汽車電腦板基礎(chǔ)知識

1、汽車電腦板基礎(chǔ)知識 一、電壓信號 1.模擬電壓信號模擬電壓信號在一定范圍內(nèi)是連續(xù)變化的。當(dāng)使用變阻器控制1個5V燈泡時，變阻器電壓可能為0V-5V之間的任意值。如果變阻器電壓低，那么流經(jīng)燈泡的電流小，燈泡微亮，如果變阻器電壓是5V，電流增大，燈泡的亮度隨之增加。隨著變阻器電壓下降，燈泡亮度減弱。這是有關(guān)模擬電壓的例子（圖 l）。大多數(shù)汽車電腦系統(tǒng)中的傳感器都產(chǎn)生模擬電壓。注：模擬電壓信號在規(guī)定范圍內(nèi)是連續(xù)變化的。2.數(shù)字電壓信號如果將普通的通/斷開關(guān)連接到5V燈泡上，且當(dāng)開關(guān)斷開時，加在燈泡上的電壓是0V。當(dāng)開關(guān)接通時，5V電壓信號加到燈泡上，這時燈泡照亮并達到最大亮度。如果開關(guān)斷開

2、，加在燈泡上的電壓回到0V，燈泡隨即熄滅。可見，加到燈泡的電壓信號不是0V就是5V，或者我們可以說，電壓信號不是高電平，就是低電平。這種電壓信號稱作數(shù)字式信號。如果迅速地扳動開關(guān)通和斷，那么，數(shù)字式矩形波電壓信號經(jīng)開關(guān)送到燈泡（如圖 2）。在汽車電腦中，微處理機包括很多微型開關(guān)。這些開關(guān)每秒鐘能夠產(chǎn)生很多數(shù)字電壓信號。這些數(shù)字電壓信號用來控制各個繼電器及系統(tǒng)中的元件號的時間長度以便進行精確的控制（如圖 3）。注：數(shù)字電壓信號不是高電平就是低電平；數(shù)字式信號可稱作矩形波信號。3.二進制代碼我們己經(jīng)說過，數(shù)字式信號不是高電平就是低電平。因此，可以對數(shù)字式信號賦值。例如，低電平數(shù)字信號可規(guī)定為0，而

3、高電平數(shù)字信號則規(guī)定為1。對數(shù)字信號賦值稱作二進制編碼?！岸M制”這個詞表示兩個數(shù)，而且在二進制編碼系統(tǒng)中，這兩個數(shù)分別是0和1（圖 4）；在汽車電腦中，以二進制代碼傳輸信息。狀態(tài)、數(shù)量及文字等都可以用一系列的0和1表示。很多輸入傳感器在0V-5V范圍內(nèi)工作。節(jié)氣門位置傳感器（TPS）所能產(chǎn)生的電壓為：關(guān)閉節(jié)氣門0V-2V部分開啟節(jié)氣門2V-4V大開節(jié)氣門4V-5V電腦對每1個電壓可以規(guī)定其數(shù)值為：0V-2V12V-4V24V-5V3注：二進制代碼是對數(shù)字式信號的數(shù)值貼合。二、輸入的調(diào)整1.放大有些輸入傳感器如氧（O2）傳感器只產(chǎn)生小于lV的很低的電壓信號。相應(yīng)地產(chǎn)生非常小的電流。因此，這種信

4、號在傳輸?shù)轿⑻幚頇C之前，必須如以放大或增幅。放大是由電腦內(nèi)輸入調(diào)整中的放大電路完成的（圖 5）。注：輸入信號放大意味著對這些信號增幅，增幅之后才對電腦有用。2.模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換因為輸入傳感器產(chǎn)生模擬信號而微處理機按數(shù)字信號工作，所以必須把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。這項工作由電腦輸入調(diào)整芯片中的轉(zhuǎn)換器來完成（圖 6）。A/D轉(zhuǎn)換器以不變的時間間隔對模擬輸入信號連續(xù)采祥。如果A/D轉(zhuǎn)換器對節(jié)氣門位置傳感器信號采樣，采樣電壓為5V，則A/D轉(zhuǎn)換器首先對采樣電壓進行量化，然后A/D轉(zhuǎn)換器再將量化結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槎M制代碼11（圖 7）。因此，我們可以理解，A/D轉(zhuǎn)換器對輸入傳感器信號連續(xù)采樣，并對采樣電壓

5、進行量化。然后A/D轉(zhuǎn)換器將量化結(jié)果轉(zhuǎn)換為二進制代碼。在一些汽車電腦中，輸入調(diào)整芯片與微處理機合并在一起。三、微處理機1.結(jié)構(gòu)微處理機是電腦中進行運算和判定的芯片。在微處理機中有上千個三極管和工極管，這些三極管起到或通或斷的電子開關(guān)的作用。微處理機內(nèi)的元件蝕刻在象手指尖大小的集成電路（IC）板上（圖 8），載有集成電路的硅片安裝在扁平的矩形保護盒內(nèi)，金屬連接插腳從微處理機盒的兩側(cè)伸出來。這些插腳把微處理機與電腦中的電路板相連接。微處理機由各存儲器芯片支承，后者存儲信息并輔助微處理機進行判定。存儲器芯片看上去很像微處理機芯片，稍后我們將說明存儲器電路板的功能。注：微處理機芯片是電腦中進行運算及判

6、定的芯片。2.程序程序是一組能為微處理機所接受的指令，程序把微處理機引進判定狀態(tài)。例如，程序可以通過微處理機檢索傳感器發(fā)送的信息，然后告訴微處理機如何處理這一信息。最后，程序?qū)⒅甘疚⑻幚頇C觸發(fā)繼電器或電磁線圈等一類的輸出控制裝置.各種存儲器存有程序和其他汽車數(shù)據(jù)。微處理機借助這些數(shù)據(jù)進行運算，當(dāng)微處理機進行運算及判定時，微處理機與存儲器按下列方式進行工作：1.微處理機從存儲器讀取信息。2.微處理機將新的信息寫進存儲器。3.信息存儲存儲器有很多不同的存儲單元。存簡單元與檔案箱內(nèi)的文件夾相似，而且每個單元有1個信息片。每個存儲單元分配1個地址。此地址與文件夾上的文字或數(shù)字的排列結(jié)構(gòu)相似。每個地址都

7、以二進制代碼書寫，由零開始順序編制。當(dāng)發(fā)動機工作時，電腦接收到大量來自各傳感器的信息。電腦不可能立即處理所有這些信息。另外，有些時候，電腦接收到需要做一些判斷的傳感器的信息。在這種情況下，微處理機把信息通過指定的存儲器地址寫入存儲器，并把信息送到該地址（圖 9）。4.信息檢索當(dāng)需要存儲信息時，微處理機指定存儲地址，并請求處理信息。當(dāng)需要處理指定地址的存儲信息時，存儲器把此信息的拷貝傳送到微處理機（圖 10）。原始在存儲信息仍保持在存儲器地址內(nèi)。存儲器存儲各種工作條件下的怠速空燃比。傳感器將發(fā)動機和汽車的運行工況通知電腦。微處理機從存儲器讀取怠速空燃比，并與傳感器的輸入相比較。在比較之后，微處理

8、機做出必要的決定，并控制噴油器使其提供發(fā)動機所需要的空燃比數(shù)字及常用邏輯電路數(shù)字：談到數(shù)字，有很多同學(xué)可能會覺的很可笑，數(shù)字？不就是1234.這些嗎？是的，在日常的生活當(dāng)中，我們用的一般都是十進制，但在計算機中，它只能識別二進制數(shù)，所以在這里我還得跟大家共同分析一下：1、十進制： 十進制就是基數(shù)為“十”，所使用的數(shù)碼為09共10個數(shù)字。逢十進一。是我們每天都會運用到的，在這里就不多談了。2、二進制： 二進制的基數(shù)為“二”，其使用的數(shù)碼只有0和1兩個。在計算機中容易實現(xiàn)，在常用的的實現(xiàn)方式中如：可以用電路的高電平表示1，低電平表示0；或者三極管截止時集電極的輸出表示1，導(dǎo)通時集電極輸出表示0。3

9、、十六進制：由于二進制位數(shù)太長，不易記憶和收寫，所以人們又提出了十六進制的書寫形式。我們在匯編語言中多數(shù)用十六進制。二進制編碼 在計算機中，是采用二進制數(shù)。因而，要在計算機中表示的數(shù)、字母、符號等都要以特定的二進制碼來表示，這就是二進制編碼。一、二進制編碼的十進制數(shù)：BCD碼（Binary-Coded Decimal）字母與字符的編碼字母和各種字符（$、#）也必須按特定的規(guī)則用二進制編碼才能在機中表示。普通的是采用ASCII( American Standard Code for Information Interchange)碼。09的ASCII碼為30H39H,大寫字母AZ的ASCII碼為

10、41H5AH。二進制,十進制,十六進制數(shù)碼對照  十進制  8421BCD碼  二進制  十進制  8421BCD碼  二進制  1  1   0001  10   A   1010  3   3   0011   12   C  1100  5   5   00101  14   E   1110  7  7   0111 &

11、#160; 16   10   10000  二進制數(shù)的運算 算術(shù)運算：加、減、乘、除邏輯運算：與、或、異或、異一、二進制加法規(guī)則為：（1）000（2）10011（3）110，進位1（4）1111，進位1如： 1 1 0 11 0 1 1-1 1 0 0 0二進制減法規(guī)則為：（1）000（2）110（3）101（4）011，有借位如：1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1-1 0 0 1 1 1 1 1二進制乘法規(guī)則為：（1）0×00（2）0×10（3）1×00（4）1×11如： 1 1 1 1

12、15; 1 1 0 1-1 1 1 10 0 0 01 1 1 11 1 1 1-1 1 0 0 0 0 1 1二進制除法：除法是乘法的逆運算0 0 0 1 1 1-1 0 1 ）1 0 0 0 1 11 0 1-0 1 1 11 0 1-1 0 11 0 1-0二進制邏輯運算邏輯"與"的規(guī)則： 0與000與101與11邏輯"或"的規(guī)則： 1或011或110或00邏輯"異或"的規(guī)則：0異或010異或111異或10邏輯"異"的規(guī)則： 0的異為11的異為0帶符號數(shù)的表示法一、機器數(shù)與真值通常用最高位作為符號位，若字長為

13、8位即D7為符號位，D6D0為數(shù)字位，符號位用0表示正，用1表示負如X（01011011）B91X（11011011）B91二、原碼按上所述，正數(shù)的符號位用"0"表示，負數(shù)的符號位用"1"表示，這種表示法就稱為原碼。X105 原01101001X105 原11101001三、反碼正數(shù)的反碼表示與原碼相同，最高位為符號位，用"0"表示正，其余位為數(shù)值位。（4）100 0 0 0 0 1 0 0符號 二進制數(shù)值（31）100 0 0 1 1 1 1 1（127）100 1 1 1 1 1 1 1而負數(shù)的反碼表示為它的正數(shù)的按位取反（連符號

14、位）而形成的。（4）100 0 0 0 0 1 0 0（4）101 1 1 1 1 0 1 1 -反碼表示（31）100 0 0 1 1 1 1 1（31）101 1 1 0 0 0 0 0 -反碼表示（127）100 1 1 1 1 1 1 1（127）101 0 0 0 0 0 0 0 -反碼表示（0）0 0 0 0 0 0 0 0（0）1 1 1 1 1 1 1 1 -反碼表示四、補碼正數(shù)的補碼表示與原碼相同，即最高位為符號位，用"0"表示正，其余位為數(shù)值位。如【4】補【4】原【4】反0 0 0 0 0 1 0 0【127】補【127】原【127】反0 1 1 1 1

15、 1 1 1負數(shù)的補碼表示為它的反碼，并在其最后位（即最低位）加1形成。如 【4】原0 0 0 0 0 1 0 0【4】反1 1 1 1 1 0 1 1 是4各位取反【4】補1 1 1 1 1 1 0 0 反碼1【31】原0 0 0 1 1 1 1 1【31】反1 1 1 0 0 0 0 0【31】補1 1 1 0 0 0 0 1【0】原0 0 0 0 0 0 0 0【0】反1 1 1 1 1 1 1 1【0】補0 0 0 0 0 0 0 08位帶符號數(shù)的補碼特點：（1）【0】補【0】補0 0 0 0 0 0 0 0（2）8位二進制補碼所能表示的數(shù)值為127128（3）一個用補碼表示的二進制數(shù)

16、，最高位為符號位。當(dāng)符號位為"0"（即正數(shù))時，其余七位即為此數(shù)的二進制值；當(dāng)符號位為"1"（即負數(shù)）時，其余幾位不是此數(shù)的二進制值，把它們按位取反，且在最低位加1，才是它的二進制值。如：【X】補1 0 0 1 0 1 0 0 是負數(shù)，它的數(shù)值為0 0 1 0 1 0 0 按位取反， 得1 1 0 1 0 1 1，然后再加1為1 1 0 1 1 0 0（108）10當(dāng)負數(shù)采用補碼表示時，就可以把減法轉(zhuǎn)換為加法。例如： 641064（10）64【10】補640 1 0 0 0 0 0 0100 0 0 0 1 0 1 0【10】補1 1 1 1 0 1 1

17、 0減法運算：64 0 1 0 0 0 0 0 010 0 0 0 0 1 0 1 0- - ->-54 0 0 1 1 0 1 1 0補碼加法：64 0 1 0 0 0 0 0 0【10】補 -> (+) 1 1 1 1 0 1 1 0- - ->-1 0 0 1 1 0 1 1 0此1自然丟失。在8位字長的單字節(jié)運算中第7位的進位，自然丟失。例：34-68=34+【68】補【34】補0 0 1 0 0 0 1 0【68】補0 1 0 0 0 1 0 0【68】補1 0 1 1 1 1 0 034 0 0 1 0 0 0 1 0+(-68) + 1 0 1 1 1 1 0

18、0- - ->- 34 1 1 0 1 1 1 1 0 符號位為1，肯定結(jié)果為負，其數(shù)值部分為0 1 0 0 0 1 034所以結(jié)果是34在微型機中，凡是帶符號數(shù)一律是用補碼表示的，所以，其運算結(jié)果也是補碼。當(dāng)字長為8位時，其范圍為127128。當(dāng)運算結(jié)果超出這個表達范圍時，結(jié)果就不正確了，這就稱為溢出。這時要用多字節(jié)來表示。數(shù)字之間的互換：在本節(jié)課中，理論上的二、十、十六的轉(zhuǎn)換方式我就不多論述，有興趣的同學(xué)可以去參考下這方面的書籍，在下面我為大家講解一下計算機中科學(xué)型計算器的數(shù)字轉(zhuǎn)換方法，在以后的編程中經(jīng)常會用到的。二進制與十進制、十六進制的轉(zhuǎn)換有專用的計算器。當(dāng)你看到我編寫的這份教材時，相信你也有了一臺電腦，這時你可以點擊開始然后點擊程序再點附件這時我們會看到有一個計算器的程序，我們點擊一下計算器，這時一個計算器的操作界面就出來了。如果你看到的是一個跟我們普通計算器一樣的界面，這時你還需要進行一個小小的設(shè)定，點擊計算器界面上的查看，這時會下拉一個菜單，即標(biāo)準(zhǔn)型，科學(xué)型，我們選擇科學(xué)型，這時一個可進行二、十、十六進制運算的計算器就