基于MC9S08DZ60单片机的氮氧化物传感器控制器设计

发布时间：2021-11-01 04:57

　　基于MC9S08DZ60单片机设计了一款氮氧传感器控制器硬件电路和软件部分。控制器硬件采用MC9S08DZ60单片机作为主芯片,使用氮氧传感器专用芯片ATIC43作为信号处理模块;选用TJA1050作为CAN收发器;选用LM2596稳压降压芯片作为电源转换器将+24 V电压转化为+5 V电压为单片机供电;使用PWM信号控制开关器件MOS管对传感器温度进行控制。在硬件电路的基础上给出了氮氧传感器软件设计思路,并对氮氧传感器控制器进行了初步标定试验。试验结果表明,测量电流与NOX浓度呈良好的线性关系,该控制器可以实现氮氧传感器较准确地测量氮氧浓度。 

【文章来源】：仪表技术与传感器. 2020,(02)北大核心CSCD

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【部分图文】：

氮氧传感器陶瓷芯片结构图

由于氮氧传感器内部工作过程比较复杂，其控制器需要对大量信号进行接收、发送及处理。因此需要较强的计算能力和计算精度。在满足要求的情况下兼顾经济性，选用MC9S08DZ60单片机[2]作为主控芯片，在设计过程中用到的单片机外围模块包括:MSCAN模块(CAN通信模块)，SPI模块(串行外设接口模块)，PWM模块(脉宽调制模块)。如图2所示，MCU模块电路中，除了主芯片，根据需求添加了外围电路，主要有:BDM接口电路、复位电路及时钟电路等，用于实现单片机功能。2.2 电压转换模块电路

CAN通信模块电路负责将测得的NOX浓度发送给ECU。在MCU模块中已经集成了CAN控制器MSCAN模块，还需要设计CAN收发器电路来将CAN控制器提供的数据转换成电信号发送，同时在接收过程中将数据传送给CAN控制器。如图4所示的CAN通信模块电路图选用了TJA1050[3]收发器。TJA1050收发器速度可达1 Mbps，采用SOI技术降低电磁辐射，抗干扰(EMI)能力极强。在本电路中，CAN高低电平接口间串联两个电阻R1、R2，增强了阻抗匹配性能，同时并联电容C23进行滤波，增加了电路的稳定性。

【参考文献】：
期刊论文
[1]简单有效的PID温控算法[J]. 胡传志,沈建华,彭晓晶.  实验室研究与探索. 2017(10)
[2]氮氧传感器安装位置试验分析[J]. 王柯,黄少文,潘飞,邢居真,姜鸿鹏.  汽车电器. 2014(09)
[3]CAN总线通信原理分析[J]. 邓婕.  电子设计工程. 2012(07)
[4]单片机的PWM控制技术[J]. 蓝厚荣.  工业控制计算机. 2010(03)
[5]基于单片机SPI器件的串口控制[J]. 祝红彬,李伟,刘子骥,蒋亚东.  现代电子技术. 2009(24)



本文编号：3469540