车辆电控与机电液一体化技术.ppt

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车辆电控与机电液一体化技术,（第一部分）测控基础，ECU，CAN，传感器,测控基础,1测试系统及其组成测试系统由以下几部分组成：

传感器、信号变换与测量电路、显示与记录器、数据处理器，以及打印机等外围设备，如图1.1所示。

2控制系统及其组成控制理论在机电领域的广泛应用，主要体现在以下几个方面：

图2.1恒温箱的自动控制系统1）机械制造过程正向着自动化、最优化相结合的方向，以及机电一体化方向发展。

例如计算机集成制造系统CIMS等。

2）为了安全性、并为了降低人们的劳动强度，车辆、船舶、航空航天器等产品的自动控制及其智能化。

图1.1测试系统的组成,测控基础,4）制造和加工过程的动态研究。

因为高速切削、强力切削、高速空程等正在日益广泛地应用，同时，加工精度越来越高，0.01m乃至0.001m精度相继出现，这就要求把加工过程如实地作为动态系统加以研究，包括计算机仿真及优化。

5）在产品设计方面，充分考虑产品与设备的动态特性，然后建立它们的数学模型，进行优化设计。

包括计算机辅助设计和试验的研究。

6）在动态过程或参数测试方面，正在以控制理论作为基础，向着动态测试方向发展。

动态精度、动态位移、振动、噪声、动态力与动态温度等的测量，从基本概念，测试手段到测试数据的处理方法无不同控制理论息息相关。

总之，控制理论，微处理机技术同机电一体化的结合，同机械制造技术的结合，将促使这一领域中的试验、研究、设计、制造、管理等各个方面发生巨大的变化。

测控基础,图2.1是一个恒温箱的自动控制系统。

其中，恒温箱的温度是由给定信号电压u1控制的。

当外界因素引起箱内温度变化时，作为测量元件的热电偶，把温度转换成对应的电压信号u2，并反馈回去与给定信号u1相比较，所得结果即为温度的偏差信号u=u1-u2。

经过电压、功率放大后，用以改变电机的转速和方向，并通过传动装置拖动调压器动触头。

当温度偏高时，动触头向着减小电流的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为止。

即只有在偏差信号u=0时，电机才停转。

这样就完成了所要求的控制任务。

而所有这些装置便组成了一个自动控制系统。

图2.1恒温箱的自动控制系统,测控基础,系统要检测偏差，并用检测到的偏差去纠正偏差，在自动控制系统中，这一偏差是通过反馈建立起来的。

图2.2为恒温箱温度自动控制系统职能方块图。

图中代表比较元件，箭头代表作用的方向。

给定量也叫控制系统的输入量，被控制量称为系统的输出量。

从图中可以看到反馈控制的基本原理。

也可以看到，各职能环节的作用是单向的，每个环节的输出是受输入控制的。

总之，实现自动控制的装置可各不相同，但反馈控制的原理却是相同的，可以说，反馈控制是实现自动控制最基本的方法。

控制系统主要有开环控制与闭环控制。

反馈控制系统的基本组成如图2.3所示。

该图表示了这些元件在系统中的位置和其相互间的关系。

由图可以看出，作为一个典型的反馈控制系统应该包括反馈元件、给定元件、比较元件（或比较环节）、放大元件、执行元件及校正元件等。

给定元件：

主要用于产生给定信号或输入信号，例如，调速系统的给定电位计。

图2.2恒温箱温度自动控制系统职能方块图,测控基础,反馈元件：

它量测被调量或输出量，产生主反馈信号，该信号与输出量存在确定的函数关系（通常为比例关系）。

例如，调速系统的测速发电机。

比较元件：

用来比较输入信号和反馈信号之间的偏差。

可以是一个差接的电路，它往往不是一个专门的物理元件，有时也叫比较环节。

而自整角机，旋转变压器、机械式差动装置却是物理的比较元件。

图2.3典型的反馈控制系统方块图,测控基础,放大元件：

对偏差信号进行信号放大和功率放大的元件。

例如伺服功率放大器、电液伺服阀等。

执行元件：

直接对控制对象进行操作的元件。

例如执行电机，液压马达等。

控制对象：

控制系统所要操纵的对象。

它的输出量即为系统的被调量（或被控制量），例如机床、工作台等。

校正元件：

用以稳定控制系统，提高性能。

有反馈校正和串联校正两种形式。

传感器,1几种工程测控中常用传感器传感器是将被测物理量转换为与之相对应的，容易检测、传输或处理的信号的装置。

传感器是测试系统的首要环节，传感器的性能直接影响着整个测试与控制系统的工作可靠性。

1）电阻应变片式传感器2）电感式传感器3）电容式传感器工作原理及类型4）压电式传感器5）磁电式传感器6）光电式传感器7）热电式传感器工作原理8）霍尔传感器的基本原理,图1.1霍尔元件工作原理,传感器,霍尔元件的工作原理如图1.1所示。

由图可知，霍尔元件为一种半导体四端薄片，其四端均有引出线。

其工作原理是：

当在其a、b端以电流激励并有垂直于薄片的磁场作用时，在垂直于电流和磁场方向的c、d端会产生与激励电流I和磁场强度H乘积成正比的电动势，这种现象称为霍尔效应，该半导体薄片称为霍尔元件，所产生的电动势EH称为霍尔电动势。

式中，KH为霍尔参数。

将霍尔元件、放大器、稳压电源、功能电路及输出电路集成在一个芯片上，就构成了霍尔集成电路。

霍尔集成电路可分为线性和开关型两类。

汽车上所装用的霍尔集成电路一般为开关型。

传感器,2空气流量传感器发动机电子控制系统中很重要的一项控制内容就是最佳空燃比控制。

为此，必须对发动机进气空气流量进行精确测量。

常用的空气流量传感器有：

风门式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热线式空气流量计和热膜式空气流量计。

1）风门式空气流量计这种空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间。

它的作用是检测吸人空气量的多少，并把检测结果转换成电信号。

图2.2风门式空气流量计工作原理1一电位计滑臂2一电位计镀膜电阻3一风门叶片风门式空气流量计由两大部分组成，一是担任检测任务的风门部分，二是担任转换任务的电位计。

其结构如图2.1所示，其工作原理如图2.2所示。

传感器,图2.1风门式空气流量计结构a）风门b）电位计,图2.2风门式空气流量计工作原理,传感器,由图2.1可知，空气流量计的风门部分由测量叶片、缓冲叶片及壳体组成。

测量叶片随空气流量的变化在空气主通道内偏转。

电位计部分主要由电位计、回位弹簧、调整齿圈等部分组成。

由于电位计与风门叶片是同轴的，所以当叶片偏转时，电位计滑臂必然转动。

由于转轴一端装有螺旋回位弹簧，当其弹力与吸人空气气流对测量叶片产生的推力平衡时，风门叶片就会处于某一稳定偏转位置，而电位计滑臂也处于镀膜电阻的某一对应位置。

由原理图2.2可以看出，电位计滑臂对电源的分压输出Us即代表此时的空气流量。

把此电压经AD（模拟数字）转换后送计算机，计算机依据空气量的多少，经过运算、处理，确定应该喷射的汽油量，并经执行器控制喷油，从而得到最佳空燃比。

该种空气流量计的结构简单、可靠性高，但进气阻力大，响应较慢且体积较大。

传感器,2）卡门旋涡式空气流量计利用流体因附面层的分离作用而交替产生的一种自然振荡型旋涡（卡门旋涡）原理测量气体流速，并通过流速的测量直接反映空气流量的流量计，称为卡门旋涡式空气流量计。

卡门旋涡的原理，是指在流体中放置一个柱状物体时，在这一柱状物体的下游就会产生如图2.3所示的两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡。

对于一具体的卡门旋涡式空气流量计，有关系式（2.1）式中，qv为体积流量；f为单列旋涡产生的频率；k为比例常数，与管道直径、圆柱体直径等有关。

从（2.1）式可知，体积流量与卡门旋涡流量传感器的输出频率成正比。

利用这一原理，只要检测卡门旋涡的频率，就可以求出空气流量。

常用的有光学式卡门旋涡空气流量计和超声波式卡门旋涡空气流量计。

图2.3卡门旋涡产生的原理,传感器,

（1）光学式卡门旋涡空气流量计工作原理如图2.4所示。

由图可知，这种空气流量计主要由管路、旋涡发生器、整流栅、导孔、金属箔板弹簧、发光二极管（LED）、光敏晶体管等部分组成。

它是利用光电原理进行信号检测与转换的。

光学式卡门旋涡空气流量计的工作原理是：

在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动，发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏晶体管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，其输出经解调得到代表空气流量的频率信号。

（2）超声波式卡门旋涡空气流量计（略）,图2.4光学式卡门旋涡空气流量计工作原理,传感器,3）热线式空气流量计（略）热线式空气流量计的基本构成包括：

感知空气流量的白金热线、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线）、控制热线电流的控制电路以及壳体等。

根据白金热线在壳体内安装的部位不同，可分为安装在空气主通道内的主流测量方式和安装在空气旁通道内的旁通测量方式。

这种空气流量计由于无运动部件，因此工作可靠，而且响应特性较好；缺点是在流速布不均匀时误差较大。

4）热膜式空气流量计（略）热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计类似，都是用惠斯登电桥工作的。

传感器,3压力传感器在汽车上，压力传感器一是用于气压的检测，包括进气真空度，大气压力、汽缸内的气压及轮胎气压等；二是用于油压的检测，包括变速箱油压、制动阀油压及悬挂油压等。

能够用于压力检测的传感器有电阻应变片、电容式传感器、电感式传感器、压电式多种传感器。

1）电容式图2.5为一种差动电容式进气压力传感器的结构示意图。

当进气压力作用于弹性膜片时，弹性膜片产生位移，与一个定片距离减小，而与另一个定片的距离加大，则一个电容量增加，另一个电容量减小，从而把压力的变化转换成电容量的变化。

图2.5电容差动式进气压力传感器,传感器,2）差动变压器式进气压力传感器差动变压器是一种开磁路互感式电感传感器。

由于其具有两个接成差动结构的二次线圈，所以又称为差动变压器。

图2.6为差动变压器式进气压力传感器。

差动变压器的测量电路常用相敏整流器（亦称相敏检波器）。

相敏整流输出的信号经滤波、放大后，即可送计算机进行处理。

图2.6差动变压器式进气压力传感器,传感器,3）半导体应变式进气压力传感器如图2.7所示。

半导体应变式进气压力传感器主要由半导体应变片、真空室、混合集成电路板和外壳等组成。

半导体应变片是在一个膜片上用半导体工艺制作四个等值电阻，并且接成电阻电桥。

该半导体电阻电桥应变片置于一个真空室内，在进气压力作用下，应变片产生变形，电阻值发生变化，电桥失去平衡，从而将进气压力的变化转换成电阻电桥输出电压的变化。

图2.7半导体应变片进气压力传感器,传感器,4节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门体上，它将节气门开度转换成电压信号输出，以便计算机控制喷油量。

节气门位置传感器有开关量输出和线性输出两种类型。

1）开关式节气门位置传感器开关式节气门位置传感器实质上是一种转换开关，所以又称为节气门开关。

其结构如图2.8所示。

这种节气门位置传感器由与节气门轴联动的凸轮、动触点、怠速触点（IDL）、满负荷触点（PSW）等组成。

动触点接计算机电源，当节气门全关闭时，怠速触点与动触点接通；当节气门开度达50以上时，满负荷触点与动触点接通；而当节气门开度在全闭至50之间时，动触点悬空。

这样，计算机就可以根据怠速触点和满负荷触点提供的信号判断节气门位置，以便对发动机进行喷油控制，或对自动变速器进行控制。

该种节气门位置传感器结构比较简单，输出是非连续的。

图2.8开关式节气门位置传感器,传感器,2）线性节气门位置传感器线性节气门位置传感器装在节气门上，可以连续检测节气门的开度。

图2.9为该种传感器的结构、等效电路及输出特性。

由图可知，它由与节气门轴联动的电位器、怠速触点及外壳等组成。

电位器的动触点（即节气门开度输出触点）随节气门开度在电阻膜上滑动，从而在该触点上（VTA端子）得到与节气门开度成比例的线性电压输出，如图2.9c所示。

当节气门全闭时，另外一个与节气门联动的动触点与怠速输出触点（IDL）接通，传感器输出怠速信号。

节气门位置输出的线性电压信号经AD转换后送计算机。

图2.9线性节气门位置传感器,传感器,5温度传感器为了获得发动机的热状态，计算进气的质量流量及进行排气净化处理，需要有能够连续、精确地测量冷却水温度、进气温度与排气温度的传感器。

温度传感器的种类很多，如热敏电阻式、半导体二极管式、热电偶式等等。

6爆震传感器爆震传感器用来检测发动机有无爆震发生，是发动机集中控制系统中的重要部件。

检测发动机爆震通常有三种路径：

一是检测气缸压力，二是检测发动机振动，三是检测燃烧噪声。

检测气缸压力存在的主要问题是传感器安装困难，而且耐久性差；而检测噪声的方法因灵敏度与精度低也很少采用；现常用检测发动机振动的方法来判断有无爆震。

采用振动检测方法的爆震传感器有磁滞伸缩式和压电式两种，都属于能量转换型即发电型传感器。

传感器,1）磁滞伸缩式爆震传感器如图2.10为磁滞伸缩式爆震传感器的结构和输出特性。

磁滞伸缩式爆震传感器应用较早，它是一种电感式传感器。

磁滞伸缩式爆震传感器由高镍合金的铁心、永久磁铁、绕组及外壳等组成。

其工作原理是：

当发动机发生爆震时，铁心受振使绕组磁通发生变化，从而产生感应电动势。

当传感器的固有振荡频率与发动机爆震时的振动频率相同时，传感器输出最大信号。

图2.10磁滞伸缩式爆震传感器,传感器,2）压电式爆震传感器为利用压电效应原理制成的传感器为压电式传感器。

压电式爆震传感器可分为共振型和非共振型两种。

（1）共振型压电式爆震传感器该种爆震传感器结构如图2.11所示。

这种爆震传感器由压电元件、振荡片、基座、外壳等组成。

压电元件紧贴在振荡片上，振荡片固定在基座上。

选择振荡片的固有频率与被测发动机爆震时的振动频率一致，则当爆震发生时两者共振，压电元件有最大谐振输出。

输出特性与磁滞伸缩式爆震传感器类似。

图2.11共振型压电式爆震传感器,传感器,

（2）非共振型压电式爆震传感器非共振型压电式爆震传感器，实际是一种加速度传感器。

它是以接收加速度信号的形式来检测爆震的。

图2.12为这种传感器的结构。

这种传感器与共振型传感器不同，它内部无振荡片，但设置了一个配重块。

配重块以一定预应力压紧在压电片上。

当发动机产生爆震时，配重块就以一正比于加速度的交变力施加在压电片上，从而产生输出信号。

这种爆震传感器在爆震时输出的电压较无爆震时无明显增加，爆震是否发生是靠滤波器检出传感器输出信号中有无爆震频率进行判别。

图2.12非共振型压电式爆震传感器,传感器,7曲轴位置传感器曲轴位置传感器亦称点火信号发生器，用于点火正时控制。

传统点火系统中的曲轴位传感器是分电器凸轮轴和断电器。

这里所说曲轴位置传感器是指用于电子点火系统的。

无论是传统的还是电子曲轴位置传感器，除用于点火正时控制外，还是检测发动机转速的信号源。

曲轴位置传感器可分为磁脉冲式、霍尔式、光电式等，其中磁脉冲式和霍尔式应用得比较多。

传感器,1）磁脉冲式曲轴位置传感器磁脉冲式曲轴位置传感器的工作原理如图2.13所示。

磁脉冲式曲轴位置传感器由定时转子、永久磁铁、耦，合线圈等组成。

定时转子装在分电器轴上，并由良好的导磁材料制成。

转子外缘设有与气缸数相等且等距离分布的齿，该齿即为定时齿。

图2.13中转子有4个齿，分别代表四缸发动机的4个缸。

2）霍尔式曲轴位置传感器（略）,图2.13磁脉冲式曲轴位置传感器,传感器,8转速传感器在汽车上应用的转速传感器主要用于发动机转速及车速的检测及控制。

发动机转速检测与曲轴位置检测原理相同，但是，为了提高转速检测精度，需增加每一转的输出脉冲。

通常将曲轴位信号称为G信号，而将发动机转速信号称为Ne信号。

转速传感器主要有舌簧开关式车速传感器、光电式车速传感器、霍尔开关式车速传感器等类型。

1）舌簧开关式车速传感器图2.14为舌簧开关式车速传感器的构造。

舌簧开关是在一个玻璃管内装有两个细长的触头构成的开关元件。

其触头由磁性材料制成。

当其附近有磁场作用时，其触头就会互相吸引而闭合或者互相排斥而断开。

车速传感器由带有四磁极的转子、舌簧开关组成。

当变速器输出轴通过软轴带动转子旋转时，舌簧开关就会在转子永久磁铁作为下周期性地开关动作，转子每转一周，舌簧开关开闭4次，通过外电路输出4个脉冲。

如果将该脉冲信号送数字电路或计算机进行定时计数及运算，就可以得到车速输出；如果进行累计计数和运算，则可以求出行驶里程。

传感器,2）光电式车速传感器图2.15为光电式车速传感器的结构。

光电式车速传感器由转子、遮光板、光电传感器及外壳等组成。

3）霍尔开关式车速传感器（略）,图2.14舌簧开关式车速传感器,图2.15光电式车速传感器,传感器,9氧传感器氧传感器用于检测气体中氧的含量，在汽车上测控时多安装在排气管内。

由于排气中的氧浓度可以反映空燃比的大小，所以，在电子控制汽油喷射系统中广泛使用氧传感器。

氧传感器随时将检测的氧浓度反馈给电控装置，控制装置据此判断空燃比是否偏离理论值，一旦偏离，就调节喷油量，以控制空燃比收敛于理论。

氧传感器主要有二氧化钛和二氧化锆型。

传感器,1）二氧化钛（TiO2）氧传感器该种氧传感器是一种体电阻型气敏传感器，是利用化学反应强、对氧气敏感、易于还原的氧化物半导体材料二氧化钛在与氧气接触时产生氧化还原反应，使晶格结构发生变化，从而导致电阻值发生变化的原理工作的。

其结构如图2.16所示。

二氧化钛氧传感器由二氧化钛元件、温度补偿热敏元件、外壳、接线端子等组成。

其工作过程是：

当排气中氧含量较高时，二氧化钛的阻值增大；反之，当排气中氧含量较低时，二氧化钛的阻值减小，从而将氧浓度转换成电参数，经过适当电路的处理，就可以获得有用的电压或电流信号。

二氧化钛氧传感器的优点是结构简单、造价低、可靠性高。

图2.16二氧化钛氧传感器,传感器,2）二氧化锆（ZrO2）氧传感器如图2.17所示为二氧化锆氧传感器的结构。

二氧化锆氧传感器的基本元件是专用陶瓷体，即二氧化锆固体电解质管，亦称锆管。

锆管固定在带有安装螺纹的固定套内，锆管内表面与大气相通，外表面与排气相通，其内外表面都覆盖着一层多孔性的铂膜作为电极。

氧传感器安装在排气管上，为了防止排气管内废气中的杂质腐蚀铂膜，在锆管外表的铂膜上覆盖一层多孔的陶瓷层，并加有带槽口的防护套管。

在其接线端有一个金属护套，其上开有一孔，使锆管表面与大气相通。

图2.17二氧化锆氧传感器,传感器,当锆管接触氧气时，氧气透过多孔铂膜电极，吸附于二氧化锆，并经电子交换成为负离子。

由于锆管内表面通大气，外表面通排气，其内外表面的氧气分压不同，则负氧离子浓度也不同，从而形成负氧离子由高浓度侧向低浓度侧的扩散。

当扩散处于平衡状态时，两电极间便形成电动势，二氧化锆氧传感器的本质是化学电池，亦称氧浓差电池。

二氧化锆氧传感器的电压特性如图2.18所示。

当混合汽较稀时，排气中含氧必然多，锆管内外的氧浓度差小，只产生小的电压；而当混合气较浓时，排气中含氧量较少，同时伴有较多的一氧化碳（CO）、碳氢化合物等未完全燃烧物，器电压特性：

HC）等，这些成分在锆管外面的铂催化下，与氧发生反应，消耗排气中残余的氧，使锆外表面氧浓度变为零，这样就使得锆管内外氧浓度差突然增大，传感器输出电压也突增大。

因此，其输出特性在过量空气系数=1时突变，1时输出几乎为零，1时输出电压接近1V。

电压特性,传感器,10加速度传感器加速度传感器也称G传感器，G是加速度的意思。

G传感器就是利用加速（减速）时所产生的惯性力工作的。

在汽车的气囊、防抱死以及四轮转向系统上，采用了各种G传感器。

图2.19滑翔机牌车的前安全气囊传感器1旋转触头2一偏心转子3一外壳4偏心锤5一固定触头6弹簧,传感器,11光检测传感器包括电视机在内的音响设备用遥控器、照相机的自动调焦机构、CD唱机用的传感装置等上都采用了光传感器。

光传感器主要有：

光敏二极管、光敏晶体管、光学式集成电路和CdS（硫化镉）光导元件。

图2.22陆地巡洋舰”牌车ABS用G传感器1一电路板2一信号板,传感器,12液位传感器大部分液位传感器不使用特殊的半导体器件，而是利用浮子与连杆，用机械方式判定液面水平使仪表动作的，可以将其看作是老式传感器。

目前，常用的液位传感器有：

浮子笛簧开关式（如图2.23）、热敏电阻式、可变电阻式及电极式。

图2.23浮子笛簧开关式液位传感器结构原理,传感器,13车辆周围识别用传感器随着车辆的控制水平不断地提高，在控制系统仅仅检测车辆自身状态的基础上，最新的控制系统正在向根据车辆周围的环境与状况进行控制的系统发展，因此就需要准确地识别车辆周围的状况，此项技术的关键是车辆周围识别用传感器，按传感器的工作原理，传感器可分为：

超声波传感器、雷达传感器、图像传感器、红外元件及热型传感器四大类，各有其特点，按使用目的可以组合使用。

1）超声波传感器短距离用超声波传感器中距离用超声波传感器采用超声波传感器的后、侧方报警系统,传感器,2）利用激光雷达的车辆周围识别系统是利用从激光发射起到接收到物体反射回来的激光的时间来计算车辆到障碍物距离的,图2.27中距离用超声波传感器的检测范围1不灵敏区2检测范围,图2.31扫描式激光雷达工作原理,传感器,新车实例：

北京奔驰E有3种发动机，分别为1.8升的直列4缸16气门增压发动机、2.6升和3.2升的24气门V6发动机。

其装备了8个安全气囊。

同时，为了方便驾驶，北京奔驰的所有车型都在车前部装有6个雷达探头，后部有4个雷达探头。

汽车ECU,1ECU的构成汽车电控系统由硬件和软件组成，硬件一般是由传感器、电子控制器（ECU）及其接口与执行器组成的。

汽车用微计算机,一般是在一块芯片上集成了微处理器（中央处理单元CPU,即运算器与控制器的合称）、存储器（RAM、ROM）和各种功能的输入/输出（I/O）接口,有的还集成了模/数（A/D）转换器等,计算机行业称此为单片机（MCU）。

ECU通常是由车用单片机与一些标准的或特制的集成电路构成的。

也可以说,ECU主要是由输入电路、单片机、输出电路及电源电路4部分组成的,ECU的方框图如图1.1所示。

汽车ECU,图1.1ECU的方框图,汽车ECU,2ECU硬件的基本结构1）输入电路各传感器的输出信号首先到输入电路中,如图2.1所示,利用输入电路,滤去混入信号中的干扰信号，将以正弦波形式输入的信号（例如曲轴角度信号）变成脉冲信号（矩形波），因为单片机是在5V电压下工作的,所以对电平超过5V的信号,由输入电路加以降低，而后由单片机处理。

图2.1输入电路的作用,汽车ECU,2）A/D变换器（模拟/数字转换器）各传感器输出的信号分为模拟信号与数字信号。

数字信号通过ECU的输入电路之后,可由单片机直接进行处理,但是,像进气管压力信号及水温信号类的模拟信号,需要变换成数字信号,担负这项工作的部件是A/D变换器。

3）输入/输出（I/O）接口单片机（MCU）要进行工作,必须把外部的信息与程序输入到单片机内,还要把输出结果传输给执行器。

即需要输入P输出接口来担任单片机与机外进行信息交换。

在单片机上,一般把输入装置与输出装置汇总在一起,并简称为I/O。

汽车ECU,图2.4带输出接口电路的实例,汽车ECU,4）单片机的基本结构单片机的基本结构的方框图如图2.5所示。

它的作用是对数字信号进行加工处理；担负着存储器与外部设备进行数据交换的功能；并负责单片机内各系统的协调工作。

图2.5单片机的基本结构示意图,汽车ECU,3ECU的控制软件图2.6某四缸汽油机ECU结构与功能简图ECU的控制软件，是将ECU硬件、输入信号、输出信号联系起来，并最终实现控制目标的手段。

例如图2.6所示的硬件系统，可以通用于目前气缸数不大于四缸的所有汽油机。

该ECU的控制功能包括:

喷油控制（喷油时间、喷油提前角）,点火控制（充电时间、点火提前角）,排放控制（碳灌蒸发、废气再循环EGR）,辅助控制（燃油泵、冷却水风扇、空调、方向助力、电器负荷）等。

汽车ECU,图2.6某四缸汽油机ECU结构与功能简图,汽车CAN,

（1）电子设备的大量应用必然导致车身布线长而复杂（可使得电线的质量占整车质量的4%左右）、运行可靠性降低、故障维修难度增大。

（2）传统控制技术不适应新的发展。

电子控制单元的大量引入，为了提高信号的利用率，要求大量的数据信息能在不同的电子单元中共享，汽车综合控制系统中大量的控制信号也需要实时交换，传统线缆已远远不能满足这种需求。

（3）为了