單片機(jī)教案29 課題12 典型汽車控制系統(tǒng)

教案課題課題12典型汽車控制系統(tǒng)（2）課程單片機(jī)授課教師專業(yè)汽車課型新授教案序號29授課時(shí)間第十七周教學(xué)方法講授教學(xué)目標(biāo)1.了解模擬量的含義及PWM技術(shù)；2.掌握油門踏板開度對發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻的影響3.硬件電路的接線；4.掌握程序的含義。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法掌握實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能的辦法通過PPT以及視頻演示的方法展示每條命令的具體含義，以及命令呈現(xiàn)的效果。作業(yè)布置抄寫軟件程序以及各個(gè)命令的含義教學(xué)后記學(xué)生聽課情況學(xué)生掌握情況存在的問題審查簽字年月日教學(xué)過程教師活動(dòng)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)組織教學(xué)詢問上節(jié)課掌握情況復(fù)習(xí)提問講授本節(jié)內(nèi)容總結(jié)布置作業(yè)清點(diǎn)人數(shù)記錄詢問上節(jié)課掌握情況PWM技術(shù)是什么？汽車油門踏板深度的改變會影響發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻。本實(shí)驗(yàn)用到兩個(gè)單片機(jī)，單片機(jī)1為標(biāo)準(zhǔn)信號，單片機(jī)2為可控點(diǎn)火提前量的信號。通過4個(gè)LED的亮滅來模擬油門踏板深度對點(diǎn)火時(shí)刻的影響。LED亮的時(shí)間代表點(diǎn)火，滅的時(shí)間代表不點(diǎn)火。影響點(diǎn)火時(shí)刻的因素有很多，比如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、燃料種類等，這里只做簡單線性模擬。一、實(shí)驗(yàn)用器件ArduinoUNO板2套配套USB數(shù)據(jù)線：1套LED燈：8個(gè)220歐的電阻：8個(gè)滑動(dòng)變阻器：1個(gè)面包板：1個(gè)跳線：若干二、硬件連接取出本實(shí)驗(yàn)所用到的元件，如圖進(jìn)行連接。本實(shí)驗(yàn)的硬件連接與上一節(jié)類似，差別在于多用了一個(gè)單片機(jī)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號，可以參照上個(gè)任務(wù)線路，這里不再贅述。完成連接后，給Arduino接上USB數(shù)據(jù)線，供電，準(zhǔn)備下載程序。三、輸入代碼（一）單片機(jī)1（基準(zhǔn)信號）：//汽車噴油系統(tǒng)控制intled1=10;//定義數(shù)字接口10intled2=11;//定義數(shù)字接口11intled3=12;//定義數(shù)字接口12intled4=13;//定義數(shù)字接口13voidsetup(){for(inti=10;i<=13;i++){pinMode(i,OUTPUT);//設(shè)置數(shù)字10-13口為輸出接口}}voidloop(){digitalWrite(LED1,HIGH);delay(100);//噴油時(shí)間100毫秒digitalWrite(LED1,LOW);delay(400);//停止工作400毫秒digitalWrite(LED2,HIGH);delay(100);//噴油時(shí)間100毫秒digitalWrite(LED2,LOW);delay(400);//停止工作400毫秒digitalWrite(LED3,HIGH);delay(100);//噴油時(shí)間100毫秒digitalWrite(LED3,LOW);delay(400);//停止工作400毫秒digitalWrite(LED4,HIGH);delay(100);//噴油時(shí)間100毫秒digitalWrite(LED4,LOW);delay(400);//停止工作400毫秒}（二）單片機(jī)2（可控信號）：intled1=10;//定義數(shù)字接口10intled2=11;//定義數(shù)字接口11intled3=12;//定義數(shù)字接口12intled4=13;//定義數(shù)字接口13intvalue=0;voidsetup(){for(inti=10;i<=13;i++){pinMode(i,OUTPUT);//設(shè)置數(shù)字10-13口為輸出接口}}voidloop(){value=analogRead(0);//讀取油門電壓模擬值（0~1023對應(yīng)0~5V）intDELAYtime=100*value/1024;//將電壓模擬值換算到0~100delay(DELAYtime);//噴油提前的時(shí)間digitalWrite(LED1,HIGH);delay(100);//噴油100毫秒digitalWrite(LED1,LOW);delay(400);//噴油400毫秒digitalWrite(LED2,HIGH);delay(100);//噴油100毫秒digitalWrite(LED2,LOW);delay(400);//噴油400毫秒digitalWrite(LED3,HIGH);delay(100);//噴油100毫秒digitalWrite(LED3,LOW);delay(400);//噴油400毫秒digitalWrite(LED4,HIGH);delay(100);//噴油100毫秒digitalWrite(LED4,LOW);delay(400);//噴油400毫秒}輸入完畢后，點(diǎn)擊IDE的“校驗(yàn)（Verify）”，查看輸入代碼是否通過編譯。如果顯示沒有錯(cuò)誤，單擊“下載（UpLoad）”，給Arduino下載代碼。之后我們便可以看到面包板上的LED會因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器處在不同位置而可控噴油LED的提前點(diǎn)亮?xí)r間（噴油提前時(shí)間）四、代碼講解上面程序用到的大部分代碼我們已經(jīng)很熟悉了，比如初始化變量聲明、引腳設(shè)置、for循環(huán)等?；瑒?dòng)變阻器的作用和上一節(jié)一致，仍然是為了模擬油門踏板深度信號?；瑒?dòng)變阻器采用典型分壓電路接入到單片機(jī)模擬輸入口A0中。當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)時(shí)，單片機(jī)A0口會得到0~5V電壓信號，通過單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的0~1023。本實(shí)驗(yàn)單缸默認(rèn)（怠速）的點(diǎn)火時(shí)長為100ms，關(guān)閉400ms，四個(gè)缸依次工作，以此類推。為簡化模型，4缸噴油順序?yàn)閺?至4。100*value/1024的作用是將電壓模擬量轉(zhuǎn)換為0~100的數(shù)字，以此用作改變占空比的參數(shù)。點(diǎn)火時(shí)間增加PWMtime，關(guān)閉時(shí)間減小PWMtime，保證整體時(shí)間不變，但占空比發(fā)生改變。本實(shí)驗(yàn)采用兩個(gè)單片機(jī)一起工作。其中單片機(jī)1的作用是產(chǎn)生一個(gè)不會發(fā)生變化的標(biāo)準(zhǔn)信號，起對比作用。將單片機(jī)1和單片機(jī)2的程序分別上傳至對應(yīng)單片機(jī)，單片機(jī)1的5V及GND與單片機(jī)2的5V及GND分別連接，保證兩片單片機(jī)能夠同時(shí)工作，方便比較。五、硬件介紹點(diǎn)火系統(tǒng)的主要作用，是在氣缸內(nèi)適時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的產(chǎn)生電火花，以點(diǎn)燃可燃混合氣，使汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)做工。點(diǎn)火系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了傳功點(diǎn)火系統(tǒng)、電子點(diǎn)火系統(tǒng)和微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)，如圖。目前我們汽油車都處在微機(jī)控制逐缸點(diǎn)火系統(tǒng)階段。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的類型不同，車輛的點(diǎn)火順序也不盡相同，（1）三缸發(fā)動(dòng)機(jī)一般按照1-3-2順序。1缸先做功；當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角到0-240°時(shí)，3缸做功；當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角到240-720°時(shí)，2缸再做功。（2）四缸發(fā)動(dòng)機(jī)：點(diǎn)火順序?yàn)?-2-4-3或1-3-4-2。以1-3-4-2的點(diǎn)火順序?yàn)槔?，?dāng)曲軸轉(zhuǎn)角為0-180°時(shí)，1缸做功；當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角為180-360°時(shí)，3缸做功；當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角為360-540°時(shí)，4缸做功；當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角為540-720°時(shí)，2缸做功。（3）五缸發(fā)動(dòng)機(jī)：點(diǎn)火順序?yàn)?-2-4-5-3。（4）六缸發(fā)動(dòng)機(jī)：六缸發(fā)動(dòng)機(jī)分為直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)和V型六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其點(diǎn)火順序也有所差異。直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序一般為1-5-3-