单片机在汽车(CVT)无级变速控制系统中的应用的报告
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单片机在汽车(CVT)无级变速控制系统中的应用的报告,单片机,汽车,CVT,无级,变速,控制系统,中的,应用,报告
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第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在MC68HC912DG128A单片机在汽车无级变速（CVT）控制系统中的应用报 告 人：罗永革比赛编号：A10187研制人员：罗永革 王保华 佘建强 石振东 刘珂路黄兵锋 郭一鸣 杨朝阳 姚胜华第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在1 引言2 控制系统的硬件和软件设计2.0 CVT工作原理2.1 CVT控制系统原理图2.2 CVT控制系统硬件设计2.3 CVT控制系统软件流程图3 结束语第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在1 引言自动变速器大致有三类：液力自动变速器（AT）、电子控制机械自动变速器 （AMT） 和金属带式无级变速器（CVT）;AT和AMT变速器都是有级或分段无级自动变速，CVT真正实现了无级变速,避免了齿轮传动比不连续的缺点，具有传动比连续、传递动力平稳、操纵方便、可使汽车行驶过程中经常处于良好的性能状态、可改善汽车排放和降低燃油消耗等特点；我国的汽车工业与发达国家有较大的差距，通过研制无级变速（CVT）控制系统对缩小差距和世新纪发展我国民族汽车工业都具有十分重要的意义;无级变速（CVT）控制系统是现代汽车的一项关键技术，我们研制无级变速（CVT）控制系统的核心部件为MC68HC912DG128A单片机系统。该系统装备于东风汽车公司开发的轻型客车EQ6480，促进我国CVT的发展。第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在2.0 CVT工作原理图图图图1 CVT结构图结构图结构图结构图1.输入轴输入轴输入轴输入轴2.行星架行星架行星架行星架3.倒档离合器倒档离合器倒档离合器倒档离合器4.前进离合器前进离合器前进离合器前进离合器5.从动轮固定锥盘从动轮固定锥盘从动轮固定锥盘从动轮固定锥盘6.从动轮可动锥盘从动轮可动锥盘从动轮可动锥盘从动轮可动锥盘7. 从动轮齿轮从动轮齿轮从动轮齿轮从动轮齿轮8.惰轮惰轮惰轮惰轮9.输出轴输出轴输出轴输出轴 10.金属推力带金属推力带金属推力带金属推力带11. 主动轮固定锥盘主动轮固定锥盘主动轮固定锥盘主动轮固定锥盘12.从动轮可动锥盘从动轮可动锥盘从动轮可动锥盘从动轮可动锥盘 13.外行星齿轮外行星齿轮外行星齿轮外行星齿轮 14.内行星齿轮内行星齿轮内行星齿轮内行星齿轮变速部分由主动轮组、V型金属带和被动轮组成（如图1）；每个带轮都由两个带有斜面的锥盘组成，其中一个锥盘是固定的，另一个锥盘通过单片机输出模块控制液压阀使其轴向移动达到变速的目的。第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在2.1 CVT控制系统原理图控制系统原理图控制系统原理图控制系统原理图CVT控制系统硬件框图如图2所示。对发动机转速、CVT输入和输出转速的检测，采用了霍耳传感器，传感器输出的脉冲信号经处理后，输入到捕捉定时器，算出各转速;加速踏板（油门开度）传感器，我们采用霍尔线性传感器，通过采样电路进入A/D转换器;I/O输入信号中，档位信号代表驾驶员挂的档，其中D-前进档；N空挡；R倒档；P锁止档；M（保留）;程序选择器用来选择CVT不同的控制模式：经济模式、动力模式和普通模式。在控制过程中，系统根据得到的档位，接合相应的离合器，然后对输入信号采集和处理，根据控制策略计算得到相应的传动比，通过PWM控制液压阀，使CVT实现无级变速。第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在发动机转速传感器发动机转速传感器发动机转速传感器发动机转速传感器CVT输入转速传感器输入转速传感器输入转速传感器输入转速传感器CVT输出转速传感器输出转速传感器输出转速传感器输出转速传感器脉脉脉脉冲冲冲冲输输输输入入入入加速踏板传感器加速踏板传感器加速踏板传感器加速踏板传感器制动踏板传感器制动踏板传感器制动踏板传感器制动踏板传感器离合器位置传感器离合器位置传感器离合器位置传感器离合器位置传感器机油温度传感器机油温度传感器机油温度传感器机油温度传感器模模模模拟拟拟拟量量量量输输输输入入入入档位选择（档位选择（档位选择（档位选择（D P R N M）自检开关自检开关自检开关自检开关程序模式选择开关程序模式选择开关程序模式选择开关程序模式选择开关数数数数字字字字量量量量输输输输入入入入倒车离合器倒车离合器倒车离合器倒车离合器前进离合器前进离合器前进离合器前进离合器主动油压阀主动油压阀主动油压阀主动油压阀脉脉脉脉冲冲冲冲输输输输入入入入被动油压阀被动油压阀被动油压阀被动油压阀LCD显示屏显示屏显示屏显示屏320 240显示驱显示驱显示驱显示驱动动动动1335SCI0接口接口接口接口SCI1接口接口接口接口CAN接口接口接口接口无线无线无线无线MODEM笔记本笔记本笔记本笔记本PC硬件仿真等硬件仿真等硬件仿真等硬件仿真等FLASH在线在线在线在线编程等编程等编程等编程等MC68HC912DG128A单片机系统单片机系统单片机系统单片机系统捕捕捕捕捉捉捉捉A/DI/OPWMI/OSCI0SCI1CAN图图图图2 CVT控制系统硬件原理图控制系统硬件原理图控制系统硬件原理图控制系统硬件原理图第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在2.2 CVT控制系统软硬件设计模拟量数据采集车速、发动机转速和CVT转速的测量和计算LCD液晶屏显示湿式离合器Fuzzy控制硬件在环仿真系统无线ModemCAN接口设计和在线编程第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在模拟量数据采集通过对各传感器信号进行光隔等处理，使其成为0V至5V的电压量；利用MC68HC912DG128A的A/D口，定时采集和查表，将传感器信号转换成数字量，供程序计算和判断；查表的目的是消除非线性误差和提高处理速度，在软件编程中，将广泛应用查表法。第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在车速、发动机转速、和CVT转速传感器是霍尔开关脉冲式，MC68HC912DG128A的输入捕捉感应转速，其中车速的计算公式为：式中：V 车速 Km/hn 传动轴转速 r/mini0 主传动比r 车轮半径 mrinV02 . 1=车速、发动机转速和CVT转速的测量和计算第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在LCD液晶屏显示由 1335等芯片和LCD液晶屏组成显示模块，显示各种数据、曲线和无线MODEM的状态；MC68HC912DG128A的PA和PB口直接控制1335；利用MC68HC912DG128A和MC68HC908SR12的IIC通讯，由SR12控制LCD，实现显示。PB0-PB2PA0-PA768HC912DG128A单片机单片机单片机单片机1335LCD控制器控制器控制器控制器LCD液晶屏液晶屏液晶屏液晶屏（320 240）图图图图3 LCD接口电路接口电路接口电路接口电路PA0-PB2PD0-PD768HC908SR12单片机单片机单片机单片机IIC接口接口接口接口IIC接口接口接口接口第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在模糊逻辑控制技术是一种设计、优化和相对易于实现复杂系统的有效方法，是一种低成本高附加值的智能控制途径；湿式离合器的模糊控制就是将驾驶员的经验形成语言规则和控制变量表，在实时工况下选择合适的语言变量和控制参数来实现对离合器的Fuzzy控制。湿式离合器Fuzzy控制第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在硬件在环仿真系统控制器制作完成后，一般并不能直接上车使用，需要大量的调试工作；硬件在环仿真是一条有效的调试手段（下图）；我们在PC机上开发了一个单片机硬件在环仿真调试环境，包括友好的人机界面、与单片机的通信模块、控制过程的显示及系统的性能分析模块等。68HC912DG128A单片机单片机单片机单片机输出接口输出接口输出接口输出接口PC机机机机（硬件在环（硬件在环（硬件在环（硬件在环仿真调试）仿真调试）仿真调试）仿真调试）CVT 客车客车客车客车执行器执行器执行器执行器传感器传感器传感器传感器SCI加速踏板加速踏板加速踏板加速踏板第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在无线Modem的最大特点是无线传输，可实现远程检测和故障诊断、E车概念等，由广阔的应用前景，见图5所示；无线Modem的DI接单片机串口的发送，DO接单片机串口的接收。用单片机的SCI控制模块的发射控制、频道转换和低功耗模式；无线Modem68HC912DG128A单片机系单片机系单片机系单片机系统统统统无无无无线线线线MODEMTXDRXDVSSPC机机机机（数据采（数据采（数据采（数据采集软件）集软件）集软件）集软件）无无无无线线线线MODEMI/O图图图图5 5 5 5 单片机与单片机与单片机与单片机与PCPCPCPC机的无线机的无线机的无线机的无线MODEMMODEMMODEMMODEM通讯通讯通讯通讯第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在MC68HC912DG128A单片机有两个CAN控制器，由82C250组成CAN总线系统（图6），CAN编程需要重点要考虑CAN的通讯协议；设计FLASH在线编程软件就可随时将更新的控制算法和控制参数下载到单片机的中执行；考虑 MC68HC912DG128A特点，研究了单片机在线编程技术，实现了PC机的SCI或CAN总线的单片机在线编程，大大缩短了系统的开发周期。CAN接口设计和在线编程MC68H912DG128ACANTx CANRx82C250图图图图6 CAN总线示意图总线示意图总线示意图总线示意图第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在程序流程图该系统软件由测量、判断、显示、报警和控制组成。程序框图如下页图7所示。第四届MOTOROLA杯MCU/DSP大奖赛智慧演译无处不在3结束语我们十分乐意参加“第四届MOTOROLA杯单片机设计应用大奖赛”，这是推动我国新型单
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