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当伺服电机反向转动时，减速齿轮组带动指针向左运动当伺服电机正向转动时，减速齿轮组带动指针向右运动。

如图所示，指针安装在伺服电机上，随着舵机起转动。

图舵机总线技术汽车应用多路传输技术的背景随着汽车电子技术的不断发展，汽车上电控系统的数量不断增多，而且功能也越来越复杂。

很多汽车采用了多个芯片，如奔驰采用了多个模块。

每个都需要与多个传感器执行器之间发生通信，而每个输入输出信号又可能与多个电脑之间发生通信。

如果每个电控系统都独立配置整套相应的传感器执行器，那么将有大量的线束插接件密布于汽车的各个部位，这样不仅会增大汽车生产车间组装工人的装配困难如穿过控制面板的线束，般线束和仪表板后部的线束以及车身重量，而且也会增加了汽车售后维修人员对故障诊断维修的难度，降低汽车电子电器系统的工作可靠性。

另外，为了提高汽车综合控制的准确性，综合控制系统也迫切需要输入输出信号数据共享。

当电控模块共享输入信息时，就能对汽车进行更为复杂的控制。

例如，驾驶员车门控制模块就可利用来自于自动变速器控制模块的变速挡挡位传感器信号和来自控制模块的车速信号去控制车门的自动落锁。

过去，汽车通常采用点对点的通信方式，用线束直接将电子控制单元及负载设备连接起来。

随着电子设备的不断增加，势必造成导线数量的不断增多，从而使得在有限的汽车空间内布线越来越困难，限制了功能的扩展。

同时导线质量每增加，油耗会增加。

此外，电控单元并不仅仅是与负载设备简单地连接，更多地是与外围设备及其它电控单元进行信息交流，并经过复杂的控制运算，发出控制指令，这些是不能通过简单地连接所能完成的。

而单从线束本身来说，它也是汽车电子系统中成本较高连接复杂的部件之。

因此，汽车制造商开始考虑其它获取信息的方式，即传感器共享的概念，以及另种方式的执行器控制系统，即资源共享概念。

于是种全新的理念呈现在人们面前重新设计和组织电控单元，将计算机的功能更加集成化。

例如，多功能发动机电控管理系统就囊括了喷油点火尾气排放和冷却管理等控制功能。

控制系统更是集合了等众多功能。

另外，等，它不仅在汽车电子工业控制中高挡机电产品等应用领域具有广泛的用途，而且在存储控制及加密方面也有很强的功能。

微控制器采用增强型位，片内总线时钟最高可达片内资源包括。

串行接口模块。

脉宽调制模块可设置成路位或者路位，可宽范围的选择逻辑时钟频率。

它还提供两个路位精度转换器，控制器局域网模块，增强型捕捉定时器，并支持背景调试模式。

如图所示，系统结构大致可以分为核心和外设两部分。

图系统结构图核心该部分包括的的三种内存多电压调整器，包括数字电路和模拟电路电源电压具有单线背景调试接口和运行监视功能的增强程序内存的页面模式控制具有终端识别读写控制工作模式等。

控制功能的系统综合模块可用于系统扩展的分时复用总线端口，其中口和口可单位允许时间周期允许脉冲宽度，高电平允许上升和下降时间地址建立时间数据延迟时间数据建立时间数据保持时间地址保持时间写操作和读操作对液晶显示进行读写操作是都是在下降沿进行，具体方式见图。

图读写操作模块引脚功能液晶共有个引脚，其中引脚为背景灯，其余引脚功能见表。

表模块引脚功能引线号符号名称功能接地电路电源液晶驱动电压保证电压差寄存器选择信号数据寄存器指令寄存器读写信号读写片选信号下降沿触发，锁存数据数据线数据传输寄存器选择功能液晶显示器在进行数据写入时应注意寄存器的选择是否正确，否则将发生，甚至液晶不工作。

寄存器的选择及其功能见表。

表寄存器选择功能操作指令寄存器写入忙标志和地址计数器读出数据寄存器写入数据寄存器读出步进电动机的驱动方式步进电动机用于驱动车速表转速表油量表和水温表，是纯粹的数字控制电动机。

它将电脉冲信号转变成角位移，因此非常适合于用单片机控制。

世纪年代以后，随着数字技术计算机技术和永磁材料的迅速发展，极快的推动了步进电动机的发展。

本设计中选用的步进电机为，基本技术参数如表，实物如图。

表基本技术参数名称数值电阻精度电感精度温升环境温度绝缘等级介电强度转轴径向跳动转轴轴向跳动电流范围电压范围力距范围电机厚度电机极数两相步距角精度图实物图步进电动机的特点步进电动机有如下特点步进电动机的角位移与输入脉冲严格成正比，因此，当它转周后，没有累计误差。

由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统，既具有非常简单廉价，又非常可靠的特点。

步进电动机存在振荡和失步现象，必须对控制系统和机械负载采取相应的措施。

④步进电动机自身的噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。

步进电动机的工作原理汽车仪表上使用的步进电动机，按工作方式主要分为双四拍和六拍两种。

图是两相步进电机工作在双四拍时的工作过程，其转子是永久磁铁，定子是互相垂直的两个线圈，可以形成垂直的磁场。

所谓的双四拍指的是每次两相都通电，定子转过周为全步，每周有四分步。

图双四拍两相步进电机的工作过程步进电动机的振荡和失步步进电机的振荡和失步是种普遍存在的现象，它影响应用系统的正常运行，因此要尽量避免。

振荡步进电机的振荡现象主要发生于步进电机工作在低频区步进电机工作在共振区步进电机突然停车时。

减小步距角可以减小振荡幅值，以达到抑制振荡的目的失步步进电机失步的原因有两种。

第种是转子的转速慢于磁场的速度。

因此，步进电机有个启动频率，超过启动频率时，肯定会产生失步。

第二种是转子的平均速度大于旋转磁场的速度，这主要发生在制动和突然转向时，产生过冲，引起失步。

总之，在为步进电机编写控制程序时，要有加速段，匀速段和减速段程序。

伺服电机的驱动方式设计所用的伺服电机是舵机，它主要由舵盘减速齿轮组位置回馈电位计直流电机和控制电路板等组成，其主要特点是低成本高扭矩重量轻，时无负荷动作时消费电流为，输出扭矩为，动作速度为秒度，晃动量最大值为。

舵机工作原理如下控制信号控制电路板电机转动齿轮组减速舵盘转动控制电路板回馈。

其工作原理见图。

最小占空比右作为位工况二三四表各工况下曲拐平面内弯矩计算结果单位工况二三四表各工况下载荷数据单位工况二三四表曲拐平面的垂直平面内弯矩计算结果单位工况二三四支反力计算求得各支承弯矩后，就可用图所示的模型来计算各个支座的支反力。

图支反力计算模型得到支反力表达式如下式中作用在曲柄销上的径向力作用在曲柄销上的切向力连杆旋转质量曲柄销曲柄臂的总的离心惯性力已知，由公式计算得到各个支座反力，其值如表，表所示。

表各工况下曲拐平面内支座反力计算结果单位工况二三四表各工况下曲拐平面的垂直平面内支座反力计算结果单位工况二三四可见，各支座在曲拐平面内的值比曲拐平面的垂直面内的值大得多。

名义应力的计算应力计算的任务是求出曲拐上曲柄销圆角处的名义应力幅和名义应力的平均值。

由于疲劳破坏总是发生在曲柄臂截面上，扭转疲劳破坏总是发生在轴颈上，因此弯曲和扭转时的名义应力应分别取为曲柄臂中央截面和曲柄销轴颈横截面上的弯曲和扭转应力。

般情况，四缸机是在第二三缸受到最大爆发压力作用时曲轴所受的应力最大，现选择对第三缸曲拐进行名义应力计算曲轴材料，极限强度，对称循环弯曲疲劳极限，对称循环扭转疲劳极限，单拐计算模型见图。

类型及方案选择内燃机中采用曲柄连杆机构的型式很多，按运动学观点可分为三类，即中心曲柄连杆机构偏心曲柄连杆机构和主副连杆式曲柄连杆机构。

中心曲柄连杆机构其特点是气缸中心线通过曲轴的旋转中心，并垂直于曲柄的回转轴线。

这种型式的曲柄连杆机构在内燃机中应用最为广泛。

般的单列式内燃机，采用并列连杆与叉形连杆的形内燃机，以及对置式活塞内燃机的曲柄连杆机构都属于这类。

偏心曲柄连杆机构其特点是气缸中心线垂直于曲轴的回转中心线，但不通过曲轴的回转中心，气缸中心线距离曲轴的回转轴线具有偏移量。

这种曲柄连杆机构可以减小膨胀行程中活塞与气缸壁间的最大侧压力，使活塞在膨胀行程与压缩行程时作用在气缸壁两侧的侧压力大小比较均匀。

主副连杆式曲柄连杆机构其特点是内燃机的列气缸用主连杆，其它各列气缸则用副连杆，这些连杆的下端不是直接接在曲柄销上，而是通过副连杆销装在主连杆的大头上，形成了关节式运动，所以这种机构有时也称为关节曲柄连杆机构。

在关节曲柄连杆机构中，个曲柄可以同时带动几套副连杆和活塞，这种结构可使内燃机长度缩短，结构紧凑，广泛的应用于大功率的坦克和机车用形内燃机。

经过比较，本设计的型式选择为中心曲柄连杆机构。

曲柄连杆机构运动学中心曲柄连杆机构简图如图所示，图中气缸中心线通过曲轴中心，为曲柄，为连杆，为曲柄销中心，为连杆小头孔中心或活塞销中心。

当曲柄按等角速度旋转时，曲柄上任意点都以点为圆心做等速旋转运动，活塞点沿气缸中心线做往复运动，连杆则做复合的平面运动，其大头点与曲柄端相连，做等速的旋转运动，而连杆小头与活塞相连，做往复运动。

在实际分析中，为使问题简单化，般将连杆简化为分别集中于连杆大头和小头的两个集中质量，认为它们分别做旋转和往复运动，这样就不需要对连转最大占空比左转信号伺服电机电气接口图舵机工作原理图脉宽调制模块发送定周期的高电平到舵机中的控制电路板，控制电路板通过对比脉宽调制模块之中高电平的脉冲宽度来决定伺服电机的正反转。

当伺服电机反向转动时，减速齿轮组带动指针向左运动当伺服电机正向转动时，减速齿轮组带动指针向右运动。

如图所示，指针安装在伺服电机上，随着舵机起转动。

图舵机总线技术汽车应用多路传输技术的背景随着汽车电子技术的不断发展，汽车上电控系统的数量不断增多，而且功能也越来越复杂。

很多汽车采用了多个芯片，如奔驰采用了多个模块。

每个都需要与多个传感器执行器之间发生通信，而每个输入输出信号又可能与多个电脑之间发生通信。

如果每个电控系统都独立配置整套相应的传感器执行器，那么将有大量的线束插接件密布于汽车的各个部位，这样不仅会增大汽车生产车间组装工人的装配困难如穿过控制面板的线束，般线束和仪表板后部的线束以及车身重量，而且也会增加了汽车售后维修人员对故障诊断维修的难度，降低汽车电子电器系统的工作可靠性。

另外，为了提高汽车综合控制的准确性，综合控制系统也迫切需要输入输出信号数据共享。

当电控模块共享输入信息时，就能对汽车进行更为复杂的控制。

例如，驾驶员车门控制模块就可利用来自于自动变速器控制模块的变速挡挡位传感器信号和来自控制模块的车速信号去控制车门的自动落锁。

过去，汽车通常采用点对点的通信方式，用线束直接将电子控制单元及负载设备连接起来。

随着电子设备的不断增加，势必造成导线数量的不断增多，从而使得在有限的汽车空间内布线越来越困难，限制了功能的扩展。

同时导线质量每增加，油耗会增加。

此外，电控单元并不仅仅是与负载设备简单地连接，更多地是与外围设备及其它电控单元进行信息交流，并经过复杂的控制运算，发出控制指令，这些是不能通过简单地连接所能完成的。

而单从线束本身来说，它也是汽车电子系统中成本较高连接复杂的部件之。

因此，汽车制造商开始考虑其它获取信息的方式，即传感器共享的概念，以及另种方式的执行器控制系统，即资源共享概念。

于是种全新的理念呈现在人们面前重新设计和组织电控单元，将计算机的功能更加集成化。

例如，多功能发动机电控管理系统就囊括了喷油点火尾气排放和冷却管理等控制功能。

控制系统更是集合了等众多功能。

另外，等，它不仅在汽车电子工业控制中高挡机电产品等应用领域具有广泛的用途，而且在存储控制及加密方面也有很强的功能。

微控制器采用增强型位，片内总线时钟最高可达片内资源包括。

串行接口模块。

脉宽调制模块可设置成路位或者路位，可宽范围的选择逻辑时钟频率。

它还提供两个路位精度转换器，控制器局域网模块，增强型捕捉定时器，并支持背景调试模式。

如图所示，系统结构大致可以分为核心和外设两部分。

图系统结构图核心该部分包括的的三种内存多电压调整器，包括数字电路和模拟电路电源电压具有单线背景调试接口和运行监视功能的增强程序内存的页面模式控制具有终端识别读写控制工作模式等。

控制功能的系统综合模块可用于系统扩展的分时复用总线端口，其中口和口可