单片机在汽车控制系统中的应用研究

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【摘要】单片机属于汽车控制系统的一项，主要可用于控制大灯，能在光线微弱的时候自动打开车灯，还能根据光线照度实际状态和汽车行驶速度自动感应，是开启远光还是近光灯，避免远光灯滥用现象发生，并能控制所使用的照度值来源和系统的硬件电路。本文概括分析了单片机应用于汽车控制系统的三大特点并对其应用进行了重点阐述。

【关键词】单片机；汽车控制；应用；燃油喷射系统

社会高速发展，温度的测量和控制显得愈加关键。第一时间精准地了解温度信息并对其实施有效控制，在很多工业领域都属于核心环节。针对各类生产状态和工艺标准下的温度控制，了解加热和控制方法的区别，学习和运用单片机已经被广泛普及到整个社会。单片机借助自身特点，使其在现今社会占有一席之地。单片机的特点主要是个体小、反应快、投入少、速度快、耗能少，运用到温度测量与控制方面，操控极其简单，测量区域广泛，准确度高。单片机被运用到很多领域，其中控制系统是其应用的一个关键领域，尤其是在汽车控制系统中发挥的重要作用。当汽车火花塞、刹车防抱死、车窗、气囊等操控和调节时，大量运用了单片机这个关键元部件。比如，有的汽车公司就以单片机为核心研发出安全气囊。当汽车遭到剧烈撞击时，将中央传感器、安全传感器接受到的讯号传送到单片机完成处理，单片机能准确判断碰撞的轻重，再确定是否发出点火信号，一旦点火信号被传出，气体发生器能在短时间形成使得烟雾弥漫，气囊立即吹起有效保障驾驶员和乘客的人身安全。

1单片机在汽车控制中的特点

1．1加强系统可靠性

过去的继电器控制系统中运用众多的中间以及时间继电器。由于接触不稳，极易导致故障。单片机用软件取代众多的中间继电器和时间继电器，只剩下和输入、输出相关的零星硬件元件。硬件系统需要的原器件数目也有所减少，提高了整个系统的稳定性。而系统的稳定性在提高硬件系统抗干扰能力时，软件抗干扰和设计灵活、节约硬件资源、较强可靠性等方面也有了显著变化。

1．2提高了系统的集成度

在传统的汽车控制中，每个系统间彼此独立、没有协调性。然而运用单片机来控制就能将原有的独立的系统综合于1台或多台单片机中统一控制，运用众多的通讯技术完成整个汽车控制系统的整体化、互联网化。例如使用单片机智能指挥发动机，能够把之前支配喷油的化油器和离心器完成统一控制，而其综合控制性能也有了长足进步，这就是当今大面积使用的燃油喷射系统。

2单片机控制的燃油喷射

氧传感器针对排气中包含的氧气多少，通过传感器对流入发动机燃烧室混合气的空燃比例进行测量，把它用于计算机和设定的目标空燃比值，把误差信号通过放大器把控电磁喷油器喷油量，使得这个比值维系在设置的目标值区间内，空燃比控制精度高，并可减少因产品区别和损耗等导致的性能变异，工作稳定性好，具备较强的抗干扰能力。发动机能获取优质的燃料经济性和排放性，进而优化汽车的使用性能。伴随人们以及各部门对环保性要求日益提高，和对尾气排放标准强制执行，都加速了电子燃油喷射系统的研发。比起以前的化油器，电子燃油喷射系统自带诸多优势例如能够给每一个气缸供给统一气体、使发动机在每个转速档都能获取准确的空燃比，第一时间校正可燃气的混合比例等，最终使得汽车的尾气排放更满足环保标准。

3汽车大灯控制系统

通过技术手段发明一种能直接感知道路光照水平的车灯智能切换系统。该系统能在微弱幽暗的光线时自动打开车灯，还能根据具体情况直接判断到底是开启远光亦或近光灯。

3．1参数的来源和确定

根据相关设计标准把道路按快速路与主干路、次干路、支路分为三级。道路照明开灯时的天然光照度水平最佳:快速路与主道路三十米烛光，次道路和支路最好是二十米烛光。能够遵循较安全标准完成控制，当自然光照度低于三十米烛光时，道路照明急需立即打开，车辆也在此时感应到然后同步打开车灯。以高档值为参考标准，城市道路应保持在最低照明水平为十米烛光，在照度低于十米烛光的道路上，可认为照明不良，也就是这样的情况下，假如车速高于每小时三十千米，需要启动远光灯。

3．2硬件电路

3．2．1照度采集模块

照度采集模块属于一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。SDA引脚所输出的数据为16位二进制数，分为高八位和低八位数据，通过一个公式即可将这十六位数据转换成照度值米烛光。

3．2．2车速采集模块

车速经过A/D转换传送给单片机。使用的是单通道串行输出A/D转换芯片TLC1549，它是一种开关电容结构的逐次比较型10位A/D转换器，转换结果以串行方式输出，所以节约了单片机的I/O口线，被普遍运用。

3．3信息处理模块

该模块所运用的芯片为STC89C51单片机。它是一种带4K字节闪存，低电压、高性能CMOS8位微处理器，将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，为嵌入式控制系统提供了一种灵活且价格便宜的方案。单片机的I/O口控制继电器的开关，分别导通汽车远近光灯的电路。

3．4工作过程设计

当单片机采集到的照度低于三十米烛光、高于十米烛光，使P2．0输出高电平，导通近光灯继电器，导通近光灯电路，开启近光灯模式。当单片机采集到的照度低于十米烛光时，收集车速信息，当车速低于每小时三十千米时，依然使P2．0输出高电平，导通近光灯继电器，打开近光灯。当单片机采集到的照度低于十米烛光时，且车速高于每小时三十千米，使P2．1输出高电平，导通远光灯继电器，开启远光灯。

4结语

由于如今单片机技术的发展日臻成熟，更是被大面积运用到在汽车控制方面，尤其是单片机对于燃油的控制应用的极其完美，在巨大程度上将发动机的燃烧效率大大提升、使得污染物的排放得到有效控制，所以美、德、日等工业发达国家在汽车专用单片机方面都投放了大量资金进行研发。而我国汽车电子化开始的比较迟，更要重视对这方面的投入，以更快的速度缩小与国外先进水平的距离。

参考文献:

［1］王慧强．基于MCS51单片机温度控制系统设计［J］．装备制造技术，2010(05)．

［2］康惠燕．AT89C52单片机大棚温度控制系统设计［J］．科技资讯2010，(07)．

［3］李燕．浅析单片机在温度控制系统中的应用［J］．现代企业教育2010，(02)．

［4］蔡纯洁．PLC全系列单片机原理与开发［M］．合肥:中国科学技术大学出版社，2008．

作者:李宪才 单位:河北农业大学机电工程学院