單片機在汽車電控空氣懸架系統中的應用

　　2.2 信號傳感輸入模塊

　　該模塊主要由3個高度傳感器和1個速度傳感器構成。車身高度傳感器等效電感串聯電阻。等效電感0°轉角時對應約20mH，-45°轉角時對應約8mH，+45°轉角時對應約35mH。等效電阻120Ω。為此設計了LC三點式振蕩電路來檢測車身高度傳感器傳來的信號，即設計一個正弦波發生器，由TL082元件及外圍電路構成，正弦波的頻率隨高度傳感器等效電感的變化而不斷變化，而后經比較器出來一個頻率隨電感不斷變化的方波，經三極管放大和光耦隔離后輸入到MCU的輸入捕捉端口。MCU通過檢測這一不斷變化的頻率來實現對高度傳感器傳來信號的檢測。電路如圖2所示，對速度傳感器信號的檢測也是通過檢測其頻率實現的，原理同高度傳感輸入電路類似。

　　2.3 信號控制輸出模塊

　　ECU采用PWM方式輸出控制電磁閥的開啟，根據當前實際高度與預期調節高度的偏差來輸出控制信號。ECU計算電磁閥的調節脈沖長度，如果需要調節的高度量大、由于沒有過沖危險，ECU將給出一個長的脈沖，同時，快的上升速度將減小脈沖長度，這樣就能精確控制車輛的高度調節速度，極大的避免了高度的過沖及振蕩調節。對于電磁閥的驅動，本設計選用了安森美半導體公司生產的NUD3124繼電器驅動芯片。NUD3124（汽車版本）器件的高反向雪崩能量容量（350mJ）可以控制大多數用于汽車應用的繼電器。控制信號經過光耦隔離后輸出給NUD3124驅動芯片，由NUD3124驅動電磁閥工作，并在NUD3124的輸出端加了一個二極管保護電路。

　　2.4 電源模塊，操作界面模塊及其他擴展功能模塊

　　ECAS系統主要有兩種電壓源，一是24V電壓源，二是3V電壓源。其中3V電壓源分數字電壓源和模擬電壓源。24V電源是由車輛自身電源引出，然后經π型濾波，再經穩壓管穩壓，在經過一個濾波電路最終得到一個穩定的24V電壓源。3V電壓源與此類似，只是須要在數字電源和模擬電源之間加上一個隔離電阻，以防串擾。

　　操作界面主要是鍵盤輸入和發光二極管顯示。當司機要手動控制阻尼和車高的時候，便可通過鍵盤輸入其操作，然后相應的發光二極管亮，顯示其輸入。鍵盤輸入經過了濾波，光耦隔離和IC106濾波及保護，最終送入ECU，然后ECU輸出控制驅動相應發光二極管點亮。其他模塊主要包括便于日后升級的接口，以及RS485通信，大容量存儲器等。大容量存儲器采用了ATMAL公司的AT24C1024，其通過PTC2/SDA和PTC3/SCL與單片機相連；RS485用典型接法即可，芯片采用max3485；其他未用引腳均通過插槽引出，以便于日后升級之用。

　　3 汽車ECAS的軟件設計方案

　　空氣懸架電子控制單元（ECAS）應用軟件由系統初始化模塊、判斷手動自動調高模塊、信號采集模塊，鍵盤響應模塊，輸出控制模塊等構成。主程序為一循環體，它擔負調節車身高度和阻尼的任務，車身高度信號經傳感器轉換為具有一定占空比的方波信號，然后經過與微處理器中預設的標定高度進行比較，輸出控制信號，當快達到標定高度時，減小輸出信號的占空比，以防止過充。具體主程序框圖如圖3所示。