畢業(yè)論文--工程車(chē)輛變速器全自換擋電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　xxxx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　工程車(chē)輛變速器全自動(dòng)換擋</p><p><b>　　電液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　學(xué)院（系）： </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)： </p><p&

2、gt;　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 </p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律

3、后果由本人承擔(dān)。</p><p>　　作者簽名： </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)</p><p>　　本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，

4、允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。</p><p>　　本學(xué)位論文屬于1、保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書(shū)</p><p><b>　　2、不保密囗 。</b></p><p>　?。ㄕ?qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）

5、</p><p>　　作者簽名： 年 月 日</p><p>　　導(dǎo)師簽名： 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　Abstract

6、II</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景與意義1</p><p>　　1.2 自動(dòng)變速器概述1</p><p>　　1.3 自動(dòng)變速器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　2 工程車(chē)輛自動(dòng)換擋基本原理4</p><p&

7、gt;　　2.1 工程車(chē)輛液力自動(dòng)變速器的組成4</p><p>　　2.2 汽車(chē)自動(dòng)換擋規(guī)律4</p><p>　　2.3工程車(chē)輛四參數(shù)換擋規(guī)律的理論分析5</p><p>　　3 工程車(chē)輛自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.2 單片機(jī)選型

8、8</p><p>　　3.3 電源模塊設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.3.1 電源電路9</p><p>　　3.3.2 復(fù)位電路10</p><p>　　3.3.3 時(shí)鐘電路10</p><p>　　3.4 信號(hào)采集與處理模塊設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.4.1 轉(zhuǎn)速信號(hào)的采

9、集與處理11</p><p>　　3.4.2 油門(mén)開(kāi)度信號(hào)的采集與處理12</p><p>　　3.4.3 工作油泵壓力信號(hào)的采集與處理14</p><p>　　3.5 輸出控制模塊設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.6 擋位顯示模塊設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.7 擋位選擇模塊設(shè)計(jì)16</p>

10、;<p>　　3.8 自動(dòng)變速控制系統(tǒng)可靠性研究17</p><p>　　3.8.1 系統(tǒng)干擾的來(lái)源17</p><p>　　3.8.2 系統(tǒng)干擾源帶來(lái)的危害18</p><p>　　3.8.3 硬件電路抗干擾設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.9 自動(dòng)變速控制系統(tǒng)硬件原理總圖設(shè)計(jì)19</p><p&

11、gt;　　4 工程車(chē)輛自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.1 工程車(chē)輛自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)軟件總體方案設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.2 工程車(chē)輛自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.3 轉(zhuǎn)速信號(hào)采集子程序設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.4 模擬信號(hào)采集子程序設(shè)計(jì)24</p><

12、;p>　　4.5 模糊控制算法子程序設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.6 擋位輸出控制子程序設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.7 擋位顯示控制子程序設(shè)計(jì)27</p><p><b>　　5 結(jié)論29</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p>&l

13、t;p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　工程車(chē)輛作為一種特殊的非公路車(chē)輛在車(chē)輛家族中占有重要地位。工程車(chē)輛的工作環(huán)境復(fù)雜、惡劣，作業(yè)任務(wù)多樣，駕駛員需頻繁換擋以滿足整車(chē)的動(dòng)力性要求，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，且難以保證車(chē)輛行駛的經(jīng)濟(jì)性。因此，在工程車(chē)輛上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋具有重要的意義，將

14、機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用到工程車(chē)輛中是產(chǎn)品更新?lián)Q代的發(fā)展方向。隨著車(chē)輛電子技術(shù)和自動(dòng)變速技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始追求車(chē)輛更高的智能性，要求開(kāi)發(fā)具有智能化特征的工程車(chē)輛自動(dòng)變速系統(tǒng)以適應(yīng)車(chē)輛特殊的工作環(huán)境和提高工程車(chē)輛的使用性能。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)在已有的自動(dòng)變速器研究的基礎(chǔ)上，采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)思想，結(jié)合車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的理論分析、自動(dòng)變速控制算法設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)研究，根據(jù)工程車(chē)輛的工作特點(diǎn)、操縱方式以及控制系統(tǒng)的總體要

15、求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套工程車(chē)輛自動(dòng)變速電子控制系統(tǒng)，著重解決系統(tǒng)控制芯片選型、硬件電路的開(kāi)發(fā)及軟件功能的設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：工程車(chē)輛；自動(dòng)換擋；控制系統(tǒng)；智能化；傳感器；霍爾效應(yīng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Engineering vehicles as a special kind of

16、 off-road vehicle occupies an important position in the family of vehicles.Drivers need to frequently shift to satisfy the requirement of the vehicle power performance because complex, bad work environment, various tasks

17、.This result in larger labor ,and the difficulty to guarantee the vehicle traveling economy.Consequently,realizing automatic shift to engineering vehicles is of great importance.And the robot technology is applied to en

18、gineering vehicles </p><p>　　According to the basis of the existing research of automatic transmission, the idea of mechatronics design, combined with the theoretical analysis of vehicle transmission system,

19、 automatic transmission control algorithm design and control system research, and the features of construction vehicle, control methods and control system of the general requirements, a set of automatic transmission elec

20、tronic control system of construction vehicle has been designed.The design emphatically resolves syste</p><p>　　Key Words:Engineering vehicles；automatic shift；control system；intelligent；</p><p>

21、　　sensor；Hall effect</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景與意義</p><p>　　車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)化是車(chē)輛電子技術(shù)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在工程車(chē)輛上采用自動(dòng)變速技術(shù)是二十一世紀(jì)車(chē)輛發(fā)展的必然趨勢(shì)。[1]西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)在工程車(chē)輛自動(dòng)變速技術(shù)研究方面投入了大量的人力、物力，并取得了

22、豐碩的研究成果，產(chǎn)生了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。為了滿足基本建設(shè)的規(guī)模和技術(shù)水平的要求，我國(guó)在引進(jìn)和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，已迅速發(fā)展成為工程機(jī)械的生產(chǎn)大國(guó)，2002年年產(chǎn)值630億元，居世界前列。但由于國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)主要還是依賴(lài)國(guó)外技術(shù)，工程機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)一直采用引進(jìn)技術(shù)、實(shí)施仿制等方法，甚至有些企業(yè)就是采用購(gòu)買(mǎi)國(guó)外關(guān)鍵部件進(jìn)行組裝的方法來(lái)生產(chǎn)產(chǎn)品，導(dǎo)致了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的精品還不多，我國(guó)仍不是工程機(jī)械的生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)。要改變這種現(xiàn)狀就必

23、須根據(jù)工程機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)，用先進(jìn)技術(shù)提升工程機(jī)械的整體水平，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)從根本上改變我國(guó)國(guó)產(chǎn)品牌的落后面貌。[11] </p><p>　　目前國(guó)產(chǎn)工程機(jī)械的技術(shù)性能和國(guó)外產(chǎn)品相比還有一定差距。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)在能源、交通、水利等方面的重要工程主要使用的是由進(jìn)口技術(shù)組裝的工程機(jī)械。隨著我國(guó)改革開(kāi)放和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，基礎(chǔ)建設(shè)、重大工程、城區(qū)改造、能源開(kāi)發(fā)等項(xiàng)目急劇增多，隨之而來(lái)的是對(duì)工程機(jī)械的需求增加。特

24、別是從“十五”計(jì)劃起，隨著西部開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，國(guó)家將加大力度投資基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，這無(wú)疑將給工程機(jī)械帶來(lái)新的機(jī)遇。當(dāng)前迫切希望加強(qiáng)新產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件的研發(fā)能力，提高具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件的占有率。自主開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的自動(dòng)變速器應(yīng)用于工程車(chē)輛，既可以掌握先進(jìn)的控制技術(shù)，提高產(chǎn)品綜合性能，增強(qiáng)技術(shù)開(kāi)發(fā)能力，而且還可以降低成本，提高國(guó)產(chǎn)工程車(chē)輛的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。[9]</p><p>　　1.2 自動(dòng)變速器概述&

25、lt;/p><p>　　自動(dòng)變速車(chē)輛相對(duì)于手動(dòng)變速器車(chē)而言，有很多十分明顯的優(yōu)勢(shì)，如手動(dòng)變速車(chē)輛由于頻繁換擋的操作，易使駕駛員疲勞，影響行駛安全；不同的駕駛技術(shù)水平對(duì)車(chē)輛的燃料經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、乘坐舒適性造成極大差異。因此，追求自動(dòng)變速是車(chē)輛發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。[10]</p><p>　　1914年，由德國(guó)奔馳公司最先推出第一個(gè)全自動(dòng)齒輪變速器，當(dāng)時(shí)裝在少數(shù)為高級(jí)官員制造的車(chē)輛上。</p

26、><p>　　1940年，奧茲莫比爾采用液力自動(dòng)變速器，這是在批量生產(chǎn)的美國(guó)車(chē)輛上最早采用的全自動(dòng)變速器。該變速器采用兩派行星齒輪機(jī)構(gòu)提供四個(gè)前進(jìn)擋，利用節(jié)氣門(mén)油壓和速控油壓進(jìn)行換擋控制。</p><p>　　1941年，凱迪拉克車(chē)輛裝用液力自動(dòng)變速箱，同年，克萊斯勒推出了帶有液力耦合器的4速半自動(dòng)變速器。</p><p>　　自動(dòng)變速器最重要的改進(jìn)是在二戰(zhàn)期間，別克公

27、司為坦克開(kāi)發(fā)了液力變矩器。但由于該變矩器具有工作沖擊性，而于1957年被棄置，直到20世紀(jì)70年代才又被重新采用。</p><p>　　1956年，克萊斯勒車(chē)輛公司投產(chǎn)了陶克福利特變速箱，這種變速箱是最早帶有變矩器的現(xiàn)代自動(dòng)3速變速器并且首先采用辛普森復(fù)合行星齒輪機(jī)構(gòu)。</p><p>　　1983年，豐田車(chē)輛公司生產(chǎn)了A140E型自動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋，這是第一種電控?fù)Q擋自動(dòng)變速器，這種變速器開(kāi)創(chuàng)了

28、變速器發(fā)展的新趨勢(shì)。從1990年起，大部分轎車(chē)自動(dòng)變速器都采用了電控自動(dòng)變速器，特別是美國(guó)國(guó)內(nèi)的各車(chē)輛制造廠，至少推出了一種電控自動(dòng)變速器。如1991年通用車(chē)輛公司在前輪驅(qū)動(dòng)的豪華型轎車(chē)上裝用了4T60-E型自動(dòng)變速器；福特車(chē)輛公司也在其生產(chǎn)的林肯-大陸上裝用了AXOD-E型4速電控自動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋。在我國(guó)，上海通用公司在其生產(chǎn)的別克轎車(chē)上裝備了4T65-E電控自動(dòng)變速器，這是我國(guó)第一次車(chē)輛公司將自動(dòng)變速器作為標(biāo)準(zhǔn)裝置裝于轎車(chē)，該變速器于19

29、98年10月份正式下線生產(chǎn)。[ 13 ]</p><p>　　自動(dòng)變速器可分為液力自動(dòng)變速器(AT)、電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)、無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器(CVT)。其發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段：首先是半自動(dòng)變速器，然后又經(jīng)過(guò)液力耦合器、液力變矩器發(fā)展到全自動(dòng)變速器。隨著自動(dòng)變速器技術(shù)的發(fā)展，其結(jié)構(gòu)和性能不斷完善，出現(xiàn)了電控自動(dòng)變速器，它能實(shí)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳匹配，并可獲得最佳經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性。換擋和起步控制是自動(dòng)變速器控制功能的

30、關(guān)鍵，其中換擋規(guī)律是自動(dòng)變速器的核心問(wèn)題，它將直接影響車(chē)輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、通過(guò)性及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。換擋規(guī)律是擋位隨控制參數(shù)變化的規(guī)律，也就是換擋時(shí)刻和擋位與控制參數(shù)之間的關(guān)系。</p><p>　　換擋規(guī)律的研究方法一般是從車(chē)輛作業(yè)狀況參數(shù)(如車(chē)速、牽引力、發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)開(kāi)度及轉(zhuǎn)速、扭矩、制動(dòng)力等)中找到影響其擋位變化的主要因素，建立一個(gè)包含各主要因素的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化后確定最佳換擋點(diǎn)。[8]</p>

31、;<p>　　1.3 自動(dòng)變速器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前國(guó)外對(duì)液力機(jī)械傳動(dòng)車(chē)輛的換擋變速控制研究已經(jīng)比較成熟，主要工作集中在換擋策略的開(kāi)發(fā)和換擋品質(zhì)的改善。九十年代初，N. Narumi 和 H. Suzuki 對(duì)車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)控制的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，認(rèn)為離合器閉鎖控制和擋位優(yōu)化控制將是未來(lái)數(shù)十年傳動(dòng)控制的發(fā)展趨勢(shì)，而無(wú)級(jí)變速則更具有潛在的開(kāi)發(fā)前景。Hiroshi Yamaguchi

32、和 Yasushi Narita 等利用模糊控制技術(shù)對(duì)液力機(jī)械傳動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行了變速器選擋控制，并取得了預(yù)期的成果。John J. Moskwa 和 Scott A.Munns 等在他們的論文中較為系統(tǒng)地闡述了車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立的基本原理和試驗(yàn)方法。Andrew W. Phillips和Dennis N. Assanis利用計(jì)算機(jī)對(duì)某5噸車(chē)輛液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，并且提出了改進(jìn)燃油經(jīng)濟(jì)性和車(chē)輛性能的方案。Kohei Kusa

33、ka和 Yasunori Ohkura對(duì)裝備有液力機(jī)械傳動(dòng)的垃圾車(chē)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電液控制閥）進(jìn)行了大膽的改造，控制離合器的接合力，使換擋過(guò)程更加平順。Toshimichi Minowa和Tatsuya Ochi等也利用轉(zhuǎn)矩估計(jì)</p><p>　　國(guó)內(nèi)對(duì)車(chē)輛自動(dòng)變速的研究主要集中在控制技術(shù)和換擋決策方法的研究上。原吉林工業(yè)大學(xué)的羅邦杰教授曾在裝有GYB-100液力傳動(dòng)系統(tǒng)的城市公共汽車(chē)上進(jìn)行了變矩器閉鎖控制，并取

34、得了良好的成果。原吉林工業(yè)大學(xué)的盧新田博士采用了模糊控制技術(shù)對(duì)TY320履帶推土機(jī)進(jìn)行了自動(dòng)換擋控制，并且通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證了這項(xiàng)技術(shù)的可行性和可靠性，取得了階段性成果。而后，張勇博士對(duì)這個(gè)技術(shù)進(jìn)行了深入的探索，將自適應(yīng)理論與模糊技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用于TY320推土機(jī)的自動(dòng)變速控制，試驗(yàn)證明了具有模糊自適應(yīng)能力的變速器可以對(duì)車(chē)輛使用質(zhì)量的變化產(chǎn)生自動(dòng)適應(yīng)性。王學(xué)峰博士運(yùn)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程車(chē)輛自動(dòng)換擋，使其通過(guò)對(duì)工況環(huán)境和駕駛員操作的

35、“學(xué)習(xí)”達(dá)到對(duì)環(huán)境的自適應(yīng)。同濟(jì)大學(xué)的謝代鵬在其博士論文中入探討了車(chē)輛最佳動(dòng)力性和最佳經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律的制定方法，提出了動(dòng)態(tài)四參數(shù)(油門(mén)開(kāi)度、車(chē)速、油門(mén)開(kāi)度變化率和縱向加速度)換擋決策方法。</p><p>　　2 工程車(chē)輛自動(dòng)換擋基本原理</p><p>　　2.1 工程車(chē)輛液力自動(dòng)變速器的組成</p><p>　　對(duì)于工程車(chē)輛而言，其大部分的運(yùn)行時(shí)間為作業(yè)工況，需

36、要經(jīng)常的換擋，所受外載荷變化急劇，為了提高工程車(chē)輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，緩解由于外負(fù)載急劇變化引起的沖擊載荷，工程車(chē)輛自動(dòng)變速器多采用帶有液力變矩器的液力自動(dòng)變速器。</p><p>　　工程車(chē)輛液力自動(dòng)變速系統(tǒng)主要由動(dòng)力傳動(dòng)子系統(tǒng)和自動(dòng)變速控制子系統(tǒng)兩部分組成。</p><p>　　動(dòng)力傳動(dòng)子系統(tǒng)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、液力變矩器、機(jī)械變速器、驅(qū)動(dòng)橋以及車(chē)輪等部分。</p><

37、;p>　　自動(dòng)變速控制子系統(tǒng)主要由電子控制單元、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)、擋位選擇器和信號(hào)采集系統(tǒng)組成。</p><p>　　2.2 汽車(chē)自動(dòng)換擋規(guī)律</p><p>　　換擋規(guī)律是換擋控制系統(tǒng)的核心，它決定于選擇什么樣的換擋控制參數(shù)和在何時(shí)進(jìn)行換擋等關(guān)鍵問(wèn)題。換擋規(guī)律直接影響到汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。研究換擋規(guī)律是掌握汽車(chē)換擋理論的基礎(chǔ)。換擋規(guī)律是指兩排擋間自動(dòng)換擋時(shí)刻隨控制參數(shù)變化的規(guī)律。顯然

38、，對(duì)于輸入變量的每一種組合，僅存在唯一的輸出狀態(tài)，否則就會(huì)出現(xiàn)不確定性。因此，要求換擋規(guī)律應(yīng)該是輸入變量的單值函數(shù)。</p><p>　　自動(dòng)換擋是根據(jù)控制參數(shù)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。汽車(chē)換擋的控制參數(shù)有三種類(lèi)型。換擋規(guī)律按控制參數(shù)的個(gè)數(shù)可分為單參數(shù)、兩參數(shù)及三參數(shù)換擋規(guī)律三種類(lèi)型。[ 10 ]</p><p><b>　　1.單參數(shù)換擋規(guī)律</b></p>&

39、lt;p>　　單參數(shù)換擋規(guī)律是以車(chē)速為控制參數(shù)，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷一定的條件下，車(chē)速越大說(shuō)明行駛阻力越小，一般應(yīng)選擇傳動(dòng)比小的高擋工作；車(chē)速越低，說(shuō)明路面阻力越大，應(yīng)選擇傳動(dòng)比較高的低擋工作，以保證車(chē)輛有足夠的驅(qū)動(dòng)力</p><p><b>　　2.兩參數(shù)換擋規(guī)律</b></p><p>　　兩參數(shù)換擋規(guī)律是目前車(chē)輛上采用最多的一種形式，控制參數(shù)可以為：車(chē)速與油門(mén)；泵

40、輪轉(zhuǎn)Bn與渦輪轉(zhuǎn)速度Tn；車(chē)速與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩等。工程車(chē)輛自動(dòng)變速控制系統(tǒng)一般是以車(chē)速和油門(mén)開(kāi)度為控制參數(shù)制定換擋規(guī)律的。油門(mén)開(kāi)度的大小，反映了車(chē)輛對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷（或動(dòng)力輸出）的需求。油門(mén)開(kāi)度越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷越大，輸出的功率也就越大。</p><p><b>　　3.三參數(shù)換擋規(guī)律</b></p><p>　　車(chē)輛在起步、換擋過(guò)程中均處于非穩(wěn)定狀態(tài)。為了真實(shí)地描述車(chē)輛

41、換擋的動(dòng)態(tài)過(guò)程特性，修正在穩(wěn)態(tài)基礎(chǔ)上制定的兩參數(shù)控制的換擋誤差，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了以車(chē)速、油門(mén)開(kāi)度和車(chē)輛加速度三個(gè)參數(shù)來(lái)表征車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)。動(dòng)態(tài)三參數(shù)換擋規(guī)律能使在較短時(shí)間內(nèi)速度變化較大的車(chē)輛真正發(fā)揮出最佳的性能。</p><p>　　雖然使用的控制參數(shù)越多越能達(dá)到較好的自動(dòng)換擋效果，但會(huì)使換擋系統(tǒng)變復(fù)雜，因而成本較高。目前最常用的是采用兩參數(shù)控制。在電子控制換擋系統(tǒng)中，車(chē)速常用磁電轉(zhuǎn)速傳感器在輸出軸上測(cè)得，而油門(mén)開(kāi)度

42、則用角度傳感器來(lái)測(cè)量，其輸出的電信號(hào)與油門(mén)開(kāi)度成正比。</p><p>　　換擋特性是指相鄰的兩擋在換擋過(guò)程中，油門(mén)的不同開(kāi)度下，加速度與車(chē)速的關(guān)系、牽引力與車(chē)速的關(guān)系以及油耗與車(chē)速的關(guān)系。根據(jù)這些關(guān)系可得到確保動(dòng)力性的最佳換擋規(guī)律和確保燃油經(jīng)濟(jì)性的最佳換擋規(guī)律。為了不損失動(dòng)力性，在換擋點(diǎn)應(yīng)該保證車(chē)速和加速度相同。</p><p>　　2.3工程車(chē)輛四參數(shù)換擋規(guī)律的理論分析</p&g

43、t;<p>　　前面介紹的工程車(chē)輛兩參數(shù)、三參數(shù)以及動(dòng)態(tài)三參數(shù)換擋規(guī)律均是從發(fā)動(dòng)機(jī)的總功率中扣除工作油泵的額定功率后再與液力變矩器進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)的，而對(duì)于工程車(chē)輛來(lái)說(shuō)，其在作業(yè)過(guò)程中，隨著作業(yè)狀況的不同，工作油泵消耗的功率也是不同的，其所消耗的功率隨負(fù)載的變化在零到最大值之間變化，特別是在土方作業(yè)時(shí)工作油泵所消耗的功率要占發(fā)動(dòng)機(jī)功率40% ~ 60 %。如果依然釆用從發(fā)動(dòng)機(jī)功率中扣除油泵額定功率來(lái)與液力變矩器匹配的話，必將造

44、成人為誤差。吉林大學(xué)的丁春鳳，閆嘉和趙丁選等人在充分考慮了工作油泵功率消耗的變化情況以后，在工程車(chē)輛三參數(shù)換擋規(guī)律的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)控制參數(shù)——工作油泵的壓力p ，以此來(lái)考慮工作油泵實(shí)際消耗的功率對(duì)換擋規(guī)律的影響，研究了工程車(chē)輛四參數(shù)換擋規(guī)律，通過(guò)工作油泵的壓力和液力變矩器泵輪轉(zhuǎn)速nB計(jì)算出工作油泵實(shí)際消耗的功率，并將其等效成油門(mén)開(kāi)度Δα，以此來(lái)改變換擋點(diǎn)，從而使工程車(chē)輛的換擋規(guī)律更加合理。</p><p>　　

45、下面從理論公式上推導(dǎo)四參數(shù)換擋規(guī)律。其推導(dǎo)過(guò)程如下:</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　其中p——工作油泵的壓力(pa)；</p><p>　　Q——工作油泵的體積流量(L/min) </p><p>　　q——工作油泵的排量(L/r)；</p><p>　　Np

46、——工作油泵實(shí)際消耗的功率(KW)；</p><p>　　nB——泵輪轉(zhuǎn)速(r/min )；</p><p>　　在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)下，柴油機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Me是油門(mén)開(kāi)度α和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速ne的函數(shù)，即有:</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p><b>　　且有公式:</b></

47、p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　其中Ne——發(fā)動(dòng)機(jī)功率(KW)</p><p>　　故工作油泵的實(shí)際消耗的功率也是油門(mén)開(kāi)度和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)，當(dāng)工作油泵正常工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般保持不變，但轉(zhuǎn)矩發(fā)生了變化，此時(shí)油門(mén)開(kāi)度也發(fā)生了變化。所以油門(mén)開(kāi)度變化量Δα是Np的函數(shù):</p><p><

48、;b>　?。?.4）</b></p><p>　　將式(2.4)代入原來(lái)的換擋規(guī)律函數(shù)，得出四參數(shù)換擋規(guī)律函數(shù)如下:</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　其中iu——升擋點(diǎn)；</p>&l

49、t;p><b>　　id——降擋點(diǎn)。</b></p><p>　　3 工程車(chē)輛自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)變速控制系統(tǒng)是液力自動(dòng)變速器的主要組成部件之一，它主要由電子控制單元(ECU)、信號(hào)釆集系統(tǒng)(又稱(chēng)傳感器系統(tǒng))、換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)和擋位模式選擇器組成。其中電子控制單元(ECU)是自動(dòng)變速控制系統(tǒng)的主控單元，它是一種融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)

50、、檢測(cè)技術(shù)、智能控制技術(shù)和信息技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品，是檢驗(yàn)自動(dòng)變速系統(tǒng)換擋規(guī)律理論正確性、保證工程車(chē)輛高效率運(yùn)行和充分發(fā)揮自動(dòng)變速系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部件。[ 11 ]本章節(jié)結(jié)合前面兩章關(guān)于工程車(chē)輛四參數(shù)自動(dòng)換擋規(guī)律的理論研究，設(shè)計(jì)了液力自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)的硬件電路。</p><p>　　3.1 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　綜合前面幾章關(guān)于換擋規(guī)律的理論研究和工程車(chē)輛的作業(yè)特點(diǎn)，

51、在進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮以下因素：</p><p>　?、勹b于工程車(chē)輛一般是短距離的連續(xù)循環(huán)作業(yè)，作業(yè)工況時(shí)外負(fù)載變化急劇，環(huán)境復(fù)雜惡劣，故在設(shè)計(jì)自動(dòng)變速控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)使控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)有很高的抗干擾性和可靠性。</p><p>　　②鑒于液力自動(dòng)變速箱是一種典型的機(jī)電液為一體的裝置，故在設(shè)計(jì)其變速控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分考慮機(jī)械、電子、液壓等各個(gè)部分的性能，最大限度的發(fā)揮其

52、各自的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　?、坭b于工程車(chē)輛短時(shí)間內(nèi)換擋十分頻繁，工作環(huán)境復(fù)雜多變，對(duì)安全性和控制實(shí)時(shí)性要求高等特點(diǎn)，故在設(shè)計(jì)其變速控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)合理選擇ECU的主控芯片，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，并設(shè)計(jì)擋位模式選擇器，使駕駛員能根據(jù)工作工況和環(huán)境變化來(lái)干預(yù)換擋，手動(dòng)控制換擋控制器，使其處于最優(yōu)的換擋模式。</p><p>　　本文在綜合考慮了以上諸多因素和參閱大量相關(guān)文獻(xiàn)后，設(shè)計(jì)了如圖3.1所示

53、的工程車(chē)輛自動(dòng)變速控制系統(tǒng)原理圖。由于模塊化設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試、維修等方面較為方便，使設(shè)計(jì)過(guò)程較為清晰化，故本文在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件原理圖時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)。如圖所示，該控制系統(tǒng)硬件原理圖主要由電源模塊、信號(hào)釆集與處理模塊(傳感器系統(tǒng))、輸出控制模塊、擋位顯示模塊以及擋位選擇模塊等五部分組成。</p><p>　?、匐娫茨K。主要功能是為各個(gè)控制子系統(tǒng)提供不同伏值的工作電源。</p><p&

54、gt;　?、谛盘?hào)采集與處理模塊。主要功能是采集油門(mén)開(kāi)度、油泵壓力、渦輪轉(zhuǎn)速以及泵輪轉(zhuǎn)速等四個(gè)輸入?yún)?shù)，并對(duì)其進(jìn)行必要的格式轉(zhuǎn)換，然后輸入到單片機(jī)中。</p><p>　?、圯敵隹刂颇K。主要功能是將單片機(jī)輸出的控制信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理以后，來(lái)驅(qū)動(dòng)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行換擋。</p><p>　?、軗跷伙@示模塊。主要功能是將車(chē)輛所處的擋位及時(shí)的顯示出來(lái)，方便駕駛員及時(shí)的控制換擋。</p>

55、<p>　?、輷跷贿x擇模塊。主要功能是擋位模式選擇，設(shè)計(jì)一個(gè)擋位模式選擇器(操縱手柄)，駕駛員可以方便的根據(jù)車(chē)輛所處的環(huán)境來(lái)選擇車(chē)輛應(yīng)處的擋位模式。</p><p>　　圖3.1 工程車(chē)輛自動(dòng)變速控制系統(tǒng)原理圖</p><p><b>　　3.2 單片機(jī)選型</b></p><p>　　單片機(jī)是整個(gè)電子控制單元ECU的核心部分，是決

56、定整個(gè)自動(dòng)變速控制系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部件，因此，在設(shè)計(jì)硬件原理圖的各個(gè)模塊之前首先選擇單片機(jī)的型號(hào)。在諸多單片機(jī)的型號(hào)當(dāng)中，美國(guó)Intel公司在上世紀(jì)八十年代推出的MCS-51系列8位單片機(jī)，由于其優(yōu)越的性?xún)r(jià)比，一直是工業(yè)用微型計(jì)算機(jī)的主流，被譽(yù)為“控制域中最佳的8位微型計(jì)算機(jī)”。[ 5 ]近年來(lái)，該公司推出的AT89系列單片機(jī)在工業(yè)微型控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。AT89S52單片機(jī)是ATMEL公司采用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造的一種8位

57、增強(qiáng)型AT89系列單片機(jī)，具有低功耗、高性能等優(yōu)點(diǎn)。AT89S52單片機(jī)的主要性能如下:</p><p>　　(1)與MCS-51系列單片機(jī)兼容；</p><p>　　(2) 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，1000次擦寫(xiě)周期；</p><p>　　(3)全靜態(tài)操作:0Hz-30Hz；</p><p>　　(4)三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器，內(nèi)含

58、256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM；</p><p>　　(5)32根可編程I/O端口線；</p><p>　　(6)3個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；</p><p>　　(7)6個(gè)中斷源，掉電后中斷可喚醒；</p><p>　　(8)全雙工串行通信；</p><p>　　(9)內(nèi)置看門(mén)狗定時(shí)監(jiān)視器；</p><

59、p>　　(10)低功耗空閑和掉線模式；</p><p>　　(11)雙數(shù)據(jù)指針(DPTR)；</p><p>　　(12)掉電標(biāo)識(shí)符；</p><p>　　(13)20多個(gè)特殊功能寄存器。</p><p>　　綜合考慮了上述自動(dòng)變速控制系統(tǒng)的諸多因素和AT89S52單片機(jī)的性?xún)r(jià)比以后，本文選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52單片機(jī)作

60、為自動(dòng)變速控制系統(tǒng)的微控制器。AT89S52單片機(jī)采用PDIP封裝形式，共有40個(gè)引腳。各個(gè)引腳具體的功能本文不再詳述。</p><p>　　3.3 電源模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1 電源電路</p><p>　　AT89S52單片機(jī)和其外圍芯片的基準(zhǔn)電壓為5V，傳感器信號(hào)采集與處理系統(tǒng)需要的驅(qū)動(dòng)電壓為12V，換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的電磁閥驅(qū)動(dòng)電壓為24V。因此

61、，為了維持系統(tǒng)各模塊正常工作，控制系統(tǒng)中必須能提供5V、12V、24V的直流電壓.源。在工程車(chē)輛系統(tǒng)中一般附帶24V的直流穩(wěn)壓電源。本文只需將工程車(chē)輛自帶的24V電源轉(zhuǎn)換成5V和12V的穩(wěn)壓電源即可滿足控制系統(tǒng)的電源要求。本文通過(guò)采用LM7805和LM7812兩種集成穩(wěn)壓器，并在車(chē)輛自帶的24V電源后面并聯(lián)一個(gè)大容量的電解電容，利用其充放電特性使稍微有點(diǎn)波動(dòng)的直流電變成穩(wěn)定的直流電源，但電解電容一般具有一定的電感，對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不

62、能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001-0.1μF的普通電容，以濾除高頻及脈沖干擾。具體轉(zhuǎn)換電路圖如圖3.2所示。此處的24V電源一般為穩(wěn)壓直流電源，適當(dāng)濾波后可以直接輸入到集成穩(wěn)壓器LM7805和LM7812當(dāng)中，無(wú)需設(shè)計(jì)變壓器變壓和整形電路。</p><p><b>　　圖3.2 電源電路</b></p><p>　　3.3.2 復(fù)位電路</p&

63、gt;<p>　　單片機(jī)可靠的復(fù)位是保證單片機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，它可以使單片機(jī)各個(gè)部分處于確定的初始狀態(tài)。因此，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)之前，應(yīng)先設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位電路。通常情況下，復(fù)位信號(hào)從RST引腳輸入到單片機(jī)內(nèi)部的施密特觸發(fā)器中的復(fù)位電路，然后使RST引腳保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平。當(dāng)RST從高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，單片機(jī)就從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。</p><p>　　本論文設(shè)計(jì)所用的AT89S52

64、單片機(jī)釆用上電自動(dòng)復(fù)位方式來(lái)進(jìn)行復(fù)位，而且增加了手動(dòng)復(fù)位的按鈕，如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位電路</p><p>　　3.3.3 時(shí)鐘電路</p><p>　　單片機(jī)時(shí)鐘電路可以采用外部時(shí)鐘方式和內(nèi)部時(shí)鐘方式兩種形式，如圖3.4所示，本文釆用內(nèi)部時(shí)鐘方式來(lái)構(gòu)成時(shí)鐘電路，內(nèi)部時(shí)鐘振蕩電路由單片機(jī)外部的晶體振蕩器與電容C6，C7構(gòu)成

65、的并聯(lián)諧振電路連接在XTAL1，XTAL2腳兩端，并與單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生器連接產(chǎn)生自激振蕩。對(duì)外部電容C6，C7的取值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性以及起振的快速性。C6，C7通常取值C6=C7=30pF左右。本文選用的AT89S52單片機(jī)的外部晶振頻率取值為12MHz。</p><p><b>　　圖3.4 時(shí)鐘電路</b></p>

66、<p>　　3.4 信號(hào)采集與處理模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　信號(hào)采集與處理模塊是自動(dòng)變速控制系統(tǒng)的主要部分之一，它主要完成的功能是對(duì)泵輪轉(zhuǎn)速、渦輪轉(zhuǎn)速、油門(mén)開(kāi)度和油泵壓力等四個(gè)輸入?yún)?shù)信號(hào)的采集與處理。輸入?yún)?shù)是制定換擋規(guī)律的依據(jù)，因此，信號(hào)采集與處理模塊設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)劣將很大程度上影響整個(gè)自動(dòng)變速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗。</p><p>　　3.4.1 轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集與處理&l

67、t;/p><p>　　本文涉及到的速度信號(hào)主要有泵輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速兩種，在進(jìn)行速度信號(hào)的釆集與處理前，首先應(yīng)選擇合適的傳感器。目前，市面上銷(xiāo)售的速度傳感器型號(hào)多種多樣，常用的速度傳感器有磁電式、光電式、霍爾式、可變磁阻式以及多普勒式等。其中，霍爾式速度傳感器由于具有無(wú)觸點(diǎn)、輸出信號(hào)幅值不變、頻率相應(yīng)高、長(zhǎng)壽命、高可靠性、無(wú)自激振蕩、抗電磁干擾能力強(qiáng)、構(gòu)造簡(jiǎn)單、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。本文選用霍爾式速度傳感器進(jìn)

68、行泵輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速的信號(hào)采集。</p><p>　　霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器是由霍爾開(kāi)關(guān)集成傳感器和磁性轉(zhuǎn)盤(pán)組成的，在使用霍爾傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)，首先將磁性轉(zhuǎn)盤(pán)的輸入軸與被測(cè)轉(zhuǎn)軸相連。當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁性轉(zhuǎn)盤(pán)便隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，固定在磁性轉(zhuǎn)盤(pán)附近的霍爾開(kāi)關(guān)集成傳感器便可以在每一個(gè)小磁鐵通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)的脈沖，檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，便可直達(dá)被測(cè)軸的轉(zhuǎn)速。被測(cè)信號(hào)無(wú)需進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)適當(dāng)光電隔離和整形濾波后直接輸入到單片機(jī)當(dāng)

69、中。</p><p>　　由于工程車(chē)輛工作環(huán)境惡劣，電磁噪聲干擾嚴(yán)重，為防止工作環(huán)境中強(qiáng)電磁的干擾，需要對(duì)控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)釆用光電隔離，將電信號(hào)有效地和電磁干擾隔離。為提高輸入信號(hào)的準(zhǔn)確性，在光電隔離以后再對(duì)輸入信號(hào)波形進(jìn)行整形和濾波，使其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)。</p><p>　　本文采用的電子元件是TLP521-1型光電耦合器件和高頻施密特觸發(fā)器74HC14，對(duì)信號(hào)進(jìn)行光電隔離和整形

70、濾波處理，其具體的電路圖如圖3.5所示</p><p>　　圖3.5 轉(zhuǎn)速信號(hào)采集電路</p><p>　　3.4.2 油門(mén)開(kāi)度信號(hào)的采集與處理</p><p>　　油門(mén)開(kāi)度的大小決定了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小，是反映駕駛員操作意圖的依據(jù)。油門(mén)開(kāi)度信號(hào)的采集一般采用油門(mén)位置傳感器，一般安裝在油門(mén)執(zhí)行器內(nèi)部，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)可變電阻器和開(kāi)關(guān)的組合，當(dāng)油門(mén)開(kāi)度變化

71、時(shí)，該傳感器的動(dòng)觸點(diǎn)在電阻膜上移動(dòng)，傳感器的電阻值發(fā)生變化，從而與油門(mén)開(kāi)度對(duì)應(yīng)的輸出電壓信號(hào)也發(fā)生變化，然后再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換以后送入自動(dòng)變速控制系統(tǒng)當(dāng)中。自動(dòng)變速控制系統(tǒng)根據(jù)油門(mén)開(kāi)度的大小和其他輸入信號(hào)的情況，便可確定工程車(chē)輛當(dāng)時(shí)的行駛工況，以便實(shí)現(xiàn)在不同油門(mén)開(kāi)度下有效控制自動(dòng)變速箱擋位的目的。</p><p>　　傳感器輸出的電壓值很小，一般先將輸出電壓進(jìn)行整形濾波和信號(hào)放大。本文采用二階有源低通濾波器對(duì)兩個(gè)模擬

72、信號(hào)進(jìn)行整形濾波，其電路原理圖如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 油門(mén)開(kāi)度信號(hào)采集電路</p><p>　　由于電壓信號(hào)是模擬信號(hào)，單片機(jī)不識(shí)別，再輸入到單片機(jī)之前應(yīng)首先進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)(A/D轉(zhuǎn)換)。目前市面上銷(xiāo)售的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器種類(lèi)多種多樣，主要有逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器、V/F交換式A/D轉(zhuǎn)換器和雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器等。</p><p>　　本文中需要進(jìn)

73、行模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬輸入量有兩個(gè)，所以選用National半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的多輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行輸入信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，ADC0809是一種CMOS材料的八位逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器。它具有8個(gè)通道的模擬量輸入線，可以在程序控制下對(duì)任意通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，從而得到8位二進(jìn)制的數(shù)字量。</p><p>　　圖3.7 ADC0809管腳圖</p><p>　　如圖所示。ADC0809共有8個(gè)

74、模擬量輸入端IN0~IN7，ALE選擇信號(hào)端將3位地址線ADD-A、ADD-B、ADD-C進(jìn)行鎖存，然后由譯碼器選通8個(gè)輸入中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809的時(shí)鐘頻率一般取500KHZ，而AT89S52單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為12MHz，由于ADC0809內(nèi)部無(wú)時(shí)鐘電路，因此，必須將單片機(jī)的時(shí)鐘頻率經(jīng)過(guò)分頻器分頻后接到ADC0809芯片的CLOCK引腳上。AT89S52的ALE引腳輸出的脈沖頻率是單片機(jī)的六分之一，所以本文選擇的分頻方法

75、是將ALE端口的輸出脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)D觸發(fā)器進(jìn)行四分頻以后，再輸入到ADC0809當(dāng)中。從而得到ADC0809的工作時(shí)鐘頻率:</p><p>　　選用ADC0809的IN0和IN1兩個(gè)端口作為油門(mén)開(kāi)度信號(hào)和工作油泵壓力信號(hào)的輸入端口，使用單片機(jī)AT89S52的P2.0~P2.2端口作為ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器3位地址線ADD-A、ADD-B、ADD-C的輸入端，以此來(lái)選通輸入信號(hào)的端口，選用P2.3、P2.4、

76、P2.5分別作為ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)端EOC、啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)端START、允許輸入信號(hào)端ENABLE的單片機(jī)控制端口，其硬件電路圖如圖3.8所示:</p><p>　　圖3.8 AD轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　3.4.3 工作油泵壓力信號(hào)的采集與處理</p><p>　　工程車(chē)輛在作業(yè)工況時(shí)，其發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率的很大一部分都傳送給工作油泵，以此來(lái)驅(qū)動(dòng)工作裝置

77、進(jìn)行作業(yè)，且其實(shí)際消耗的功率并不是一個(gè)定值，而是隨著作業(yè)工況的不同而不同，最高時(shí)占到發(fā)動(dòng)機(jī)功率的60%所以在設(shè)計(jì)自動(dòng)變速系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該考慮工作油泵實(shí)際消耗的功率。本文采用壓力傳感器來(lái)測(cè)量工作油泵壓力，將壓力傳感器安裝在油泵的出口處，當(dāng)工作油泵工作時(shí)，液壓油在液壓系統(tǒng)的作用下產(chǎn)生壓力，并將其作用在出口處的傳感器上，傳感器將壓力轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)輸出，輸出信號(hào)一般很小，需進(jìn)行整形濾波和信號(hào)放大，然后經(jīng)過(guò)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器以后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸

78、入到單片機(jī)中。壓力傳感器輸出的電壓模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)的過(guò)程和油門(mén)開(kāi)度的一樣，使用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器的IN1口作為模擬量的輸入端口，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后變成數(shù)字量，此處不再詳細(xì)介紹其過(guò)程。硬件電路圖如圖3.8所示。</p><p>　　3.5 輸出控制模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　輸出控制模塊是自動(dòng)變速控制系統(tǒng)的重要組成部分之一，其性能的好壞將很大程度上影響換擋的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。該模塊完成的

79、主要任務(wù)是將單片機(jī)輸出的控制信號(hào)通過(guò)光電隔離以后進(jìn)行信號(hào)放大以驅(qū)動(dòng)換擋電磁閥進(jìn)行擋位的變換。本文設(shè)計(jì)的輸出控制模塊主要實(shí)現(xiàn)前進(jìn)擋和倒擋的控制，分別選用單片機(jī)的P0.0和P0.1端口作為前進(jìn)擋和倒擋的控制端口，因單片機(jī)輸出信號(hào)比較微弱，不足以驅(qū)動(dòng)電磁閥工作，所以需要在電路中加入電流放大器，使輸出信號(hào)增強(qiáng)。設(shè)定工程車(chē)輛有四個(gè)前進(jìn)擋和四個(gè)倒擋，分別選用單片機(jī)的P0.2、P0.3、P0.4和P0.5四個(gè)端口控制前進(jìn)擋和倒擋中的1擋、2擋、3擋和

80、4擋。下面以1擋為例解釋其具體的硬件電路圖，如圖3.9所示:</p><p>　　圖3.9 輸出控制電路</p><p>　　硬件電路工作原理:當(dāng)單片機(jī)P0.2端口輸出高電平時(shí)，光電隔離器件TLP521-1處于截止?fàn)顟B(tài)，換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的電磁閥斷開(kāi)。當(dāng)單片機(jī)P0.2端口輸出低電平時(shí)，TLP521-1處于導(dǎo)通狀態(tài)，且有微小的電流通過(guò)，通過(guò)電流放大器的信號(hào)放大作用后輸出強(qiáng)電流，驅(qū)動(dòng)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)中

81、的電磁閥閉合，換入一擋。此過(guò)程中由于電磁閥斷電以后會(huì)產(chǎn)生很高的反電勢(shì)，如果不把此電勢(shì)抵消，可能會(huì)擊穿電路放大器或者電磁閥等器件，所以在硬件電路中引入了保護(hù)電路，在電磁閥兩端并聯(lián)了一個(gè)二極管，利用二極管將反電勢(shì)消耗掉。</p><p>　　需要注意的是，同一時(shí)刻車(chē)輛只能處在前進(jìn)擋的一個(gè)擋位或者倒擋的一個(gè)擋位，所以控制端口 P0.0和P0.1不能同時(shí)處于低電平，擋位端口 P0.2、P0.3、P0.4以及P0.5同樣只

82、能有一個(gè)為低電平。</p><p>　　3.6 擋位顯示模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　擋位顯示模塊的主要功能是通過(guò)顯示器及時(shí)的顯示出工程車(chē)輛所處的擋位，方便駕駛員了解工程車(chē)輛的工況。LED以其價(jià)格低，壽命長(zhǎng)，對(duì)電壓、電流的要求低以及容易實(shí)現(xiàn)多路等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于各種儀器儀表當(dāng)中。LED由7段發(fā)光二極管組成的，有共陰極和共陽(yáng)極兩種接法以及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種顯示方式。其引腳結(jié)構(gòu)如圖3.10所示

83、。</p><p>　　圖3.10 數(shù)碼管引腳圖</p><p>　　如圖所示，可以通過(guò)控制發(fā)光二極管的a，b，c，d，e，f，g，dp各點(diǎn)和公共點(diǎn)的亮暗來(lái)組合顯示不同的數(shù)字(dp點(diǎn)是來(lái)表示小數(shù)點(diǎn)，在顯示數(shù)字中不起作用)。</p><p>　　本文選用一個(gè)靜態(tài)顯示方式的共陰極LED顯示器來(lái)顯示工程車(chē)輛所處的擋位，通過(guò)單片機(jī)的P0.0~P0.7的8個(gè)端口鏈接一個(gè)74H

84、C573鎖存器來(lái)驅(qū)動(dòng)LED顯示器的8個(gè)引腳。其硬件電路圖如圖3.11所示:</p><p>　　圖3.11 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　3.7 擋位選擇模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　工程車(chē)輛無(wú)論是工作工況還是行駛工況都比一般的公路行駛汽車(chē)復(fù)雜的多，合理的設(shè)計(jì)工程車(chē)輛的自動(dòng)變速器的擋位模式，對(duì)提高工程車(chē)輛的工作效率起著至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合工程車(chē)輛的作業(yè)工況

85、和行駛工況特點(diǎn)設(shè)計(jì)了擋位選擇器。共包括自動(dòng)模式和手動(dòng)模式兩種。</p><p>　?、僮詣?dòng)模式。當(dāng)車(chē)輛長(zhǎng)時(shí)間處于行駛狀態(tài)或者作業(yè)環(huán)境不復(fù)雜時(shí)，應(yīng)自動(dòng)換擋模式，讓車(chē)輛根據(jù)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)換擋，提高燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。</p><p>　?、谑謩?dòng)模式。當(dāng)工程車(chē)輛的作業(yè)和行駛環(huán)境十分復(fù)雜時(shí)，駕駛員往往選擇手動(dòng)模式來(lái)駕駛車(chē)輛，在此模式下工程車(chē)輛不再根據(jù)輸入?yún)?shù)進(jìn)行自動(dòng)換擋，其換擋過(guò)程將完全由駕駛

86、員手動(dòng)操作。</p><p>　　自動(dòng)換擋模式需要實(shí)現(xiàn)前進(jìn)擋和倒擋控制，本文結(jié)合擋位輸出控制模塊設(shè)計(jì)的理論，設(shè)計(jì)了前進(jìn)擋和倒擋控制電路，選用兩個(gè)鍵盤(pán)按鈕，一端分別接單片機(jī)的P3.2和P3.3兩個(gè)引腳，另一端接地，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，按鍵與地相連往單片機(jī)輸入低電平，程序一旦檢測(cè)到輸入端口為低電平時(shí)表示按鍵按下，然后執(zhí)行相應(yīng)的指令，其電路原理圖如圖3.12所示。</p><p>　　圖3.12 換

87、擋模式選擇</p><p>　　3.8 自動(dòng)變速控制系統(tǒng)可靠性研究</p><p>　　完成硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)以后，自動(dòng)變速系統(tǒng)最終要應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中的工程車(chē)輛當(dāng)中，進(jìn)行最后的工程實(shí)踐檢驗(yàn)。由于工程車(chē)輛工作環(huán)境十分惡劣，控制系統(tǒng)不僅要承受外界環(huán)境的惡劣、負(fù)載變化引起的振動(dòng)和載荷沖擊，還要受到環(huán)境中高電高壓和車(chē)輛內(nèi)部其他系統(tǒng)引起的感應(yīng)電場(chǎng)的干擾，使得在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功的硬件系統(tǒng)和軟件系

88、統(tǒng)在工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用到車(chē)輛當(dāng)中時(shí)，往往不能正常工作。因此，在變速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段必須采取足夠的抗干擾措施來(lái)保證控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。本小節(jié)將從硬件系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)來(lái)考慮自動(dòng)變速控制系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　3.8.1 系統(tǒng)干擾的來(lái)源</p><p>　　系統(tǒng)的干擾源多種多樣，根據(jù)干擾來(lái)源的不同，可以將干擾源分為系統(tǒng)外部干擾源和系統(tǒng)自身干擾源兩種。結(jié)合工程車(chē)輛的特點(diǎn)，本文主要總結(jié)了

89、一下幾種:</p><p>　?、賮?lái)自電源的干擾。主要包括電源線中的高頻干擾、拉闡開(kāi)關(guān)過(guò)程中形成的干擾、感性負(fù)載產(chǎn)生的噪聲干擾等。</p><p>　?、趤?lái)自輸入通道的干擾。主要包括各種傳感器、信號(hào)檢測(cè)和控制模塊的干擾。</p><p>　?、蹃?lái)自電路板印制時(shí)布局不合理帶來(lái)的干擾。自動(dòng)變速控制系統(tǒng)在完成硬件圖繪制以后，將進(jìn)行PCB板的繪制，在排版時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)各個(gè)線

90、路不合理的情況，從而影響以后系統(tǒng)的正常工作。</p><p>　　④來(lái)自工作環(huán)境中的干擾。工程車(chē)輛一般工作于環(huán)境惡劣的工程現(xiàn)場(chǎng)，由于環(huán)境中的高電壓容易產(chǎn)生很強(qiáng)的感應(yīng)磁場(chǎng)，故對(duì)控制系統(tǒng)有很強(qiáng)的干擾性。</p><p>　?、輥?lái)自車(chē)輛內(nèi)部器件的影響，工程車(chē)輛內(nèi)部有許多其他的控制系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)之間產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場(chǎng)，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)有很大的影響。</p><p>　?、迊?lái)自系統(tǒng)內(nèi)

91、部各信號(hào)線之間的干擾。系統(tǒng)中當(dāng)兩條或者多條導(dǎo)線靠的很近其中一條導(dǎo)線上的信號(hào)將會(huì)對(duì)其他導(dǎo)線產(chǎn)生干擾。</p><p>　　3.8.2 系統(tǒng)干擾源帶來(lái)的危害</p><p>　　系統(tǒng)的干擾問(wèn)題如果解決不好，即使其它環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的再好，整個(gè)控制系統(tǒng)也可能正常工作。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓。本文結(jié)合上一小節(jié)介紹的六種干擾總結(jié)了以下幾條干擾源帶來(lái)的主要危害:</p><p>　?、?/p>

92、信號(hào)釆集產(chǎn)生誤差。工作環(huán)境中的電磁干擾信號(hào)和車(chē)輛系統(tǒng)中其他控制系電磁信號(hào)進(jìn)入變速控制系統(tǒng)以后可能會(huì)與傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行疊加，使采集信號(hào)存在很大的誤差，進(jìn)而嚴(yán)重影響系統(tǒng)的控制策略。</p><p>　　.②存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)發(fā)生變化。本文采用離線方式生成不同油門(mén)開(kāi)度和油泵壓力模糊控制查詢(xún)表，然后存入到單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。系統(tǒng)在強(qiáng)干擾源下工作由于干擾信號(hào)的影響，可能會(huì)使數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失。</p&g

93、t;<p>　?、劭刂茽顟B(tài)出錯(cuò)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)輸入信號(hào)和事先存儲(chǔ)的換擋策略，輸出相對(duì)擋位控制信號(hào)。但是在干擾信號(hào)的干擾下，控制信號(hào)會(huì)發(fā)生很大的偏差，經(jīng)放大后，偏差加大，從而嚴(yán)重影響控制的準(zhǔn)確性。</p><p>　?、艹绦蜻\(yùn)行出錯(cuò)。系統(tǒng)根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC值嚴(yán)格的執(zhí)行系統(tǒng)中的每一條指令，當(dāng)PC值在干擾信號(hào)的影響下發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)程序運(yùn)行將出現(xiàn)錯(cuò)誤，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)死循環(huán)或者死機(jī)等現(xiàn)象。</p>

94、<p>　　3.8.3 硬件電路抗干擾設(shè)計(jì)</p><p>　　針對(duì)上述干擾源，分別采用如下抗干擾措施:</p><p>　　①對(duì)于來(lái)自電源的干擾。設(shè)計(jì)電源時(shí)應(yīng)盡量采用低通濾波器，并在靠近電源的各個(gè)芯片附近并聯(lián)小容量的電容。本文采取的具體措施如圖3.2所示，使用了三端固定式集成穩(wěn)壓器LM7805和LM7812，并在電源兩端并聯(lián)了大容量的電解電容和小容量的普通電容進(jìn)行濾波處理。&

95、lt;/p><p>　?、趯?duì)于來(lái)自輸入通道、工作環(huán)境以及內(nèi)部其他系統(tǒng)的干擾。對(duì)于模擬信號(hào)應(yīng)進(jìn)行隔離放大，數(shù)字信號(hào)采用光電隔離技術(shù)進(jìn)行隔離。本文采取的具體措施如圖3.5和圖3.6所示，對(duì)于霍爾傳感器輸出的脈沖數(shù)字信號(hào)采用光電耦合器件TLP521-1和高施密特觸發(fā)器74HC14，對(duì)信號(hào)進(jìn)行光電隔離和整形濾波處理，對(duì)于油門(mén)開(kāi)度和油泵壓力信號(hào)采用運(yùn)放電路進(jìn)行濾波和放大處理。</p><p>　?、蹖?duì)于

96、來(lái)自PCB板布局不合理的干擾。排版時(shí)，電源線的布置應(yīng)將強(qiáng)電與弱電電路分開(kāi)，地線應(yīng)盡量粗一些。</p><p>　?、軐?duì)于來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部各信號(hào)線之間的干擾。在選用信號(hào)線時(shí)，應(yīng)盡量選用屏蔽雙絞線或電纜，同時(shí)，要盡量加大電路板上各個(gè)信號(hào)線之間的距離。</p><p>　　3.9 自動(dòng)變速控制系統(tǒng)硬件原理總圖設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)上述幾節(jié)關(guān)于自動(dòng)變速控制系統(tǒng)各模塊原理

97、圖的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)硬件抗干擾設(shè)計(jì)，本文采用protel硬件原理圖軟件繪制了整個(gè)變速控制系統(tǒng)原理總圖，如圖3.13所示。</p><p>　　4 工程車(chē)輛自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)變速控制系統(tǒng)的硬件原理圖好比整個(gè)變速系統(tǒng)的骨架，而系統(tǒng)軟件則是整個(gè)變速系統(tǒng)的具體內(nèi)容。只有使兩者有機(jī)的結(jié)合起來(lái)才能構(gòu)成一個(gè)完整的自動(dòng)變速控制系統(tǒng)。良好的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是保證整個(gè)系統(tǒng)最終是否能實(shí)現(xiàn)

98、的關(guān)鍵，其一般的設(shè)計(jì)過(guò)程為①分析問(wèn)題；②確定解決問(wèn)題的具體算法；③根據(jù)算法編寫(xiě)控制程序；④結(jié)合硬件原理圖進(jìn)行調(diào)試，直至調(diào)試成功。</p><p>　　4.1 工程車(chē)輛自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)軟件總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　結(jié)合上一章關(guān)于自動(dòng)變速控制系統(tǒng)硬件原理圖的模塊化設(shè)計(jì)，本文設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)同樣根據(jù)實(shí)現(xiàn)的不同功能劃分為多個(gè)部分，主要包括主程序、轉(zhuǎn)速信號(hào)采集子程序、油門(mén)開(kāi)度信號(hào)釆集子程序、油

99、泵壓力信號(hào)采集子程序、模糊控制算法子程序、擋位輸出控制子程序、擋位顯示子程序等部分。并釆用C51語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，應(yīng)用keil程序設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行程序編寫(xiě)、調(diào)試。各個(gè)部分的基本功能如下:</p><p>　　①主程序。主要功能是初始化整個(gè)控制程序以及協(xié)調(diào)、調(diào)用各個(gè)子程序，以此實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。本文采用keil程序設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行編程設(shè)計(jì)時(shí)，AT89S52單片機(jī)的基本初始設(shè)置已通過(guò)頭文件<reg52.h>進(jìn)行了設(shè)置。

100、</p><p>　?、谵D(zhuǎn)速信號(hào)采集子程序。主要功能是通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)算脈沖數(shù)來(lái)采集泵輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速，并將其轉(zhuǎn)換為其真實(shí)轉(zhuǎn)速值，為模糊控制算法子程序的實(shí)現(xiàn)做準(zhǔn)備。</p><p>　?、塾烷T(mén)開(kāi)度信號(hào)采集子程序。主要功能是將A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)當(dāng)中，并將其轉(zhuǎn)換成油門(mén)開(kāi)度值，以此來(lái)確定模糊控制器的規(guī)則庫(kù)。</p><p>　?、苡捅脡毫π盘?hào)采集子程序。

101、主要功能和油門(mén)開(kāi)度信號(hào)采集子程序的功能一樣，通過(guò)此程序得到工作油泵壓力的真實(shí)值，以此來(lái)確定模糊控制器的規(guī)則庫(kù)。</p><p>　?、菽：刂扑惴ㄗ映绦?。主要功能是根據(jù)采集到的轉(zhuǎn)速信號(hào)、油門(mén)開(kāi)度以及油泵壓力來(lái)確定工程車(chē)輛此時(shí)該處的擋位。</p><p>　?、迵跷惠敵隹刂谱映绦颉Ｖ饕δ苁歉鶕?jù)模糊控制器輸出的擋位，使相應(yīng)的單片機(jī)引腳輸出低電平，以此來(lái)控制換擋電磁閥進(jìn)行換擋操作。</p

102、><p>　?、邠跷伙@示子程序。主要功能是將車(chē)輛此時(shí)所處的擋位通過(guò)LED顯示出來(lái)。</p><p>　　4.2 工程車(chē)輛自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)變速控制系統(tǒng)的主程序是實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)具體功能的前提，合理的設(shè)計(jì)主程序可以高效的協(xié)調(diào)、調(diào)用以及處理各個(gè)子程序，以此來(lái)完成相應(yīng)的功能。本文根據(jù)自動(dòng)變速控制系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能順序，結(jié)合控制系統(tǒng)的硬件原理圖，確

103、定了主程序流程圖，如圖4.1所示。</p><p>　　由圖4.1 控制系統(tǒng)主程序流程圖所示，在啟動(dòng)控制程序之前首先確定是手動(dòng)操作還是自動(dòng)換擋，車(chē)輛啟動(dòng)后首先掛1擋，或者空擋，然后在根據(jù)輸入?yún)?shù)的不同，通過(guò)模糊控制器確定車(chē)輛此時(shí)的擋位，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)換擋。</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　4.3 轉(zhuǎn)速信號(hào)采集子程序設(shè)計(jì)&l

104、t;/p><p>　　泵輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速通過(guò)霍爾轉(zhuǎn)速傳感器采集以后輸出脈沖信號(hào)，單片機(jī)利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器采集兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，并采用一定的轉(zhuǎn)換方法將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成泵輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速的實(shí)際值，以此作為模糊控制器的輸入變量。 .</p><p>　　目前，根據(jù)傳感器輸出的脈沖信號(hào)來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法主要有測(cè)頻率法(M法)、測(cè)周期法(T法)以及M/T法:①M(fèi)法是通過(guò)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的數(shù)量來(lái)?yè)Q

105、算成頻率，適用于高速測(cè)量；②T法是通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)之間的時(shí)間來(lái)?yè)Q算成周期，從而得到頻率，適用于低速測(cè)量；③M/T法綜合了前面兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，測(cè)量的轉(zhuǎn)速信號(hào)范圍較大，是目前應(yīng)用比較廣泛的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法。本文采用的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)測(cè)量方法是在M/T法的基礎(chǔ)上做了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。其具體測(cè)量過(guò)程如下:假定本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)變速控制系統(tǒng)每秒(固定檢測(cè)時(shí)間)釆集一次轉(zhuǎn)速信號(hào)，為節(jié)省定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，本文釆用的定時(shí)方式是用延時(shí)子程序來(lái)延時(shí)一秒，此類(lèi)方法定時(shí)時(shí)

106、間不如定時(shí)器精確，但其定時(shí)精度在誤差允許范圍以?xún)?nèi)，并節(jié)省了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的使用。本文選定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0 (P3.4引腳)為泵輪轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)器，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1 (P3.5引腳)為渦輪轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)器。將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出的脈沖信號(hào)接入T0/T1兩個(gè)計(jì)數(shù)器上，假定每秒鐘計(jì)數(shù)器T0計(jì)數(shù)為M1，計(jì)數(shù)器T1計(jì)數(shù)為M2。測(cè)得M1與M2的速度的單位為r/s，需轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)速度單位r/min，它們之間是60進(jìn)制</p><

107、;p><b>　?。?.1）</b></p><p><b>　　（4.2）</b></p><p>　　其中，泵輪轉(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速的單位是r/min。</p><p>　　轉(zhuǎn)速信號(hào)采集子程序?qū)⑨娂降谋幂嗈D(zhuǎn)速和渦輪轉(zhuǎn)速的實(shí)際值作為輸入?yún)?shù)輸入到模糊控制器當(dāng)中，進(jìn)行模糊化、模糊控制以及反模糊化，從而輸出相應(yīng)的擋位控制信

108、號(hào)。轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)采集子系統(tǒng)程序流程圖如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)采集子程序流程圖</p><p>　　4.4 模擬信號(hào)采集子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　由上一章關(guān)于油門(mén)開(kāi)度和油泵壓力信號(hào)采集硬件電路圖可知，油門(mén)開(kāi)度和油泵壓力信號(hào)通過(guò)油門(mén)位置傳感器和壓力傳感器測(cè)量并輸出電壓模擬信號(hào)，通過(guò)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入到單片機(jī)

109、當(dāng)中，單片機(jī)將油門(mén)開(kāi)度和油泵壓力的實(shí)際大小輸入模糊控制器當(dāng)中，作為模糊控制規(guī)則庫(kù)的選擇原則。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的油門(mén)開(kāi)度和油泵壓力信號(hào)釆集，選用單片機(jī)的P2.3、P2.4、P2.5端口分別作為ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)端EOC、啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)端START、允許輸入信號(hào)端ENABLE的單片機(jī)控制端口，P2.0、P2.1以及P2.2引腳控制ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器的三條地址線，用來(lái)選通A/D轉(zhuǎn)換器的輸入通道