專利名稱：汽車牽引力控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車控制領(lǐng)域，具體是一種汽車牽引力控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)出行和運(yùn)輸?shù)男枰?，人們?duì)車輛性能的要求也越來越高，不但許多高 級(jí)轎車(如寶馬、凌志、皇冠、克爾維特、凱迪拉克、奧迪等)都將牽引力控制系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn) 裝備或選擇裝備，一些中級(jí)轎車和客車也開始裝備牽引力控制系統(tǒng)。目前，國內(nèi)對(duì)牽引力控 制系統(tǒng)的研究尚處于起步階段，還沒有成熟的產(chǎn)品技術(shù)。車輛尤其在冰雪路面、坡路面較 多的地區(qū)就更需要安裝牽引力控制系了。面對(duì)日益激烈的汽車市場，只有在價(jià)格和性能方 面占優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品才能占領(lǐng)市場，而汽車牽引力控制系統(tǒng)在汽車性能方面占有絕對(duì)主導(dǎo)的地 位。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供一種汽車牽引力控制系統(tǒng)，在汽車驅(qū) 動(dòng)起步或加速時(shí)能夠自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)力矩，使驅(qū)動(dòng)輪不致過度滑轉(zhuǎn)，以提高汽車 的驅(qū)動(dòng)性能和行駛穩(wěn)定的安全性能。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是一種汽車牽引力控制系統(tǒng)，包 括核心器件單片機(jī)、給單片機(jī)提供穩(wěn)定工作電壓的電源模塊、用來識(shí)別車輪速度的輪速識(shí) 別電路、用于測(cè)量電子節(jié)氣門角度的編碼器、外部計(jì)數(shù)器芯片、控制節(jié)氣門開度的舵機(jī)、節(jié) 氣門、串口通信芯片和PC機(jī)；電源模塊、輪速識(shí)別電路、編碼器、外部計(jì)數(shù)芯片和串口通信 芯片分別和單片機(jī)連接，外部計(jì)數(shù)器芯片連接舵機(jī)，舵機(jī)連接節(jié)氣門，節(jié)氣門和光電編碼器 連接，串口通信芯片連接PC機(jī)；其特征是所述的輪速識(shí)別電路由傳感器、電阻Rl、 R2、 R3、 R4、 R6、 R7、 R22、 RB1、 RB2、電容Cl、 C2、三極管Ql、 Q2、發(fā)光二極管Dl、 D2、光電耦合器U1、 U2、觸發(fā)器U1A、U1B組成；傳感器的1、5引腳分別通過電阻R22、R23和電源連接，2、4引腳 分別通過電阻R1、R3和三極管Q1、Q2的基極連接，在R1和Ql的公共端接一分壓電阻RB1， RB1的另一端接地，在R3和Q2的公共端接一分壓電阻RB2， RB1的另一端接地，Ql和Q2的 發(fā)射極都接地，電阻R2和電容Cl串聯(lián)在Ql的集電極上，電阻R2的另一端接電源，電阻R4 和電容C2串聯(lián)在Q2的集電極上，電阻R4的另一端接電源，光電耦合器U2的輸入端口接在 Cl的兩端，發(fā)光二極管Dl串聯(lián)在Cl和U2之間，U2的一個(gè)輸出端口接觸發(fā)器U1A，另一輸出 端口接電源，在U2和U1A之間接一分壓電阻R6，R6的另一端接地，光電耦合器U3的輸入端 口接在C2的兩端，發(fā)光二極管D2串聯(lián)在C2和U3之間，U3的一個(gè)輸出端口接觸發(fā)器U1B， 另一輸出端口接電源，在U3和U1B之間接一分壓電阻R7，R7的另一端接地；依次連接的單 片機(jī)、外部計(jì)數(shù)器芯片、舵機(jī)和節(jié)氣門構(gòu)成了電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)。 功能原理光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件，首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變 為信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)通過輪速識(shí)別電 路輸入到單片機(jī)中，形成了輪速識(shí)別系統(tǒng)；單片機(jī) 外部計(jì)數(shù)器的寄存器中發(fā)送控制脈寬的計(jì)數(shù)值，計(jì)數(shù)器自動(dòng)的根據(jù)計(jì)數(shù)值調(diào)節(jié)電平的高低變化，從而模擬P麗信號(hào)輸出，輸出的 P麗信號(hào)通過控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)角來改變節(jié)氣門的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)；用來測(cè) 量節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)角度的光電編碼器把檢測(cè)到的信號(hào)輸入到單片機(jī)中，從而構(gòu)成了電子節(jié)氣門 的反饋系統(tǒng)；串口通信芯片則實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)和PC機(jī)間的通信。輪速識(shí)別系統(tǒng)、電子節(jié)氣門 控制系統(tǒng)和電子節(jié)氣門反饋系統(tǒng)構(gòu)成了汽車牽引力控制系統(tǒng)的主要部分，并且設(shè)計(jì)了通信 接口 ，通信接口通過串口通信芯片跟硬件電路進(jìn)行通信。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是在汽車驅(qū)動(dòng)起步或加速時(shí)能夠自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)力 矩，使驅(qū)動(dòng)輪不致過度滑轉(zhuǎn)，提高了汽車的驅(qū)動(dòng)性能和行駛穩(wěn)定安全性。

圖1系統(tǒng)總體硬件電原理框圖； 圖2輪速識(shí)別電路圖； 圖3P麗信號(hào)的計(jì)數(shù)和輸出電路圖； 圖4光電編碼器鑒相計(jì)數(shù)電路圖； 圖5RS232串口通信接口電路圖。
具體實(shí)施方式如圖1所示，電源模塊、傳感器和編碼器分別和單片機(jī)連接，單片機(jī)輸出分別連接 外部計(jì)數(shù)器芯片和串口通信芯片，外部計(jì)數(shù)器芯片和舵機(jī)連接，舵機(jī)連接節(jié)氣門，節(jié)氣門連 接到光電編碼器上，串口通信芯片和PC機(jī)連接。 如圖2所示，該光電傳感器采用的是歐姆龍EE-SX670-4型光電傳感器，光電傳感 器信號(hào)通過放大、調(diào)整電路輸入到單片機(jī)的P3. 4、P3. 5管腳。當(dāng)為高電平時(shí)，經(jīng)電阻分壓后 加到三極管的基極上，使三極管滿足導(dǎo)通條件，三極管導(dǎo)通，這樣三極管的集電極上的電壓 僅為一個(gè)管壓降。光藕的電平拉低，就導(dǎo)通。使得74LS14的電平拉高，反相后為低電平傳 給單片機(jī)。而當(dāng)傳感器傳來低電平時(shí)，三極管不導(dǎo)通，光藕無法工作，74LS14的電平為低，經(jīng) 反相后為高電平傳給單片機(jī)。這樣高低電平變換就形成了脈沖，對(duì)其進(jìn)行單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)， 即可得輪速。 如圖3所示，單片機(jī)采用的是STC89C52單片機(jī)，主要完成對(duì)外部計(jì)數(shù)器的片選，數(shù) 據(jù)讀寫和中斷的控制，以及完成控制算法。單片機(jī)的復(fù)位電路采用上電復(fù)位電路，振蕩器選 擇內(nèi)部振蕩器。 外部計(jì)數(shù)芯片是采用的是8253芯片，8253計(jì)數(shù)器的門控信號(hào)在輸出時(shí)一直為高 電平，允許輸出，依靠89C52單片機(jī)寫入的計(jì)數(shù)值改變輸出管腳OUTO的電平變化，從而模擬 P麗控制信號(hào)的脈寬變化。 SERVOO :輸出到舵機(jī)上，控制舵機(jī)的變化。舵機(jī)采用FUTABA-S3003舵機(jī)。P2. 5、 P2. 6 :單片機(jī)的地址線，分別連接8253的AO、 Al。 AO、 Al是8253的寄存器 地址。單片機(jī)通過對(duì)8253的AO、 Al的選擇，確定對(duì)8253控制字的寫入以及對(duì)寄存器計(jì)數(shù) 值的讀取。 P2.2:單片機(jī)對(duì)8253的片選信號(hào)線。該端口為低時(shí)，單片機(jī)選擇外部的計(jì)數(shù)器 8253芯片。
4[0019] 0UT0 :計(jì)數(shù)器8253的輸出端。在輸出部分的電路中，8253的輸出端連接到外部輸 出SERV00，控制舵機(jī)。 GATE0 :計(jì)數(shù)器8253的門控端口。在輸出部分的電路中，8253的1個(gè)門控信號(hào)接 高電平， 一直允許8253的信號(hào)輸出。 CLK0 :計(jì)數(shù)器8253的計(jì)數(shù)脈沖輸入端口 ，連接外部的計(jì)數(shù)脈沖，在本設(shè)計(jì)中使用 的是lMHz外部晶振提供的計(jì)數(shù)脈沖。計(jì)數(shù)頻率為lMHz。 8253的OUT和GATE端口在沒有使用的時(shí)候，或者連接高電平，或者接地。這幾個(gè) 端口在不使用時(shí)， 一定不要將其懸空，否則會(huì)引入外部的干擾，影響計(jì)數(shù)值和脈寬輸出的穩(wěn) 定性。 如圖4所示，編碼器采用EPC-755A增量型光電編碼器。EPC-755A光電編碼器具 備良好的使用性能，在角度測(cè)量、位移測(cè)量時(shí)抗干擾能力很強(qiáng)，并具有穩(wěn)定可靠的輸出脈沖 信號(hào)，且該脈沖信號(hào)經(jīng)計(jì)數(shù)后可得到被測(cè)量的數(shù)字信號(hào)。因此，我們對(duì)節(jié)氣門旋轉(zhuǎn)角度的測(cè) 量選用EPC-755A光電編碼器作為傳感器，其輸出電路選用集電極開路型，輸出分辨率選用 360個(gè)脈沖/圈，考慮到節(jié)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)是雙向的，既可順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，也可逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，需要對(duì)編 碼器的輸出信號(hào)鑒相后才能計(jì)數(shù)。圖3. 18給出了利用單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)可逆計(jì)數(shù)電 路，可以把經(jīng)過D觸發(fā)器之后的脈沖，即方向控制脈沖(DIR)接到單片機(jī)的外部中斷INTO 端，把計(jì)數(shù)脈沖A接到另一個(gè)外部中斷INT1 ，相對(duì)外部計(jì)數(shù)芯片來說，使用這種方法的電路 相對(duì)要簡單的多。系統(tǒng)工作時(shí)，首先要把INT0、INT1設(shè)置成下降沿觸發(fā)，并開相應(yīng)中斷。當(dāng) 有效脈沖觸發(fā)中斷時(shí)，進(jìn)行中斷處理程序，當(dāng)方向判別脈沖(DIR)由低-高跳變時(shí)，則編碼 器正轉(zhuǎn)，加1計(jì)數(shù)；若當(dāng)方向判別脈沖(DIR)由高-低跳變時(shí)，則編碼器反轉(zhuǎn)，減1計(jì)數(shù)。 如圖5所示，RS-232串行接口總線適用于設(shè)備之間的通信距離不大于15m，傳輸 速率最大為20kB/s。在電氣性能方面，RS-232使用負(fù)邏輯。邏輯"1"電平在-3V -15V 范圍內(nèi)，邏輯"O"電平是+3V +15V范圍內(nèi)。它要求RS-232C接收器必須能識(shí)別低到+3V 的信號(hào)作為邏輯"O"，識(shí)別高到-3V的信號(hào)作為邏輯"l"，即有2V的噪聲容限。 串口芯片采用MAX232芯片，MAX232芯片的第13引腳用來發(fā)送數(shù)據(jù)和"D"型9 針插頭的接受數(shù)據(jù)端相連，第14引腳用來接收數(shù)據(jù)和"D"型9針插頭的發(fā)送數(shù)據(jù)端相連。 MAX232的11、12引腳分別跟MCU的TXD、 RXD相連。
權(quán)利要求一種汽車牽引力控制系統(tǒng)，包括核心器件單片機(jī)、給單片機(jī)提供穩(wěn)定工作電壓的電源模塊、用來識(shí)別車輪速度的輪速識(shí)別電路、用于測(cè)量電子節(jié)氣門角度的編碼器、外部計(jì)數(shù)器芯片、控制節(jié)氣門開度的舵機(jī)、節(jié)氣門、串口通信芯片和PC機(jī)；電源模塊、輪速識(shí)別電路、編碼器、外部計(jì)數(shù)芯片和串口通信芯片分別和單片機(jī)連接，外部計(jì)數(shù)器芯片連接舵機(jī)，舵機(jī)連接節(jié)氣門，節(jié)氣門和光電編碼器連接，串口通信芯片連接PC機(jī)；其特征是所述的輪速識(shí)別電路由傳感器、電阻R1、R2、R3、R4、R6、R7、R22、RB1、RB2、電容C1、C2、三極管Q1、Q2、發(fā)光二極管D1、D2、光電耦合器U1、U2、觸發(fā)器U1A、U1B組成；傳感器的1、5引腳分別通過電阻R22、R23和電源連接，2、4引腳分別通過電阻R1、R3和三極管Q1、Q2的基極連接，在R1和Q1的公共端接一分壓電阻RB1，RB1的另一端接地，在R3和Q2的公共端接一分壓電阻RB2，RB1的另一端接地，Q1和Q2的發(fā)射極都接地，電阻R2和電容C1串聯(lián)在Q1的集電極上，電阻R2的另一端接電源，電阻R4和電容C2串聯(lián)在Q2的集電極上，電阻R4的另一端接電源，光電耦合器U2的輸入端口接在C1的兩端，發(fā)光二極管D1串聯(lián)在C1和U2之間，U2的一個(gè)輸出端口接觸發(fā)器U1A，另一輸出端口接電源，在U2和U1A之間接一分壓電阻R6，R6的另一端接地，光電耦合器U3的輸入端口接在C2的兩端，發(fā)光二極管D2串聯(lián)在C2和U3之間，U3的一個(gè)輸出端口接觸發(fā)器U1B，另一輸出端口接電源，在U3和U1B之間接一分壓電阻R7，R7的另一端接地；依次連接的單片機(jī)、外部計(jì)數(shù)器芯片、舵機(jī)和節(jié)氣門構(gòu)成了電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車牽引力控制系統(tǒng)，其特征是所述的單片機(jī)采用 STC89C52單片機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車牽引力控制系統(tǒng)，其特征是所述的傳感器采用歐姆龍 EE-SX670-4型光電傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車牽引力控制系統(tǒng)，其特征是所述的編碼器采用 EPC-755A增量型光電編碼器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車牽引力控制系統(tǒng)，其特征是所述的外部計(jì)數(shù)芯片采用 8253芯片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車牽引力控制系統(tǒng)，其特征是所述的舵機(jī)采用 FUTABA-S3003舵機(jī)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車牽引力控制系統(tǒng)，其特征是所述的串口通信芯片采用 MAX232芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種汽車牽引力控制系統(tǒng)。以STC公司的89C52單片機(jī)為核心，周圍輔以電源模塊，RS-232與PC機(jī)進(jìn)行通信、光電傳感器檢測(cè)車輪速度、舵機(jī)控制節(jié)氣門開度、光電編碼器反饋節(jié)氣門開度。從而實(shí)現(xiàn)了汽車在驅(qū)動(dòng)起步或加速時(shí)能夠自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)車輪的驅(qū)動(dòng)力矩，使驅(qū)動(dòng)輪不致過度滑轉(zhuǎn)，以提高汽車的驅(qū)動(dòng)性能和行駛穩(wěn)定安全性能。
文檔編號(hào)G05B19/042GK201494437SQ20092004838
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月6日
發(fā)明者李黎, 蒲新征, 黃培 申請(qǐng)人:徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院