǒng)，除包括監(jiān)控、管理、計算、檢測、自診斷和通信等功能外，還應具有優(yōu)化的控制算法和控制邏輯、較高的實時性和抗電磁干擾的能力，從軟件上保證汽車單片機應用系統(tǒng)工作的可靠性。

2.2 靈活多變的防干擾能力

各種電氣設(shè)備產(chǎn)生的電磁波干擾和電壓波動，都會對汽車單片機系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生一定的干擾。單片機可以使汽車單片機系統(tǒng)能可靠、無故障地工作，對汽車應用進行妥善的保護，而且總質(zhì)重量小，生產(chǎn)成本低廉，安裝可靠。

2.3 具有完善的掌控能力

針對汽車運行過程進行檢測和控制，都要及時地傳送大量數(shù)據(jù)和各種類型的信號。要求汽車單片機系統(tǒng)具有比較完備的模擬量和數(shù)字量輸入/輸出通道。汽車運行過程的控制信號是實時的，要求單片機對輸入信號的變化，具有足夠快的反應速度，能夠及時處理并改變控制信號，因此要求汽車單片機系統(tǒng)具有較完善的中斷處理能力。

2.4 可更新可擴展性

汽車單片機系統(tǒng)安裝在汽車上，使用者一般不是專業(yè)計算機人員，因此在設(shè)計操作系統(tǒng)和信號控制系統(tǒng)時，應簡單明了，便于操作，一旦發(fā)生故障，能及時查明原因，迅速予以排除。根據(jù)汽車生產(chǎn)和汽車運行過程中的可能變動，汽車單片機系統(tǒng)在輸入/輸出端口、存儲器等方面，應具有可擴展性。并應該留出數(shù)據(jù)接口，便于維修人員利用故障碼讀取器從單片機系統(tǒng)中讀取故障代碼，為維修提供方便。

3 汽車單片機的發(fā)展的拐點

3.1 電子循環(huán)系統(tǒng)易受干擾

首先是電子循環(huán)系統(tǒng)上的干擾，電子循環(huán)系統(tǒng)的干擾會對操作系統(tǒng)本身產(chǎn)生一系列的阻力，不能讓操作系統(tǒng)完善、有效地分析出當前所存在的問題。單片機一旦被干擾，會對系統(tǒng)的安全運行造成威脅。因此各種單片機系統(tǒng)在硬件和軟件設(shè)計初期，應重視和實施抗干擾設(shè)計。設(shè)計時必須權(quán)衡分配硬件和軟件抗干擾分工，且在系統(tǒng)發(fā)生干擾引起系統(tǒng)故障時，能帶故障按安全參數(shù)運行。

3.2 適應能力差

汽車行駛環(huán)境因地域而不同，系統(tǒng)的適應環(huán)境也就不同。當溫度過高時，電子元件的可操作性、穩(wěn)定功能會逐漸下降，尤其是在熱帶地區(qū)，溫度過高會造成功能失效，引發(fā)一系列的故障問題。路況也會讓汽車承受不同的振感，當路面崎嶇時產(chǎn)生的振動，也會對系統(tǒng)造成較大的干擾，有些大幅度的振動，甚至會讓系統(tǒng)功能失效，造成操作短路。

4 結(jié)束語

隨著國際汽車技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)模式的統(tǒng)一化，單片機技術(shù)在汽車工程領(lǐng)域的地位會越來越重要，未來的汽車競爭，趨向于單片機技術(shù)的競爭。我國單片機在汽車電子工程上的應用研究，起步較晚，技術(shù)落后。我國目前的汽車單片機工程技術(shù)還落后于國際先進水平，我國單片機的技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)積累了大量的國際先進經(jīng)驗，還需要不斷的吸收與完善。在完善的同時，要培養(yǎng)大量、優(yōu)秀的單片機領(lǐng)域人才，不斷鞏固我國汽車單片機工程的發(fā)展。在軸上，而曲軸轉(zhuǎn)速較低，所以應裝在曲軸上，制動器必然也裝在曲軸上。

采用摩擦離合器時，從壓力機能量消耗來看，當離合器裝在低速軸上，加速壓力機從動部分所需功和離合器接合時消耗的摩擦功都較小，能量消耗也小。從離合器工作條件看，低速軸上的離合器磨損系數(shù)小。故離合器工作條件好，但低速軸上離合器需要傳遞較大的扭矩，離合器結(jié)構(gòu)尺寸大。此外，從傳動系統(tǒng)來看，現(xiàn)代壓力機傳動系統(tǒng)大多采用封閉在機身內(nèi)，離合器不便裝在曲軸上。另外亦為了縮小離合器尺寸，降低制造成本，一般都置于轉(zhuǎn)速較高的飛輪軸上，制動器位置隨離合器位置而定。因高速軸上制動力矩小，可縮小制動器結(jié)構(gòu)尺寸。

5 結(jié)束語

隨著工業(yè)的發(fā)展，不同規(guī)格的曲柄滑塊機構(gòu)被應用到了更多的機械中。它在機械制造工業(yè)以及其它工業(yè)的生產(chǎn)中的作用愈來愈顯著，在汽車、農(nóng)業(yè)機械、電子、醫(yī)療機械、國防、航空航天以及日用品等工業(yè)部門都有廣泛的應用。因而提高機械的自動化程度，降低工人的勞動強度，改善勞動條件都離不開對曲柄滑塊機構(gòu)的研究。

[1]常 勇，李延平.關(guān)于曲柄滑塊機構(gòu)固定鉸鏈點的位置問題[J].機械設(shè)計，2005，（9）：37-39.

[2]劉長榮，鄭玉才.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2003.