Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động cơ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

1 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 5

1.1 Đặt vấn đề 5

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ 6

2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ LINH KIỆN THIẾT KẾ BỘ GIAO TIẾP 6

2.1 Giới thiệu khái quát về họ vi điều khiển 8051 6

2.1.1 Cấu trúc vi điều khiển P89V51RD2 7

2.1.2 Chức năng các chân 8

2.1.3 Tổ chức bộ nhớ của bộ vi điều khiển 8951 11

2.1.4 Các thanh ghi chức năng đặc biệt ( SFR ) 13

2.1.5 Hoạt động của bộ định thời và các ngắt 17

2.1.5.1 Hoạt động của định thời 17

2.1.5.2 Hoạt động ngắt 18

2.2 Bộ chuyển đổi ADC 20

Giới thiệu vi mạch ADC0809 20

2.3 Giao tiếp LCD 16 x 2 và vi điều khiển P89V51RD2 23

2.3.1 Giới thiệu LCD 16 x 2 23

2.3.2 Phương thức giao tiếp giữa LCD 16 x 2 và vi điều khiển P89V51RD2 24

3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 24

3.1 Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng của hệ thống điều khiển động cơ 24

3.2 Các tín hiệu đầu vào 27

3.2.1.Cảm biến vị trí bướm ga 27

3.2.2 Cảm biến nhệt độ nước làm mát 28

3.2.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 30

3.2.4 Cảm biến ôxy 32

3.2.5 Cảm biến kích nổ 33

3.2.6 Cảm biến áp suất đường ống nạp 35

3.2.7 Bộ tạo tín hiệu G và NE 36

3.2.8 Tín hiệu STAR (máy khởi động) 37

3.3 Bộ điều khiển điện tử 37

3.3.1 Tổng quan 37

3.3.2 Cấu trúc ECU 38

3.4 Các tín hiệu điều khiển 42

3.4.1 Điều khiển đánh lửa 42

3.4.1.1 Cơ bản về đánh lửa theo chương trình 42

3.4.1.2 Điều khiển chống kích nổ 44

3.4.1.3 Hiệu chỉnh góc đánh lửa theo các chế độ làm việc của động cơ 45

3.4.2 Điều khiển kim phun 48

3.4.2.1 Hoạt động của kim phun 48

3.4.2.2 Sơ đồ mạch điện điều khiển kim phun 49

3.4.2.3 Chức năng của ECU trong việc điều khiển kim phun 51

3.4.2.4 Sự hiệu chỉnh thời gian phun 53

3.4.3 Điều khiển chế độ không tỉa (cầm chừng) và kiểm soát khí thải 57

3.5 Hệ thống tự chuẩn đoán 58

3.5.1 Tổng quan về hệ thống tự chuẩn đoán 58

3.5.2 Nguyên lý phát hiện lỗi 59

3.5.3 Phương pháp truy xuất mã lỗi 60

4 THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN P89V51RD2 VÀ ECU ĐỘNG CƠ 62

4.1 Cơ sở giao tiếp 62

4.2 Phương án thiết kế 63

4.4 Sơ đồ mạch tổng thể của thiết bị hiển thị mã lỗi 63

4.5 Giới thiệu động cơ thử nghiệm 64

5 CHƯƠNG TRÌNH GIAO TIẾP ECU VÀ HIỂN THỊ MÃ LỖI LÊN LCD 67

5.1 Lưu đồ thuật toán 67

5.2 Chương trình 69

6 QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN 80

7 KẾT LUẬN 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống phun xăng điện tử ngày càng được sử dụng rộng rãi nhằm mục đíchtiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường Trong quá trình học và thực tập emđược tìm hiểu về động cơ phun xăng điện tử, biết được nguyên lý phát hiện lỗi động

cơ Trên một số xe, việc ECU phát hiện lỗi được thông báo cho người sử dụng thôngqua đèn báo Việc này gây bất tiện cho người sử dụng và người kỹ thuật viên khimuốn biết lỗi động cơ phải tra bảng mã lỗi của từng loại động cơ

Thiết kế một thiết bị hiển thị lỗi của động cơ thay cho việc đọc lỗi bằng đèn báo,hoặc thay thế cho thiết bị sẵn có trên thị trường nhưng giá quá cao, mà vẫn chính xác

Em chọn đề tài: ‘‘Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗiđộng cơ”

Qua đây em xin chân thành cám ơn đến thầy Phạm Quốc Thái và các thầy phụtrách phòng thí nghiệm AVL đã tạo điều kiện cho em được tiếp xúc các mô hình thực

tế, tham khảo nhiều tài liệu quí trong thời gian thực tập và làm đồ án tốt nghiệp.Mong muốn thiết kế một thiết bị đơn giản với nhiều chức năng nhưng do thời gianlàm đề tài khá ngắn, nội dung đề tài có nhiều vấn đề phức tạp, sự thiếu thốn các thiết

bị đo, thiết bị kiểm tra, ngoài ra hạn chế trong việc thiết kế mạch điện tử cũng tạo rakhông ít khó khăn nên đề tài mới chỉ được kiểm tra trên động cơ TYOTA 4A-FE Trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những sai sót mong các thầythông cảm và chỉ dẫn tạo điều kiện để em được hoàn thiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2007

Lê Anh Nhật

Cùng với xu hướng phát triển về khoa học kỹ thuật công nghệ thì nền côngnghiệp ô tô cũng phát triển không ngừng Từ những năm 80 của thế kỷ XX, côngnghệ điện tử đã được ứng dụng trên ô tô dần dần thay thế các cơ cấu điều khiển bằng

cơ khí Qua nhiều thập niên điện tử trở thành một trong những nhân tố quan trọngkhông thể thiếu được trên ô tô Nó không những giúp động cơ ô tô điều khiển chínhxác hơn và còn làm giảm ô nhiểm môi trường, tiết kiệm nhiên liệu, tăng công suấtđộng cơ

Song song với việc hiện đại hoá chiếc ô tô ngày càng hoàn hảo hơn thì vấn đềbảo trì, chẩn đoán, sửa chữa ngày càng phức tạp hơn Với những chiếc ô tô hiện đạihiện nay lượng dữ liệu điều khiển xe ngày càng nhiều Vì vậy chẩn đoán sửa chữatheo phương pháp thủ công đã trở nên hết sức khó khăn Do đó, để giúp cho người kỹthuật viên thực hiện tốt công việc chẩn đoán và sửa chữa các ô tô đời mới đã trang bị

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ

Đề tài: “Thiết kế mạch giao tiếp giữa ECU và vi điều khiển để hiển thị lỗi động

cơ “ nhằm chế tạo một thiết bị hiển thị lỗi của động cơ bằng vi điều khiển đơn giảnvới giá thành thấp nhưng đảm bảo độ tin cậy

2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ LINH KIỆN THIẾT KẾ BỘ GIAO TIẾP

2.1 Giới thiệu khái quát về họ vi điều khiển 8051

MCS-51 là một họ IC vi điều khiển do Intel phát triển và sản xuất Các nhà sảnxuất IC khác như Siemens, Advanced Micro Devices,Fujitsu và Phillip được cấp phéplàm các nhà cuung cấp thứ hai cho các chip của họ MCS-51 Chip 8051 là bộ vi điềukhiển đầu tiên của họ vi điều khiển MCS-51, là một trong những bộ vi điều khiểnmạnh và linh hoạt nhất, đã trở thành bộ vi diều khiển hàng đầu trong những năm gầnđây

Đặc điểm và chức năng hoạt động của các IC họ MSC-51 hoàn toàn tương tựnhư nhau Ở đây giới thiệu IC P89V51RD2 là một họ IC vi điều khiển do hãngPhilips Semiconductor sản xuất

Các đặc điểm của P89V51RD2 được tóm tắt như sau :

- Khối xử lý trung tâm 80C51 chuẩn

- Hoạt động ở điện áp nguồn 5V từ tần số 0 MHz đến 40 MHz

- 64 KB EPROM bên trong với khả năng lập trình ngay trên hệ thống (ISP)

- 1024 Byte RAM nội

- 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit

- Giao tiếp nối tiếp SPI và UART

- Dải đếm khả trình PCA với chức năng PWM, thu giữ và so sánh

- 3 bộ TIMER/COUNTER 16 bit

- 8 nguồn ngắt với 4 mức ưu tiên

- 2 thanh ghi con trỏ dữ liệu DPTR

- Tương thích mức logic TTL và CMOS

- 1 bộ WATCHDOG TIMER khả trình

2.1.1 Cấu trúc vi điều khiển P89V51RD2

Sơ đồ khối

Hình 2.1: Sơ đồ khối kiến trúc bên trong P89V51RD2

Đơn vị xử lí trung tâm nhận trực tiếp xung từ bộ dao động, ngoài ra còn có khảnăng đưa một tín hiệu giữ nhịp từ bên ngoài

Chương trình đang chạy có thể cho dừng lại nhờ một khối điều khiển ngắt ở bêntrong Các nguồn ngắt có thể là: các biến cố ở bên ngoài, sự tràn bộ đếm định thờihoặc cũng có thể là giao diện nối tiếp.

Ba bộ định thời 16 bit hoạt động như một bộ đếm

Các cổng (port0, port1, port2, port3), sử dụng vào mục đích điều khiển Ở cổng

3 có thêm các đường dẫn điều khiển dùng để trao đổi với một bộ nhớ bên ngoài, hoặc

để đầu nối giao diện nối tiếp, cũng như các đường ngắt dẫn bên ngoài

Giao diện nối tiếp có chứa một bộ truyền và một bộ nhận không đồng bộ, làmviệc độc lập với nhau Tốc độ truyền qua cổng nối tiếp có thể đặt trong dãy rộng vàđược ấn định bằng một bộ định thời

Trong vi điều khiển 8951 có hai thành phần quan trọng khác đó là bộ nhớ vàcác thanh ghi :

+ Bộ nhớ gồm có bộ nhớ RAM và bộ nhớ ROM dùng để lưu trữ dữ liệu và mãlệnh

+ Các thanh ghi sử dụng để lưu trữ thông tin trong quá trình xử lí Khi CPU làmviệc nó làm thay đổi nội dung của các thanh ghi

2.1.2 Chức năng các chân

Mặc dù các thành viên của họ MSC-51 có nhiều kiểu đóng vỏ khác nhau,chẳng hạn như hai hàng chân DIP (Dual In-Line Pakage) dạng vỏ dẹt vuông QFP(Quad Flat Pakage) và dạng chíp không có chân đỡ LLC (Leadless Chip Carrier) vàđều có 40 chân cho các chức năng khác nhau như vào ra I/0, đọc , ghi , địa chỉ, dữliệu và ngắt Tuy nhiên, vì hầu hết các nhà phát triển chính dụng chíp đóng vỏ 40chân với hai hàng chân DIP, nên chúng ta cùng khảo sát Vi điều khiển với 40 chândạng DIP

Hình 2.2: Sơ đồ chân P89V51RD2

Vi điều khiển 8951 có 32 trong 40 chân có chức năng như là các cổng I/O, trong

đó 24 chân được sử dụng với hai mục đích Nghĩa là ngoài chức năng cổng I/O, mỗichân có công dụng kép này có thể là một đường điều khiển của Bus địa chỉ hay Bus

dữ liệu hoặc là mỗi chân hoạt động mọt cách độc lập để giao tiếp với các thiết đơn bitnhư là công tắc, LED, transistor…

a.Port0: là port có 2 chức năng, ở trên chân từ 32 đến 39 của MC 8951 Trongcác thiết kế cỡ nhỏ không dùng bộ nhớ ngoài, P0 được sử dụng như là những cổng I/

O Còn trong các thiết kế lớn có yêu cầu một số lượng đáng kể bộ nhớ ngoài thì P0trở thành các đường truyền dữ liệu và 8 bit thấp của bus địa chỉ

b Port1: là một port I/O chuyên dụng, trên các chân 1-8 của MC8951 Chúngđược sử dụng với một múc đích duy nhất là giao tiếp với các thiết bị ngoài khi cầnthiết.

c Port2: là một cổng có công dụng kép trên các chân 21 – 28 của MC 8951.Ngoài chức năng I/O, các chân này dùng làm 8 bit cao của bus địa chỉ cho những môhình thiết kế có bộ nhớ chương trình ROM ngoài hoặc bộ nhớ dữ liệu RAM có dunglượng lớn hơn 256 byte

d Port3: là một cổng có công dụng kép trên các chân 10 – 17 của MC 8951.Ngoài chức năng là cổng I/O, những chân này kiêm luôn nhiều chức năng khác nữaliên quan đến nhiều tính năng đặc biệt của MC 8951, được mô tả trong bảng sau:

e PSEN (Program Store Enable): 8951 có 4 tín hiệu điều khiển, PSEN là tínhiệu ra trên chân 29 Nó là tín hiệu điều khiển để cho phép truy xuất bộ nhớ

chương trình mở rộng và thường được nối đến chân OE (Output Enable) củamột EPROM để cho phép đọc các byte mã lệnh của chương trình Tín hiệu PSEN ởmức thấp trong suốt phạm vi quá trình của một lệnh Các mã nhị phân của chươngtrình được đọc từ EPROM qua bus và được chốt vào thanh ghi lệnh của 8951 để giải

mã lệnh Khi thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức cao

f ALE (Address Latch Enable ): Tín hiệu ra ALE trên chân 30 tương hợp vớicác thiết bị làm việc với các xử lý 8585, 8088 8951 dùng ALE để giải đa hợp bus địachỉ và dữ liệu, khi port 0 được dùng làm bus địa chỉ/dữ liệu đa hợp: vừa là bus dữ liệu

vừa là byte thấp của địa chỉ 16 bit ALE là tín hiệu để chốt địa chỉ vào một thanh ghibên ngoài trong nữa đầu của chu kỳ bộ nhớ Sau đó, các đường Port 0 dùng để xuấthoặc nhập dữ liệu trong nữa sau chu kỳ của chu kỳ bộ nhớ.

Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và cóthể được dùng là nguồn xung nhịp cho các hệ thống Nếu xung trên 8951 là 12MHzthì ALE có tần số 2MHz Chân này cũng được làm ngõ vào cho xung lập trình choEPROM trong 8951

g EA (External Access): Tín hiệu vào EA trên chân 31 thường được nối lênmức cao (+5V) hoặc mức thấp (GND) Nếu ở mức cao, 8951 thi hành chương trình từROM nội trong khoảng địa chỉ thấp (4K) Nếu ở mức thấp, chương trình chỉ được thihành từ bộ nhớ mở rộng Người ta còn dùng chân EA làm chân cấp điện áp 21V khilập trình cho EPROM trong 8951

h RST (Reset): Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ reset của 8951 Khi tín hiệu nàyđược đưa lên mức cao (trong ít nhất 2 chu kỳ máy), các thanh ghi trong 8951 đượcđưa vào những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống

i.OSC: 8951 có một bộ dao động trên chip, nó thường được nối với thạch anhgiữa hai chân 18 và 19 Tần số thạch anh thông thường là 12MHz

j POWER: 8951 vận hành với nguồn đơn +5V Vcc được nối vào chân 40 vàVss (GND) được nối vào chân 20

2.1.3 Tổ chức bộ nhớ của bộ vi điều khiển 8951

8951 có bộ nhớ theo cấu trúc Harvard: có những vùng bộ nhớ riêng biệt chochương trình và dữ liệu Như đã nói ở trên, cả chương trình và dữ liệu có thể ở bêntrong 8951, dù vậy chúng có thể được mở rộng bằng các thành phần ngoài lên đến tối

đa 64 Kbytes bộ nhớ chương trình và 64 Kbytes bộ nhớ dữ liệu

Bộ nhớ bên trong bao gồm ROM và RAM trên chip RAM trên chip bao gồmnhiều phần: phần lưu trữ đa dụng, phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit, các bank thanhghi và các thanh ghi chức năng đặc biệt

RAM bên trong chip 8951 được phân chia như sau:

• Bank thanh ghi (00H – 1FH)

• RAM địa chỉ hóa từng bit (20H – 2FH)

• RAM đa dụng (30H – 7FH)

• Các thanh ghi chức năng đặc biệt (80H – FFH).

a RAM đa dụng

Mọi địa chỉ trong vùng RAM đa dụng đều có thể được truy xuất tự do dùngcách đánh địa chỉ trực tiếp hoặc gián tiếp Ví dụ, để đọc nội dung ở địa chỉ 5FH củaRAM nội vào thanh ghi tích lũy lệnh sau sẽ được dùng :

MOV A, 5FH

Lệnh này di chuyển một byte dữ liệu dùng cách đánh địa chỉ trực tiếp để xácđịnh “địa chỉ nguồn” (5FH) Đích nhận dữ liệu được ngầm xác định trong mã lệnh làthanh ghi tích lũy A

RAM bên trong cũng có thể được truy xuất dùng cách đánh địa chỉ gián tiếp quaR0 hay R1 Ví dụ, sau khi thi hành cùng nhiệm vụ như lệnh đơn ở trên :

MOV R0, #5FH

MOV A, @R0

Lệnh đầu dùng địa chỉ tức thời để di chuyển giá trị 5FH vào thanh ghi R0 vàlệnh thứ hai dùng địa gián tiếp để di chuyển dữ liệu “được trỏ bởi R0” vào thanh ghitích lũy

b RAM địa chỉ hóa từng bit

8951 chứa 210 bit được địa chỉ hóa, trong đó 128 bit là ở các địa chỉ byte 20Hđến 2FH, và phần còn lại trong các thanh ghi chức năng đặc biệt

Ý tưởng truy xuất từng bit riêng rẽ bằng phần mềm là một đặc tính tiện lợi của

vi điều khiển nói chung Các bit có thể được đặt, xóa, AND, OR …với một lệnh đơn

Đa số các vi xử lý khác đòi hỏi một chuổi lệnh để đạt được hiệu quả tương tự Hơnnữa, các port I/0 cũng được địa chỉ từng bit làm đợn giản phần mềm xuất nhập từngbit

Có 128 bit được địa chỉ hóa đa dụng ở các byte 20H đến 2FH Các địa chỉ nàyđược truy xuất như các byte hoặc các bit phụ thuộc vào lệnh được dùng

Ví dụ, để đặt bit 67H, ta dùng lệnh sau : SETB 67H

Ở đây địa chỉ bit 67H là bit có trọng số lớn nhất (MSB) ở địa chỉ byte 2CH, lệnhtrên sẽ không tác động đến các bit khác của byte này

c Các bank thanh ghi

MCU 8951 cung cấp 32 byte thấp nhất của bộ nhớ dữ liệu nội là dành cho cácbank thanh ghi, 8 thanh ghi (RO đến R7) ở vị trí cuối cùng của RAM và theo mặcđịnh (sau khi Reset hệ thống) các thanh ghi này ở các địa chỉ 00H-07H, tiếp đó làbank 1, bank 2 và bank 3 Lệnh sau đây sẽ đọc nội dung ở địa chỉ 05H vào thanh ghitích lũy:

Bank thanh ghi tích cực có thể chuyển đổi bằng cách thay đổi các bit chọn bankthanh ghi trong từ trạng thái chương trình (PSW) Giả sử rằng bank thanh ghi 3 đượctích cực, lệnh sau sẽ ghi nội dung của thanh ghi tích lũy vào địa chỉ 18H:

MOV R0, A

Ý tưởng dùng các bank thanh ghi cho phép chuyển hướng chương trình nhanh

và hiệu quả, từng phần riêng rẽ của phần mềm sẽ có một bộ thanh ghi riêng khôngphụ thuộc vào các phần khác

2.1.4 Các thanh ghi chức năng đặc biệt ( SFR )

Các thanh ghi nội của 8951 được truy xuất ngầm định bởi tập lệnh Ví dụ lệnh

“INC A” sẽ tăng nội dung của thanh ghi tích lũy A lên 1 Tác động này được ngầmđịnh trong mã lệnh

Các thanh ghi trong 8951 được định dạng như một phần của RAM trên chip Vìvậy mỗi thanh ghi sẽ có một địa chỉ (ngoại trừ thanh ghi trực tiếp, sẽ không có lợi khiđặt chúng vào trong RAM trên chip) Đó là lý do để 8951 có nhiều thanh ghi Cũngnhư R0 đến R7, có 21 thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR: Special Function Register)

ở vùng trên của RAM nội, từ địa chỉ 80H đến FFH Chú ý rằng hầu hết 128 địa chỉ từ80H đến FFH không được định nghĩa, chỉ có 21 địa chỉ SFR là được định nghĩa

Ngoại trừ thanh ghi tích lũy (A) có thể được truy xuất ngầm như đã nói, đa sốcác SFR được truy xuất dùng địa chỉ trực tiếp Chú ý rằng một vài SFR có thể đượcđịa chỉ hóa bit hoặc byte Trongi thiết kế phải thận trọng khi truy xuất bit và byte

Ví dụ lệnh sau:

SETB 0E0H

Sẽ set bit 0 trong thanh ghi tích lũy, các bit khác không thay đổi Ta thấy rằngE0H đồng thời là địa chỉ byte của thanh ghi tích lũy và là địa chỉ bit có trọng số nhỏnhất trong thanh ghi tích lũy Vì lệnh SETB chỉ tác động trên bit, nên chỉ có địa chỉbit là có hiệu quả

Từ trạng thái chương trình (PWS)

+ Cờ nhớ (CY) có công dụng kép Thông thường nó được dùng cho các lệnhtoán học: nó sẽ được set nếu có một số nhớ sinh ra bởi phép cộng hoặc có một sốmượn phép trừ Ví dụ, nếu thanh ghi tích lũy chứa FFH, thì lệnh sau:

ADD A, #1

Sẽ trả về thanh ghi tích lũy kết qủa 00H và set cờ nhớ trong PSW

Cờ nhớ cũng có thể xem như một thanh ghi 1 bit cho các lệnh luận lý thi hànhtrên bit Ví dụ, lệnh sẽ AND bit 25H với cờ nhớ và đặt kết qủa trở vào cờ nhớ:

ANL C, 25H

+ Cờ nhớ phụ AC :

Khi cộng các số BCD, cờ nhớ phụ (AC) được set nếu kết qủa của 4 bit thấptrong khoảng 0AH đến 0FH Nếu các giá trị cộng được là số BCD, thì sau lệnh cộngcần có DA A ( hiệu chỉnh thập phân thanh ghi tích lũy) để mang kết qủa lớn hơn 9 trở

về giá trị đúng

+ Cờ zero F0: Cờ F0 là một bit cờ đa dụng dành các ứng dụng của ngườidùng

+ Các bit chọn bank thanh ghi

Các bit chọn bank thanh ghi (RS0 và RS1) xác định bank thanh ghi được tíchcực Chúng được xóa sau khi reset hệ thống và được thay đổi bằng phần mềm nếucần Ví dụ, ba lệnh sau cho phép bank thanh ghi 3 và di chuyển nội dung của thanhghi R7 (địa chỉ byte 1FH) đến thanh ghi tích lũy:

SETB RS1

sẽ set bit 0V.

b.Thanh ghi B

Thanh ghi B ở địa chỉ F0H được dùng cùng với thanh ghi tích lũy A cho cácphép toán nhân và chia Lệnh MUL AB sẽ nhân các giá trị không dấu 8 bit trong A và

B rồi trả về kết qủa 16 bit trong A (byte thấp) và B (byte cao) Lệnh DIV AB sẽ chia

A cho B rồi trả về kết qủa nguyên trong A và phần dư trong B Thanh ghi B cũng cóthể được xem như thanh ghi đệm đa dụng Nó được địa chỉ hóa từng bit bằng các địachỉ bit F0H đến F7H

c Con trỏ ngăn xếp

Con trỏ ngăn xếp (SP) là một thanh ghi 8 bit ở địa chỉ 81H Nó chứa địa chỉ củabyte dữ liệu hiện hành trên đỉnh của ngăn xếp Các lệnh trên ngăn xếp bao gồm cácthao tác cất dữ liệu vào ngăn xếp và lấy dữ liệu ra khỏi ngăn xếp Lệnh cất dữ liệuvào ngăn xếp sẽ làm tăng SP trước khi ghi dữ liệu, và lệnh lấy dữ liệu ra khỏi ngănxếp sẽ đọc dữ liệu và làm giảm SP Ngăn xếp của 8951 được

giữ trong RAM nội và được giới hạn các địa chỉ có thể truy xuất bằng địa chỉgián tiếp chúng là 128 byte đầu của 8951

Để khởi động lại SP với ngăn xếp bắt đầu tại 60H, các lệnh sau đây được dùng:MOV SP, #5FH

Trên 8951ngăn xếp bị giới hạn 32 byte vì địa chỉ cao nhất của RAM trên chip là7FH Sở dĩ dùng giá trị 5FH vì SP sẽ tăng lên 60H trước khi cất byte dữ lệu đầu tiên.Người thiết kế có thể chọn không phải khởi động lại con trỏ ngăn xếp mà để nólấy giá trị mặc định khi reset hệ thống Giá trị măc định đó là 07H và kết qủa là ngăn

đầu tiên để cất dữ liệu có địa chỉ 08H Nếu phần mềm ứng dụng không khởi động lại

SP, bank thanh ghi 1 (có thể cả 2 và 3) sẽ không dùng được vì vùng RAM này đãđược dùng làm ngăn xếp

Ngăn xếp được truy xuất trực tiếp bằng các lệnh PUSH và POP để lưu giữ tạmthời và lấy lại dữ liệu hoặc được truy xuất ngầm bằng các lệnh gọi chương trình con(ACALL, LCALL) và các lệnh trở về (RET, RETI) để cất và lấy lại bộ đếm chươngtrình

d Con trỏ dữ liệu

Con trỏ dữ liệu (DPTR) được dùng để truy xuất bộ nhớ ngoài, đây là một thanhghi 16 bit ở địa chỉ 82H (byte thấp) và 83H (byte cao) Ba lệnh sau sẽ ghi 55H vàoRAM ngoài ở địa chỉ 1000H:

e Các thanh ghi port xuất nhập

Các port của 8951 bao gồm Port 0 ở địa chỉ 80H, Port 1 ở địa chỉ 90H, Port 2 ởđịa chỉ A0H và Port 3 ở địa chỉ B0H Tất cả các Port đều được địa chỉ hóa từng bit.Điều đó cung cấp một khả năng giao tiếp thuận lợi

f Các thanh ghi timer

8951 chứa 2 bộ định thời đếm 16 bit được dùng trong việc định thời hoặc đếm

sự kiện Timer 0 ở địa chỉ 8AH (TL0: byte thấp) và 8CH (TH0: byte cao) Timer 1 ởđịa chỉ 8BH (TL1:byte thấp) và 8DH (TH1: byte cao)

Việc vận hành timer được set bởi thanh ghi Timer Mode (TMOD) ở địa chỉ 89H

và thanh ghi điều khiển timer (TCON) ở địa chỉ 88H Chỉ có TCON được địa chỉ hóatừng bit

g Các thanh ghi port nối tiếp

8951 chứa một port nối tiếp trên chip dành cho việc trao đổi thông tin với cácthiết bị nối tiếp như máy tính, modem hoặc cho việc giao tiếp với các IC khác có giaotiếp nối tiếp (có bộ chuyển đổi A/D, các thanh ghi dịch ) Một thanh ghi gọi là bộđệm dữ liệu nối tiếp (SBUF) ở địa chỉ 99H sẽ giữ cả hai dữ liệu truyền và nhận Khitruyền dữ liệu thì ghi lên SBUF, khi nhận dữ liệu thì đọc từ SBUF Các mode vậnhành khác nhau được lập trình qua thanh ghi điều khiển port nối tiếp (SCON) đượcđịa chỉ hóa từng bit ở địa chỉ 98H.

h Các thanh ghi ngắt

8951 có cấu trúc 5 nguồn ngắt, 2 mức ưu tiên Các ngắt bị cấm sau khi reset hệthống và sẽ được cho phép bằng việc ghi vào thanh ghi cho phép ngắt (IE) ở địa chỉ8AH một giá trị phù hợp Cả hai thanh ghi được địa chỉ hóa từng bit

 Lệnh reset

8951 được reset bằng cách giữ chân RST ở mức cao ít nhất trong 2 chu kỳ máy

và sau đó trả về mức thấp RST có thể được kích khi cấp điện dùng một mạch R-C

2.1.5 Hoạt động của bộ định thời và các ngắt

2.1.5.1 Hoạt động của định thời

Bộ định thời được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng hướng điều khiển và

8051 với các bộ định thời trên chip không phải là trường hợp ngoại lệ 8051 có hai bộdịnh thời 16-bit, mỗi bộ có bốn chế độ hoạt động Các bộ định thời dung để:

- Định thời gian trong một khoảng thời gian

- Đếm sự kiện

- Tạo tốc độ baud cho port nối tiếp của chip 8051

Hoạt động của một bộ định thời đơn giản được minh họa trong hình 2.1

0 7 6 5 4 3 2 1 0 Count Flag

Q (MSB) Q

Q (LSB) Clock

Flag is set on 7-to-0 timer overflow

2 1

0

msb lsb

"Flag"

flip-flop Timer flip flops (3)

Hình 2.4: Bộ định thời 3-bit

Bộ định thời 3-bit, mỗi tầng là một D.FF kích khởi cạnh âm hoạt động giốngnhư một mạch chia cho hai, do ta nối ngõ ra Q với ngõ vào D Flipflop cờ đơn giản làmột mạch chốt D được SET bằng 1 bởi tầng cuối của bộ định thời Giản đồ thời gian

ở hình 2.4 cho thấy tang thứ nhất (Q0) chia hai tần số xung clock, tầng thứ hai chia 4

tần số xung clock và v.v… Số đếm (count) được ghi ở dạng thập phân và được kiểmtra dễ dàng bằng cách khảo sát trạng thái của 3 flipflop Thí dụ số đếm là 4 xuất hiệnkhi Q2=1, Q1=0, Q0=0 (410=1002 ) Các flipflop ở hình 2.4 là các llipflop tác động cạnh

âm (nghĩa là ngõ ra Q của các flipflop đổi trạng thái theo cạnh âm của xung clock).Khi số đếm tràn từ 1112 xuống 0002 có cạnh âm(1 0) làm cho trạng thái củaflipflop cờ đổi từ 0 lên 1 (ngõ vào D của flipflop này luôn ở logic 1)

2.1.5.2 Hoạt động ngắt

Một ngắt là sự xảy ra một điều kiện, một sự kiện nó gây ra treo tạm thời thờichương trình chính trong khi điều kiện đó được phục vụ bởi một chương trình khác Các ngắt đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế và cài đặt các ứng dụng viđiều khiển Chúng cho phép hệ thống đáp ứng bất đồng bộ với một sự kiện và

giải quyết sự kiện đó trong khi một chương trình khác đang thực thi

Các loại cờ ngắt

 Các cờ ngắt:

Khi điều kiện ngắt xảy ra thì ứng với từng loại ngắt mà loại cờ đó được đặt lênmột để xác nhận ngắt

Bảng : Các loại cờ ngắt.

Các loại cờ ngắt

 Ưu tiên ngắt:

Mỗi một nguyên nhân ngắt được lập trình riêng rẽ để có một trong hai mức

ưu tiên thông qua thanh ghi chức năng đặc biệt được định địa chỉ từng bit, thanh ghinày có địa chỉ byte là 08BH

Nếu có hai ngắt với mức ưu tiên ngắt khác nhau xuất hiện đồng thời, ngắt cómức ưu tiên cao hơn sẽ được ngắt trước

Chỗi vòng: Nếu có hai ngắt có cùng ngắt ưu tiên xuất hiện đồng thời, chuỗi vòng

sẽ xác định ngắt nào sẽ được phục vụ trước Chuỗi vòng này có thứ tự như sau: ngắtngoài 0, ngắt do bộ định thời 0 ngắt ngoài 1, ngắt do port nối tiếp, ngắt do bộ địnhthời 2

2.2 Bộ chuyển đổi ADC

Giới thiệu vi mạch ADC0809

Bộ ADC 0809 là một linh kiện CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương

tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tương thích Bộ chuyểnđổi AD 8 bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp Bộ chọn kênh có thể

truy xuất bất kỳ kênh nào trong các ngõ vào tương tự một cách độc lập.

Hình 2.5: Sơ đồ chân vi mạch ADC 0809

Ý nghĩa các chân:

+ IN0 đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự

+ A0, A1, A2 : giải mã chọn một trong 8 ngõ vào

+ D0 đến D7 : ngõ ra song song 8 bit

+ ALE : cho phép chốt địa chỉ

+ START : xung bắt đầu chuyển đổi

+ CLK : xung đồng hồ

+ VREF+ : điện thế tham chiếu (+)

+ VREF - : điện thế tham chiếu (-)

+ VCC : nguồn cung cấp

Các đặc điểm của ADC 0809:

+ Độ phân giải 8 bit

+ Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng

+ Không cần điều chỉnh zero hoặc đầy thang

Nguyên lý hoạt động:

ADC 0809 có 8 ngõ vào tương tự, ngõ ra 8 bit, có thể chọn 1 trong 8 ngõ vàotương tự để chuyển đổi sang số 8 bit

Các ngõ vào được chọn bằng cách giải mã

Chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự được thực hiện nhờ 3 chân A0, A1, A2 nhưbảng trạng thái sau:

00001111

00110011

01010101

IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7

Sau khi kích xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống củaxung start, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ cạnhxuống của xung start) Lúc này bit có trọng số lớn nhất (MSB) được đặt lên mức 1, tất

cả các bit còn lại ở mức 0, đồng thời tạo ra điện thế có giá trị Vref/2, điện thế nàyđược so sánh với điện thế vào in

+ Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB ở mức 1

+ Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0

Tương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế có giá trịVref/4 và cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin Quá trình cứ tiếp tục như vậy chođến khi xác định được bit cuối cùng Khi đó chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kếtthúc chuyển đổi

Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu rachân OE xuống mức 0.

Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu có 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngưngchuyển đổi

Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên:

) ( ) (

) ( ) (

ref IN V V

V V N

Trong đó:

Vin: điện áp ngõ vào bộ so sánh

Vref(+): điện áp tại chân VREF +

Vref(): điện áp tại chân VREF

-Nếu chọn Vref(-) = 0 thì, N = 256

) (

Giá trị bước nhỏ nhất: 1 LSB =

1 2

5

8

 = 0,0196 V/byte

Áp vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V

● Thiết kê mạch dao động tạo xung Clock cho ADC 0809

Sử dụng mạch dao động dùng các cổng Not để tạo xung Clock cho ADC

- Trong 14 chân của LCD thi có: 8 chân dữ liệu D0 D7

- 3 chân điều khiển E, RS, R/W

- 3 chân nguồn Vss, Vdd< Vo

Chân E (enable): chân này cho IC 44780 biết là vi điều khiển dang liên lạc với

nó, mức tích cực la mức 1 Chân này dùng để điều khiển trạng thái đường truyền dữliệu

Chân RS : báo cho LCD biết bước sắp tới là hiển thị dữ liệu hay thực thi cáclệnh điều khiển( mức 0: lệnh , mức 1 : hiển thị dữ liệu)Chân R/W : có tác dụng báo cho LCD biết là VDK muốn đọc hay ghi( 1: read, 0:write)

Chắc các bạn sẽ thắc mắc là LCD dùng để ghi dữ liệu, tại sao lại cần đến đọc nữa.Đọc dữ liệu cần thiết vì khi đọc dữ liệu từ LCD thì VDK mới biết lúc nào LCD thựcthi xong lênh mà nó gửi truớc đó để còn thực thi lệnh tiếp theo

Chân Vss, Vdd là chân nguồn ( Vss nối đất).Còn chân Vo là điều chỉnh độ tươngphản , tức là độ sáng của LCD, để điều chỉnh độ tương phản thì nối chân này với biếntrở 10k, một đầu nối dất một đầu nối với dương nguôn

2.3.2 Phương thức giao tiếp giữa LCD 16 x 2 và vi điều khiển P89V51RD2

Trước khi làm việc với LCD chúng ta phải khởi tạo ban đầu cho nóCác bước khởi tạo giá trị ban đầu cho LCD (có 5 bước)

+)Wait 100ms ( thời gian cấp nguồn cho LCD - the internal reset circuit))

+)Gừi mã lệnh 28h để thông báo cho LCD biết dùng 4 chân

+)Gửi tiếp mã lệnh 28h để khởi tạo ban đầu cho LCD chế độ dùng 4bit, 2line,dot 5*8

+)Gửi mã lệnh 0EH để bật chế độ con , đây là mã lệnh Display on/off control +)Gửi mã lệnh 06h đây là mã lệnh Entry mode set thiết lập chế độ dịch chuyểncon trỏ

3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

3.1 Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng của hệ thống điều khiển động cơ

Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng

Hình 3.1: Sơ đồ các khối chức năng

Sơ đồ các khối chức năng của hệ thống điều khiển động cơ theo chương trìnhđược mô tả trên hình 3.1 Hệ thống điều khiển bao gồm : ngõ vào (inputs) với chủ yếucác cảm biến , hộp ECU là bộ não của hệ thống có thể có hoặc không có bộ vi xử lý;ngõ ra (outputs) là các cơ cấu chấp hành (actuator) như kim phun,

Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển

3.2 Các tín hiệu đầu vào

3.2.1.Cảm biến vị trí bướm ga

Cảm biến vị trí cánh bướm ga được lắp ở trên trục cánh bướm ga Cảm biến nàyđóng vai trò chuyển vị trí góc mở cánh bướm ga thành tín hiệu điện thế giở đến ECU.Một điện áp không đổi 5V từ ECU cung cấp đến cực VC Khi cánh bướm ga

mở, con trượt trượt dọc theo điện trở và tảoa điện áp tăng dần ở cực VTA tương ứngvới góc mở cánh bướm ga Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn, tiếp điểm cầm chừngnối cực IDL với cực E2 Trên đa số các xe hiện nay cảm biến bướm ga loại biến trởchỉ có 3 dây VC, VTA và E2 mà không có dây IDL

Hình 3.3: Cảm biến vị trí bướm ga

1-Con trượt; 2-Điện trở; 3-Nối đất(E2); a-Tiếp điểm không tải (IDL); 5-Điện áp

góc mở bướm ga(VTA); 6- Điện áp không đổi (VC)

Hình 3.4: Đường đặc tuyến của cảm biến bướm ga loại tuyến tính

Điện áp ra (V)

Hình 3.6: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

1: Giắc cắm; 2: Chất cách điện; 3: Thân cảm biến; 4: Điện trở

Nhiên liệu sẽ bay hơi kém khi nhiệt độ thấp, vì vậy cần có một hỗn hợp đậm hơi

Vì lý do này, khi nhiệt độ nước làm mát, điện trở của nhiệt điện trở tăng lên và tínhiệu điện áp THW cao được đưa đến ECU, dựa trên tín hiệu này ECU sẽ tăng lượngnhiên liệu phun vào làm cải thiện khả năng tải trong quá trình hoạt động của động cơlạnh

Ngược lại, khi nhiệt độ nước làm mát cao, một tín hiệu điện áp THW thấp đượcgởi đến ECU làm giảm lượng phun nhiên liệu

Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ)tới cảm biến rồi trở về ECU về mass Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trongcảm biến tạo thành một cầu phân áp Điện áp điểm giữa cầu được đưa đến bộ chuyểntín hiệu tương tự - số (bộ chuyển đổi ADC – anlog to digital converter)

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộcbiến đởi ADC lớn Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông vàđược giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh Khiđộng cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECUbiết là động cơ đang nóng

Hình3.7: Mạch điện cảm biến nước làm mát

Hình3.8: Đường đặc tính của cảm biến nước làm mát 3.2.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ không khí nạp dùng để xác định nhiệt độ của không khí nạpvào động cơ

Cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước, nó gồm một biến trở nhiệt được gắntrong bộ đo gió Mật độ không khí sẽ thay đổi theo nhiệt độ Nếu nhiệt độ không khícao thì hàm lượng ô xy trong không khí giảm, khi nhiệt độ không khí lạnh thì hàmlượng ô xy trong không khí tăng Vì thế dù lượng không khí được đo bởi bộ đo giónhư nhau nhưng tùy vào nhiệt độ của không khí mà lượng phun sẽ khác nhau

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

ECU

+B+B1

E2

E1

ADC

5V VccĐến relay chính

CPU

-20 0 20 40 60 80 100 120 Nhiệt độ

Điện trở40

2010864210.80.60.40.2

ECU xem nhiệt độ 20oC là mức chuẩn, nếu nhiệt độ khí nạp lớn hơn 20oC thìECU sẽ điều khiển giảm lượng xăng phun, nếu nhiệt độ khí nạp nhỏ hơn 20oC ECUđiều khiển tăng lượng xăng phun Với phương pháp này tỷ lệ hỗn hợp sẽ được đảmbảo theo nhiệt độ môi trường.

- Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp Đặc tính và sơ đồ đấu dây với ECU củavảm biến nhiệt độ khí nạp về cơ bản là giống nhau như cảm biến nhiệt độ nước

ECU

+B+B1

E2

E1

ADC

5V VccĐến relay chính

ECU

3.2.4 Cảm biến ôxy

Hình 3.11: Cấu tạo cảm biến ôxy

1: Lớp bảo vệ; 2: Rãnh không khí; 3:Điện cực Platin bên ngoài; 4: Vỏ bảo vệ; 5: Lớp cách điện; 6:Phân tử Ziricon; 7:Điện cực Platin bên trong;

8: Cực dương;9: Cực âm

Để nhằm mục đích giúp cho động cơ có lắp đặt bộ TWC (bộ lọc khí xả 3 thànhphần) đạt được hiệu quả lọc khí xả tốt nhất cần phải duy trì tỷ lệ không khí - nhiênliệu nằm trong khoảng gần với tỷ lệ lý thuyết

Cảm biến nồng độ ô xy nhận biết tỷ lệ không khí - nhiên liệu đậm hoặc nhạt hơn

tỷ lệ lý thuyết Cảm biến ôxy được đặt trong đường ống xả và bao gồm một phần tửchế tạo bằng ZrO2 (đioxit zicrinum - một loại vật liệu gốm) Cả mặt trong và mặtngoài của phần tử này được phủ một lớp mỏng platin Không khí bên ngoài được dấuvào bên trong của cảm biến còn phần bên ngoài của nó tiếp xúc với xả

Nếu nồng độ ôxy trên bề mặt trong của phần tử ZrO2 chênh lệch lớn so với trên

bề mặt ngoài tại nhiệt độ cao (400oC), phần tử ZrO2 sẽ sinh ra một điện áp khi hỗnhợp không khí - nhiên liệu nhạt, có rất nhiều ôxy trong khí xả do vậy có sự chênh lệchnhỏ giữa nồng độ ôxy ở bên trong và bên ngoài của biến Do đó điện áp của ZrO2 tạo

ra là thấp (gần băng 0V) ngược lại, nếu hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm, ôxytrong khí xả gần như không còn Điều đó tạo ra sự chênh lệch lớn về ôxy ở bên trong

và bên ngoài cảm biến và điện áp do phần tử ZrO2 tạo ra là lớn ( xấp xỉ 1V)

Lớp platin (phủ lên phần tử gốm) có tác dụng như một chất xúc tác và làm choôxy trong khí xả phản ứng tạo thành CO, điều đó làm giảm độ ôxy và làm tăng độnhạy của cảm biến Dựa trên tín hiệu phát ra từ cảm biến này, ECU động cơ tăng haygiảm lượng phun để duy trì tỷ lệ không khí - nhiên liệu luôn gần với giá trị lý thuyết Một vài loại cảm biến ôxy zicônia được chế tạo với bộ sấy dùng để sấy nóngphần tử zicônia Bộ sấy cũng được điều khiển bằng ECU Khi lượng khí nạp thấp (cónghĩa, nhiệt độ của khí xả thấp) Dòng điện sẽ chạy qua bộ sấy đển sấy cảm biến.Chú ý: nếu cảm biến ôxy bình thường, nhưng bề mặt ngoài của cảm biến có dínhbụi… nó sẽ ngăn không cho không khí bên ngoài tiếp xúc với cảm biến Sự chênhlệch giửa nồng độ ôxy trong không khí và trong khí xả sẽ giảm xuống, nên cảm biếnluôn gởi một tín hiệu hỗn hợp nhạt đến ECU.

Hình 3.13: Cấu tạo cảm biến kích nổ

1: Cọc nối từ giắc; 2: Đệm kín; 3: Thanh dẫn tín hiệu; 4: Thân cảm biến; 5: Phớt kín;

Do tiếng gõ của động cơ có tần số xấp xỉ 7KHz, nên điện áp do cảm biến tiếng

gõ phát ra sẽ đạt mức cao nhất tại tần số này

Có hai loại cảm biến tiếng gõ Một loại tảoa điện áp cao trong dải tần số hẹp củarung động, còn loại kia tạo ra điện áp cao trong dải tần số rộng

ECU động cơ nhận biết có tiếng gõ hay không bằng cách đo điện áp của tín hiệuKNK cao hay thấp so với mức điện áp chuẩn Khi ECU động cơ nhận thấy có tiếng

gõ, nó làm chậm thời điểm đánh lửa sớm Khi tiếng gõ kết thúc thời điểm đánh lửađược làm sớm trở lại sau một khoảng thời gian nhất định

Sơ đồ mạch điện:

Hình 3.14: Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ 3.2.6 Cảm biến áp suất đường ống nạp

Cảm biến áp suất ống nạp được sử dụng trong loại D-EFI để cảm nhận áp suấtđường ống nạp

Đây là một trong những cảm biến quan trọng nhất của EFI loại D

Hình 3.15: Cấu tạo cảm biến chân không

1: Ống nối đường ống nạp; 2: Lọc; 3: Cực âm; 4: Buồng chân không;

5: Chip Silicon; 6: Cực dương

Cảm biến áp suất đường ống nạp cảm nhận áp suất đường ống nạp bằng một IClắp trong cảm biến phát ra tín hiệu PIM ECU động cơ quyết định khoảng thời gianphun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu PIM này.

Loại đặt trong bộ chia điện:

Cơ cấu đánh lửa sớm ly tâm và chân không thông thường đã không sử dụng nữatrong hệ thống điều khiển động cơ TCCS, do việc đánh lửa sớm được điều khiển điện

tử bằng ECU động cơ Bộ chia điện trong hệ thống điều khiển bao gồm các rôto vàcác cuộn nhận tín hiệu cho các tín hiệu G và NE

Số lượng răng của rôto và số cuộn nhận tín hiệu khác nhau tuỳ theo động cơ,dưới đây sẽ mô tả kết cấu và hoạt động của bộ tạo tín hiệu G và NE mà sử dụng mộtcuộn nhận tín hiệu và rôto 4 răng cho tín hiệu G và một cuộn nhận tín hiệu và rôto 24răng cho tín hiệu NE

Tín hiệu hỗn hợp báo cho ECU biết góc trục khuỷu chuẩn, để xác định thời điểmđánh lửa và phun nhiên liệu so với điểm chết (TDC) của mỗi xilanh

Các bộ phận của bộ chia điện sử dụng để tạo tín hiệu này bao gồm:

- Rôto của tín hiệu G được bắt vào trục bộ chia điện và quay một vòng trongtrong hai vòng quay của trục khuỷu

- Cuộn nhận tín hiệu G được lắp vào bên trong vỏ của bộ chia điện

Rôto của tín hiệu G có 4 răng và kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 4 lần trong mỗivòng quay trục bộ chia điện tạo ra tín hiệu dạng song như hình Từ tín hiệu này, ECUđộng cơ nhận biết được piston nào ở gần điểm chết trên (TDC) (ví dụ 10o trước điểmchết trên)

Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để nhận biết tốc độ động cơ Tín hiệu

NE được sinh ra trong cuộn dây nhận tín hiệu nhờ rôto giống như tạo ra tín hiệu G.Chỉ có sự khách biệt duy nhất là rôto tín hiệu NE có 24 răng Nó kích hoạt cuộn nhậntín hiệu NE 24 lẩn trong một vòng quay của trục bộ chia điện tạo ra dạng sóng nhưhình vẽ Từ các tín hiệu này, ECU động cơ nhận biết tốc độ động cơ cũng như từngthay đổi 300 một của góc quay trục khuỷu

3.2.8 Tín hiệu STAR (máy khởi động)

Tín hiệu này dùng để phát hiện động cơ đang quay khởi động Chức năng chínhcủa nó là cho phép ECU động cơ tăng lượng phun nhiên liệu trong khi đang khởiđộng Có thể nhận thấy từ sơ đồ sau Tín hiệu STAR là một điện áp giống như điện ápcấp đến máy khởi động

ECU động cơ nhận biết động cơ có đang khởi động hay không dựa trên tín hiệuSTRA Cũng như có một vài động cơ sử dụng tín hiệu NE để nhận biết chế độ hoạtđộng của động cơ trong khi hoạt động

Trong một số loại động cơ, nếu tín hiệu STRA phát ra khi động cơ đang chạy

Nó có thể làm cho động cơ chết máy

3.3 Bộ điều khiển điện tử

luôn bảo đảm thừa lệnh ECU và đáp ứng các tính hiệu phản hồi từ các cảm biến Hoạtđộng của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết đểgiảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng tiêu hao nhiên liệu ECU cũngđảm bảo công suất tối ưu ở các chế độ hoạt động của động cơ, giúp chẩn đoán động

cơ một cách hệ thống khi có sự cố xảy ra

Điều khiển động cơ bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, ga tự động (cruisecontrol) Ngoài ra, trên các động cơ diesel ngày nay đã sử dụng hệ thống nhiên liệubằng điện tử

3.3.2 Cấu trúc ECU

 Bộ nhớ: Bộ nhớ trong ECU chia ra làm 4 loại:

trực Bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được Thông tincủa nó đã được cài sẵn, ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và được lắp cố địnhtrên mạch in

ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thong tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử

lý RAM có thể đọc và ghi các số liệu theo địa chỉ bất kỳ Ram có hai loại:

Loại RAM xóa được: bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp

Loại RAM không xóa được: vẫn giữ duy trì bộ nhớ cho dù khi tháo nguồn cungcấp ôtô RAM lưu trữ những thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệthống tự chuẩn đoán

Cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng nó cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ởnơi sử dụng chứ không phải ở nới sản xuất như ROM PROM cho phép sửa đổichương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau

KAM dùng để lưu trữ những thông tin mới ( những thông tin tam thời) cung cấpđến bộ vi xử lý KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơ ngưng hoạt động hoặc tắtcông tắc máy Tuy nhiên nếu tháo nguồn cung cấp từ ắc qui đến máy tính thì bộ nhớKAM sẻ bị mất

 Bộ vi xử lý (Microprocessor)

Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết đinh Nó là “Bộ não” của ECU

Hình 3.17 : Sơ đồ khối của các hệ thống trong máy tính với microprocessor

 Đường truyền - BUS: Chuyển các lệnh và số liệu trong máy tínhtheo 2 chiều

ECU với những thành phần nêu trên có thể tồn tại dưới dạng một IC hoặc trênnhiều IC Ngoài ra người ta thường phân loại máy tính theo độ dài từ các RAM (tínhtheo bit)

Ở những thế hệ đầu tiên, máy tính điều khiển động cơ dùng loại 4,8 hoặc 16 bitphổ biến nhất là loại 4 bit và 8 bit Máy tính 4 bit chứa rất nhiều lệnh vì nó thực hiệncác lệnh logic tốt hơn Tuy nhiên, máy tính 8 bit làm việc tốt hơn với các phép đại số

và chính xác hơn 16 lần so với lại 4 bit Vì vậy, hiện nay để điều khiển các hệ thốngkhác nhâu trên ô tô với tốc độ thực hiện nhanh và chính các cao, người ta sử dụngmáy 8 bit, 16 bit hoặc 32 bit

Ngày nay trên ô tô hiện đại có thể trang bị nhiều ECU điều khiển các hệthốngkhác nhau

Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lý (microprocessor) hay còn gọi là CPU(Control Processing Unit), CPU lựa chọn các lệnh và xử lý số liệu từ bộ nhớ ROM vàRAM chứa các chương trình và dử liệu và ngõ vào ra (I/O) điều khiển nhanh số liệu

từ các cảm biến và chuyển dữ liệu đã xử lý đến các cơ cấu thực hiện

Nó bao gồm cơ cấu đại số logic để tính toán dữ liệu, các bộ ghi nhận lưu trữ tạmthời dữ liệu và bộ điều khiển các chức năng khác nhau Ở các CPU thế hệ mới, người

ta thường chế tạo CPU, ROM, RAM trong một IC

Bộ điều khiển ECU hoạt động trên cơ sở tín hiệu số nhị phân với điện áp caobiểu hiện cho số 1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0

MICROPROCESSOR