单片机在汽车电控空气悬架系统中的应用

　　2.2 信号传感输入模块

　　该模块主要由3个高度传感器和1个速度传感器构成。车身高度传感器等效电感串联电阻。等效电感0°转角时对应约20mH，-45°转角时对应约8mH，+45°转角时对应约35mH。等效电阻120Ω。为此设计了LC三点式振荡电路来检测车身高度传感器传来的信号，即设计一个正弦波发生器，由TL082元件及外围电路构成，正弦波的频率随高度传感器等效电感的变化而不断变化，而后经比较器出来一个频率随电感不断变化的方波，经三极管放大和光耦隔离后输入到MCU的输入捕捉端口。MCU通过检测这一不断变化的频率来实现对高度传感器传来信号的检测。电路如图2所示，对速度传感器信号的检测也是通过检测其频率实现的，原理同高度传感输入电路类似。

　　2.3 信号控制输出模块

　　ECU采用PWM方式输出控制电磁阀的开启，根据当前实际高度与预期调节高度的偏差来输出控制信号。ECU计算电磁阀的调节脉冲长度，如果需要调节的高度量大、由于没有过冲危险，ECU将给出一个长的脉冲，同时，快的上升速度将减小脉冲长度，这样就能精确控制车辆的高度调节速度，极大的避免了高度的过冲及振荡调节。对于电磁阀的驱动，本设计选用了安森美半导体公司生产的NUD3124继电器驱动芯片。NUD3124（汽车版本）器件的高反向雪崩能量容量（350mJ）可以控制大多数用于汽车应用的继电器。控制信号经过光耦隔离后输出给NUD3124驱动芯片，由NUD3124驱动电磁阀工作，并在NUD3124的输出端加了一个二极管保护电路。

　　2.4 电源模块，操作界面模块及其他扩展功能模块

　　ECAS系统主要有两种电压源，一是24V电压源，二是3V电压源。其中3V电压源分数字电压源和模拟电压源。24V电源是由车辆自身电源引出，然后经π型滤波，再经稳压管稳压，在经过一个滤波电路最终得到一个稳定的24V电压源。3V电压源与此类似，只是须要在数字电源和模拟电源之间加上一个隔离电阻，以防串扰。

　　操作界面主要是键盘输入和发光二极管显示。当司机要手动控制阻尼和车高的时候，便可通过键盘输入其操作，然后相应的发光二极管亮，显示其输入。键盘输入经过了滤波，光耦隔离和IC106滤波及保护，最终送入ECU，然后ECU输出控制驱动相应发光二极管点亮。其他模块主要包括便于日后升级的接口，以及RS485通信，大容量存储器等。大容量存储器采用了ATMAL公司的AT24C1024，其通过PTC2/SDA和PTC3/SCL与单片机相连；RS485用典型接法即可，芯片采用max3485；其他未用引脚均通过插槽引出，以便于日后升级之用。

　　3 汽车ECAS的软件设计方案

　　空气悬架电子控制单元（ECAS）应用软件由系统初始化模块、判断手动自动调高模块、信号采集模块，键盘响应模块，输出控制模块等构成。主程序为一循环体，它担负调节车身高度和阻尼的任务，车身高度信号经传感器转换为具有一定占空比的方波信号，然后经过与微处理器中预设的标定高度进行比较，输出控制信号，当快达到标定高度时，减小输出信号的占空比，以防止过充。具体主程序框图如图3所示。