單片機(jī)在汽車電控空氣懸架系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　2.2 信號(hào)傳感輸入模塊

　　該模塊主要由3個(gè)高度傳感器和1個(gè)速度傳感器構(gòu)成。車身高度傳感器等效電感串聯(lián)電阻。等效電感0°轉(zhuǎn)角時(shí)對(duì)應(yīng)約20mH，-45°轉(zhuǎn)角時(shí)對(duì)應(yīng)約8mH，+45°轉(zhuǎn)角時(shí)對(duì)應(yīng)約35mH。等效電阻120Ω。為此設(shè)計(jì)了LC三點(diǎn)式振蕩電路來(lái)檢測(cè)車身高度傳感器傳來(lái)的信號(hào)，即設(shè)計(jì)一個(gè)正弦波發(fā)生器，由TL082元件及外圍電路構(gòu)成，正弦波的頻率隨高度傳感器等效電感的變化而不斷變化，而后經(jīng)比較器出來(lái)一個(gè)頻率隨電感不斷變化的方波，經(jīng)三極管放大和光耦隔離后輸入到MCU的輸入捕捉端口。MCU通過(guò)檢測(cè)這一不斷變化的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)高度傳感器傳來(lái)信號(hào)的檢測(cè)。電路如圖2所示，對(duì)速度傳感器信號(hào)的檢測(cè)也是通過(guò)檢測(cè)其頻率實(shí)現(xiàn)的，原理同高度傳感輸入電路類似。

　　2.3 信號(hào)控制輸出模塊

　　ECU采用PWM方式輸出控制電磁閥的開啟，根據(jù)當(dāng)前實(shí)際高度與預(yù)期調(diào)節(jié)高度的偏差來(lái)輸出控制信號(hào)。ECU計(jì)算電磁閥的調(diào)節(jié)脈沖長(zhǎng)度，如果需要調(diào)節(jié)的高度量大、由于沒(méi)有過(guò)沖危險(xiǎn)，ECU將給出一個(gè)長(zhǎng)的脈沖，同時(shí)，快的上升速度將減小脈沖長(zhǎng)度，這樣就能精確控制車輛的高度調(diào)節(jié)速度，極大的避免了高度的過(guò)沖及振蕩調(diào)節(jié)。對(duì)于電磁閥的驅(qū)動(dòng)，本設(shè)計(jì)選用了安森美半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的NUD3124繼電器驅(qū)動(dòng)芯片。NUD3124（汽車版本）器件的高反向雪崩能量容量（350mJ）可以控制大多數(shù)用于汽車應(yīng)用的繼電器?？刂菩盘?hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離后輸出給NUD3124驅(qū)動(dòng)芯片，由NUD3124驅(qū)動(dòng)電磁閥工作，并在NUD3124的輸出端加了一個(gè)二極管保護(hù)電路。

　　2.4 電源模塊，操作界面模塊及其他擴(kuò)展功能模塊

　　ECAS系統(tǒng)主要有兩種電壓源，一是24V電壓源，二是3V電壓源。其中3V電壓源分?jǐn)?shù)字電壓源和模擬電壓源。24V電源是由車輛自身電源引出，然后經(jīng)π型濾波，再經(jīng)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓，在經(jīng)過(guò)一個(gè)濾波電路最終得到一個(gè)穩(wěn)定的24V電壓源。3V電壓源與此類似，只是須要在數(shù)字電源和模擬電源之間加上一個(gè)隔離電阻，以防串?dāng)_。

　　操作界面主要是鍵盤輸入和發(fā)光二極管顯示。當(dāng)司機(jī)要手動(dòng)控制阻尼和車高的時(shí)候，便可通過(guò)鍵盤輸入其操作，然后相應(yīng)的發(fā)光二極管亮，顯示其輸入。鍵盤輸入經(jīng)過(guò)了濾波，光耦隔離和IC106濾波及保護(hù)，最終送入ECU，然后ECU輸出控制驅(qū)動(dòng)相應(yīng)發(fā)光二極管點(diǎn)亮。其他模塊主要包括便于日后升級(jí)的接口，以及RS485通信，大容量存儲(chǔ)器等。大容量存儲(chǔ)器采用了ATMAL公司的AT24C1024，其通過(guò)PTC2/SDA和PTC3/SCL與單片機(jī)相連；RS485用典型接法即可，芯片采用max3485；其他未用引腳均通過(guò)插槽引出，以便于日后升級(jí)之用。

　　3 汽車ECAS的軟件設(shè)計(jì)方案

　　空氣懸架電子控制單元（ECAS）應(yīng)用軟件由系統(tǒng)初始化模塊、判斷手動(dòng)自動(dòng)調(diào)高模塊、信號(hào)采集模塊，鍵盤響應(yīng)模塊，輸出控制模塊等構(gòu)成。主程序?yàn)橐谎h(huán)體，它擔(dān)負(fù)調(diào)節(jié)車身高度和阻尼的任務(wù)，車身高度信號(hào)經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為具有一定占空比的方波信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)與微處理器中預(yù)設(shè)的標(biāo)定高度進(jìn)行比較，輸出控制信號(hào)，當(dāng)快達(dá)到標(biāo)定高度時(shí)，減小輸出信號(hào)的占空比，以防止過(guò)充。具體主程序框圖如圖3所示。