汽車單片機(jī)認(rèn)知主講教師：李曉艷《汽車單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》汽車智能技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)1、了解汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷史；2、掌握單片機(jī)的基本知識(shí)；3、掌握單片機(jī)的發(fā)展歷史、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)等；4、了解單片機(jī)在汽車中的應(yīng)用。知識(shí)目標(biāo)1、能對(duì)89S51的引腳進(jìn)行說(shuō)明；2、能進(jìn)行單片機(jī)內(nèi)外存儲(chǔ)器的選擇設(shè)置；3、能對(duì)各特殊功能寄存器進(jìn)行功能說(shuō)明。能力目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)汽車單片機(jī)認(rèn)知1、汽車電子技術(shù)發(fā)展從20世紀(jì)60年代中期開始，微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展使其在汽車上被廣泛應(yīng)用，給汽車工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展帶來(lái)了新的生機(jī)。電子控制系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度快，集成度高、體積小、重量輕、應(yīng)用更加靈活等特點(diǎn)用于汽車后，可使汽車有關(guān)系統(tǒng)在各種工況下都處在最佳的工作狀況，各項(xiàng)受控指標(biāo)均能獲得較大的改善，是任何機(jī)械控制系統(tǒng)都難以達(dá)到的。電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用將使汽車很容易滿足日益嚴(yán)格的各項(xiàng)法規(guī)和人們對(duì)駕駛舒適性與方便性的要求。汽車的電子化不僅開拓了電子技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域，更重要的是將成為現(xiàn)代汽車技術(shù)進(jìn)步的重要手段，在某些系統(tǒng)甚至是唯一途徑。汽車單片機(jī)認(rèn)知1、汽車電子技術(shù)發(fā)展50年代到70年代末，主要用電子裝置改善部分機(jī)械部件的性能：50年代，汽車上開始安裝電子管收音機(jī)，這是汽車電子裝置的雛形；1953年，沒(méi)過(guò)汽車公司著手開發(fā)汽油電噴裝置，這是電子控制汽油噴射發(fā)展的起點(diǎn)；1955年，晶體管收音機(jī)開始在汽車上安裝；1960年，結(jié)構(gòu)緊湊、故障少、成本低的二極管整流式交流發(fā)電機(jī)投入使用，取代了直流發(fā)電機(jī)；1963年，美國(guó)公司采用IC調(diào)節(jié)器，并在汽車上安裝晶體管電壓調(diào)節(jié)器和晶體管點(diǎn)火裝置，接著又逐步實(shí)現(xiàn)集成化；1969年，開始研制汽車變速器的電子控制裝置，并于1970年裝車使用。70年代末到90年代中期，汽車電子控制技術(shù)開始形成，大規(guī)模集成電路得到廣泛應(yīng)用，減小了汽車電子產(chǎn)品的體積，特別是8位、16位單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，提高了電子裝置的可靠性和穩(wěn)定性。另外，汽車電子裝置還解決了機(jī)械裝置所無(wú)法解決的復(fù)雜的自動(dòng)控制問(wèn)題：1973年，美國(guó)通用汽車公司采用IC點(diǎn)火裝置并逐漸普及；1976年，美國(guó)克萊斯勒公司研制出由模擬計(jì)算機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)刻進(jìn)行控制的電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)；1977年，美國(guó)通用公司開始采用數(shù)字式點(diǎn)火時(shí)刻控制系統(tǒng)，這就是電噴點(diǎn)火系統(tǒng)的雛形；80年代，電噴技術(shù)在日本、美國(guó)和歐洲一些國(guó)家的得到飛速發(fā)展，并開始規(guī)模使用。80年代中期到90年代末被認(rèn)為是電子技術(shù)在汽車上應(yīng)用的第三階段，在這一階段中，以微處理器為核心的危機(jī)控制系統(tǒng)在汽車上大規(guī)模的應(yīng)用趨于成熟和可靠，并向智能化發(fā)展，汽車全面進(jìn)入電子化時(shí)代。2000年以后，汽車電子化被認(rèn)為已進(jìn)入第四階段——智能化和網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，在這一階段中，汽車產(chǎn)品將大量采用人工智能技術(shù)，并利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳遞和交換。

汽車電子技術(shù)的重點(diǎn)由解決汽車部件或總成問(wèn)題開始向廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息技術(shù)發(fā)展，使汽車更加自動(dòng)化、智能化，并向解決汽車與社會(huì)融為一體等問(wèn)題轉(zhuǎn)移。汽車電子設(shè)備成本占汽車總成本的比重越來(lái)越大，汽車制造技術(shù)由機(jī)械制造逐步進(jìn)入電子控制技術(shù)時(shí)代。汽車單片機(jī)認(rèn)知

2、汽車電子系統(tǒng)在整車中的地位從世界范圍看，汽車工業(yè)向電子化發(fā)展的趨勢(shì)，在20世紀(jì)90年代初已十分明顯，由于汽車工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，因而是國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域，而電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用促進(jìn)了汽車各項(xiàng)性能的發(fā)展，世界各大汽車公司紛紛投入巨資開發(fā)自己的額汽車電子產(chǎn)品以贏取更大的市場(chǎng)空間，因此，汽車電子化將是奪取汽車市場(chǎng)的重要手段。1991年一輛車上電子裝置的平均費(fèi)用是825美元，1995年上升到1125美元，2000年達(dá)到2000美元，占汽車成本的30%行，且還以5%的速度逐年遞增，甚至增長(zhǎng)速度還會(huì)加快，盡管電子產(chǎn)品的成本還以每年10%-30%的比例下降。2000年以后，全世界汽車電子產(chǎn)品的市場(chǎng)規(guī)模將突破600億美元。在如今生產(chǎn)的中檔以上汽車中，電子裝置所占的成本已經(jīng)達(dá)到整車成本的30%-35%；在豪華轎車中已經(jīng)占到50%以上。單片機(jī)是什么？3、單片機(jī)基本知識(shí)汽車單片機(jī)認(rèn)知

3、單片機(jī)基本知識(shí)微型計(jì)算機(jī)是指把中央處理器（CPU），半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，I/O接口和中斷系統(tǒng)等集裝在一塊或數(shù)塊印刷電路板上所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)，通常包括三種類型：?jiǎn)纹⑿陀?jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）、單板微型計(jì)算機(jī)（SingleboardMicrocomputer）、多板微型計(jì)算機(jī)（MultiboardMicrocomputer）。單片機(jī)即為單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）的簡(jiǎn)稱，它是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，單片機(jī)經(jīng)常用于工業(yè)控制領(lǐng)域。例如礦井下的機(jī)器的運(yùn)作，人不可能長(zhǎng)時(shí)間在井低下操作，它的控制是由井上的單片機(jī)控制系統(tǒng)控制的；再如現(xiàn)在一般居民樓的智能電表一塊電表可以控制整個(gè)樓洞的用電情況，有的甚至可以控制整座樓的用電情況，還有我們熟悉的水表，煤氣表等等，都可以用單片機(jī)來(lái)控制。單片機(jī)主要功能部件：中央處理器（CPU），隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM），只讀存儲(chǔ)器（ROM），輸入輸出接口（I/O接口），定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，串行通信接口。單片機(jī)是什么？單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱，它是在一塊半導(dǎo)體芯片上，集成了CPU、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、I/O(Input/Output)接口、中斷系統(tǒng)和定時(shí)器等計(jì)算機(jī)必備部件，所構(gòu)成的一個(gè)完整的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。單片機(jī)認(rèn)知體積小巧重量輕

可靠性高控制能力強(qiáng)價(jià)格低開發(fā)方便簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)品化單片機(jī)的特點(diǎn)鞏固和發(fā)展階段完善階段探索階段初始階段第四階段（1983—1990）

第三階段（1979—1982）

第二階段（1976—1978）

第一階段（1974—1976）

全面發(fā)展階段第五階段（1990—至今）

單片機(jī)的發(fā)展歷史

單片機(jī)的發(fā)展歷史單片機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速?？v觀整個(gè)單片技術(shù)發(fā)展過(guò)程，可以分為以下5個(gè)主要階段：

1971年11月，美國(guó)Intel公司首先設(shè)計(jì)出集成度為2000只晶體管／片的4位微處理器Intel4004，并且配有隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM和移位寄存器等芯片，構(gòu)成第一臺(tái)MCS-4微型計(jì)算機(jī)。

1972年4月，Intel公司又研制成功了處理能力較強(qiáng)的8位微處理器——Intel8008。

這些微處理器雖說(shuō)還不是單片機(jī)，但從此拉開了研制單片機(jī)的序幕。單片機(jī)的發(fā)展歷史第一代單片機(jī)（1974－1976）

在第一代單片機(jī)出現(xiàn)之前，1971年Intel公司首次推出4位機(jī)，這是單片機(jī)的最初形式，第一代單片機(jī)是單片機(jī)的發(fā)展起步階段。在這時(shí)期生產(chǎn)的單片機(jī)特點(diǎn)是，制造工藝落后，集成度低，采用了雙片形式，典型產(chǎn)品有Fairchild公司的F8和Mostek公司的3870等。單片機(jī)的發(fā)展歷史第二代單片機(jī)（1976－1978）

這是單片機(jī)的第二發(fā)展階段，在這個(gè)時(shí)期生產(chǎn)的單片機(jī)已能在單塊芯片內(nèi)集成基本部件（CPU,RAM,ROM,I/O等），但是性能低，品種少，應(yīng)用范圍也不廣，屬于低檔的8位機(jī)。最典型的產(chǎn)品是1976年Intel公司推出8位機(jī)MCS-48系列單片機(jī)。這個(gè)系列單片機(jī)內(nèi)集成有8位CPU、I/O接口、8位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，尋址范圍不大于4KB，且無(wú)串行口。這是第一臺(tái)完全的8位單片機(jī)。MCS-48的推出是在工控領(lǐng)域的探索，此后，各種8位單片機(jī)紛紛應(yīng)運(yùn)而生。單片機(jī)的發(fā)展歷史單片機(jī)的發(fā)展歷史第三代單片機(jī)（1979－1982））

這是8位單片機(jī)的成熟階段。這一代單片機(jī)和前兩代相比，在硬件上，不僅存儲(chǔ)容量和尋址范圍增大了，而且一些外設(shè)的個(gè)數(shù)也增加了。在軟件上，指令系統(tǒng)普遍增設(shè)了乘除法和比較指令。這一時(shí)期生產(chǎn)的單片機(jī)品種齊全，可以滿足各種不同領(lǐng)域的需要。最具有代表性的是1980年Intel公司推出MCS-51系列單片機(jī)。這是一款非常經(jīng)典的單片機(jī)，至今仍然被廣泛應(yīng)用。在這款單片機(jī)出現(xiàn)之后世界各大電子公司，例如：Motorola公司的MC6801系列機(jī)，TI公司退出的TMS7000系列機(jī)，以及SIEMENS,Atmel等公司也相繼推出明目繁多的單片機(jī)第四代單片機(jī)（1983年到20世紀(jì)末）

這是16位單片機(jī)和8位高性能單片機(jī)并行發(fā)展的時(shí)代。16位單片機(jī)的特點(diǎn)是，工藝先進(jìn)，集成度高，內(nèi)部功能強(qiáng)，加法運(yùn)算速度科達(dá)1us以上，而且允許用戶采用面向工業(yè)控制的專用語(yǔ)言，這一時(shí)期是以1983年Intel公司推出16位機(jī)為開始的?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)用的16位機(jī)有凌陽(yáng)單片機(jī)，MSP430。DSP也可以算是一種專用的16位單片機(jī)。單片機(jī)的發(fā)展歷史第五代單片機(jī)（20世紀(jì)末-至今）單片機(jī)的發(fā)展歷史鞏固和發(fā)展階段完善階段探索階段初始階段第四階段（1983—1990）

第三階段（1979—1982）

第二階段（1976—1978）

第一階段（1974—1976）

全面發(fā)展階段第五階段（1990—至今）

單片機(jī)的發(fā)展歷史單片機(jī)的應(yīng)用（1）單片機(jī)在智能儀器儀表中的應(yīng)用

單片機(jī)用于各種儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，減小體積，提高其性價(jià)比。例如：溫度智能控制儀表、醫(yī)用儀表、汽車電子設(shè)備、數(shù)字示波器等。單片機(jī)的應(yīng)用（2）單片機(jī)在工業(yè)測(cè)控中的應(yīng)用單片機(jī)廣泛用于導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置、飛機(jī)上各種儀表的控制、機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理。例如，在這些實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，都可以用單片機(jī)作為控制器，單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用（3）單片機(jī)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)中的應(yīng)用

單片機(jī)與通信技術(shù)相結(jié)合促使通信設(shè)備的智能控制水平大大提高，廣泛應(yīng)用于通信的各個(gè)領(lǐng)域。例如：調(diào)制解調(diào)器、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、移動(dòng)電話機(jī)、固定電話等。

傳統(tǒng)的電話機(jī)只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的撥號(hào)、響鈴、通話等功能，使用單片機(jī)后，可以開發(fā)出來(lái)電顯示、存儲(chǔ)電話號(hào)碼、時(shí)鐘顯示、免提、重?fù)?、聲控等功能。功能更多的無(wú)繩電話機(jī)、錄音電話機(jī)、可視電話機(jī)等多功能電話機(jī)也已經(jīng)走進(jìn)人們的生活。單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用（4）單片機(jī)在日常生活及家用電器中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的家電配上單片機(jī)以后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛；單片機(jī)使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。例如：照相機(jī)、錄像機(jī)、電視機(jī)、智能壓力鍋、電磁爐、程控玩具、電冰箱、洗衣機(jī)等。單片機(jī)的應(yīng)用（1）智能儀器儀表（2）工業(yè)測(cè)控（3）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)（4）日常生活及家用電器

單片機(jī)的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)※CMOS化※多功能微型化※主流和多品種共存常規(guī)單片機(jī)一般約功耗為650mW現(xiàn)行單片機(jī)一般采用CMOS，HMOS，CHMOS工藝，其功耗均約為100mW。常規(guī)單片機(jī)將CPU，RAM，ROM，I/O，中斷，串行通信等集成在一起現(xiàn)行單片機(jī)一般有A/D，D/A，WTD，PWM，LED，紅外接口，LCD驅(qū)動(dòng)電路等都集成在一起，因此體積很小，集成度很高。主流單片機(jī)以80C51為核心的各種兼容單片機(jī)多品種單片機(jī)其它不兼容單片機(jī)以及各公司的專用單片機(jī)共存。汽車單片機(jī)認(rèn)知

4、單片機(jī)在汽車中的應(yīng)用單片機(jī)在汽車中的引入，最早應(yīng)用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制。首推1976年通用汽車公司研發(fā)的利用單片機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行控制（MASIR）。它能更好的根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況，對(duì)點(diǎn)火調(diào)速器提前角與負(fù)壓提前角作出精確的點(diǎn)火時(shí)間控制。汽車電子控制電腦也從模擬時(shí)代進(jìn)入到了數(shù)字時(shí)代。1984年豐田推出速度密度型的T-LCS（ToyotaLeanCombustionSystem）豐田稀薄燃燒系統(tǒng)的汽油噴射裝置能在各種運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，對(duì)噴射時(shí)間和調(diào)貨時(shí)間進(jìn)行有效、出色的控制。由于微機(jī)的運(yùn)用，以及微機(jī)計(jì)算、存儲(chǔ)、分析、學(xué)習(xí)等功能的發(fā)展，可進(jìn)行復(fù)雜的邏輯、智能控制計(jì)算，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度和進(jìn)氣流量及其他工況的變化能作出敏捷的反應(yīng)，使單片機(jī)型汽油噴射漸漸成為主要的噴射方式，同時(shí)在柴油噴射方式中也得到了充足的發(fā)展?？v觀現(xiàn)在的汽油噴射汽車，已經(jīng)集高科技、高精密度于一身。其所控制的廢氣排放，如CO、HC在用廢氣儀測(cè)量時(shí)達(dá)到了0.00數(shù)量級(jí)的水平，幾近“零”排放。另外，在汽車額其他系統(tǒng)中，也開始采用基于單片機(jī)的控制技術(shù)，這使得汽車的性能得到極大的提高，另外也稱為汽車向節(jié)能化、信息化、智能化等方向發(fā)展的有力推動(dòng)力量。汽車單片機(jī)認(rèn)知

4、單片機(jī)在汽車中的應(yīng)用汽車由許多子系統(tǒng)如動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、底盤車身系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及車在通訊系統(tǒng)和娛樂(lè)系統(tǒng)等組成，在控制功能較為簡(jiǎn)單或者僅僅在局部幾個(gè)系統(tǒng)采用了電子控制、往往采用一個(gè)單片機(jī)就可以了，但這種單片機(jī)要求功能較為強(qiáng)大，像PowerPC、68K以及Siemens和Infineon公司的一些高端芯片，但是對(duì)于比較復(fù)雜的子系統(tǒng)如發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其本身就需要較為強(qiáng)大的芯片來(lái)滿足其復(fù)雜的控制功能，如在20世紀(jì)90年代Intel公司的8098和196系列芯片就有管飯的應(yīng)用。隨著時(shí)代的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)總線技術(shù)的日益成熟。在車上使用的芯片也越來(lái)越多，比如ABS、EBD、ASR、懸掛、電子防盜和衛(wèi)星導(dǎo)航等系統(tǒng)上的應(yīng)用，而在這些系統(tǒng)中有的使用的芯片功能較為簡(jiǎn)單，甚至一片8位的芯片就完全能腕足使用要求。因而有許多汽車上開始采用基于總線的多芯片系統(tǒng)，大家通過(guò)布置在車上的總線系統(tǒng)，共享信息，使汽車能非常自如地工