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基于单片机的汽车电动离合器-单片机论文

摘要:介绍通过单片机自动控制汽车中重要的部件—离合器，实现电动离合。根据目前手动档汽车离合器使用现状，设计
了一种可行的控制方案，并给出了具体的实现结果。
    关扭词:离合器;单片机;自动控制
  
              Electromotional Clutch of Car Based on Single Chip
                                          LONG Xia, HU Gui-chi
                    (Institute of Intelligent Mechanism, Academy of Sciences of China, Hefei 230026, China)
    Abstract: This article introduces the auto control of clutch, the most important part of car, to achieve electro-motional separation and
combination by using single-chip. According to the present state of manual car clutch, we devise a feasible control scheme and produce ape-
chic results.
    Key words: clutch; single chip; auto control
1硬件设计
    目前所有的汽车换挡都需要用左脚去踏离合器踏
板，在本设计中将踏板的功能集成在换挡手柄上，不再
需要专门用左脚去踏踏板，只要按动换挡手柄上的按
钮就可以轻松换挡。本设计是通过单片机来控制离合
器的分合速度。在普通的汽车中换挡对离合器的影响
是相当大的，经常容易造成离合器机械性损伤。本设
计中，传感器随时采集汽车车速，电机转速等信号，当
需要提速、加油或者刹车时，单片机会根据内置程序
对控制离合器的电机发出指令来驱动电机从而实现离
合器的平稳分合。当然在程序中根据以前的多次实验
和长期经验加人了一些非常有效的数据，可以使离合
器分合非常平稳，换挡也简单化。原理框图如图10
图1
1.1微处理器
    选择PHILIPS公司的采用先进CMOS工艺制造的
8位51内核单片机P89C51 RA2BA，它具有8KB并行
可编程的非易失性Flash程序存储器，同时有512B的
RAM，工作温度可达70 `jC，拥有4组8位v0口、3个
16位定时/计数器、4个中断优先级和7个中断源，同
时具有可编程计数器阵列(PCA)，具有ISP功能，完全
能满足设计的需要。
1.2外部采集信号
    本设计中，需要采集的信号包括汽车车速、发动
机转速等汽车自身参数，还包括改进的换挡手柄上的
按钮信号、刹车信号和驱动离合器的电机上的光电限
位信号等。车速和发动机转速是实时采集的，根据经
验，不同的车速和转速对离合器的分合有很大影响，甚
至是致命的影响。车速和转速的采集利用单片机的两
个中断和定时器，在一定时间范围内利用中断采集车
速和转速。刹车信号也必须采集，我们知道刹车时离
合器必须快速分离，当单片机捕捉到刹车信号时，根据
平时的实验数据快速分离离合器，而且不对离合器产
生机械性冲击。最后采集的是驱动离合器分合的电机
上安装的四个光电限位开关。由于驱动离合器分合只
要驱动电机正反转一定角度就可以，而不要完成全转
动，这样设计可以达到低油耗的效果。电机只需要完
成正反加起来90“转动就可以使离合器安全分合，为
了不让电机做无用功，我们在电机盘座上安装了四个
光电限位开关，实际中只需要两个就够了。当电机转
动到前限位，MCU控制程序使电机马上反转，而转动
到后限位时，控制程序又使电机马上正转，从而可靠地
控制了离合器的分合。

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