自动变速器电控系统的硬件电路课程设计

目录

一、课程设计目的 (2)

二、课程设计任务 (3)

三、系统总体的设计方案 (4)

四、电路结构框图、元器件清单 (5)

1、车速传感器介绍 (5)

2、发动机转速传感器的介绍 (8)

3、节气门传感器 (10)

4、冷却水温度传感器 (13)

5、MCS-51单片机芯片的介绍 (16)

6、电磁阀介绍 (24)

五、软件流程图 (28)

主要参考资料 (29)

一、课程设计的目的

课程设计是培养和锻炼学生在学习完本门课后综合应用所学理论知识解决实际工程设计和应用问题的能力的重要教学环节，它具有动手、动脑和理论联系实际的特点，是培养在校工科大学生理论联系实际、敢于动手、善于动手和独立自主解决设计实践中遇到的各种问题能力的一种较好方法。

汽车电子控制课程设计是学完《汽车电子控制》课程之后，让学生综合运用单片机、微机原理及应用等知识，进行汽车电子控制系统的设计，以加深对汽车电子控制基本知识的理解，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力，初步培养研制使用汽车电子控制的能力。

通过设计过程，要求学生熟悉和掌握汽车电子控制系统设计的方法、设计步骤，使学生得到汽车电子控制系统设计和应用方面的初步训练。让学生独立或集体讨论设计题目的总体设计方案、硬件和软件的设计及调试、编写设计报告等问题，真正做到理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力，实现由学习知识到应用知识的过渡。

二、设计任务

选择适当的单片机作为系统的CPU，选择适当的传感器来获取车速信号，发动机信号，节气门信号和冷却水信号，选择适当的换挡电磁阀作为驱动器，设计出自动变速器电控系统的硬件电路。

三、系统的总体设计方案

1、选择车速传感器、发动机转速传感器、节气门开度传感器、冷却水温度传感器来采集信号。将测定的物理量转变为电信号，并把信号输送到单片机。

2、选择了51单片机作为系统的CPU，将来自传感器的电信号转变成运算处理所需要的信号，即模数转换。按照芯片中的程序运算处理，输出运算结果电信号，驱动电磁阀。ECU将汽车在不同使用要求下的最佳换挡规律以自动换档图的形式储存在存储器中。ECU根据传感器传送来的信号与自动换挡规律比较，如果达到相应的换挡车速，电子控制单元ECU将向换挡阀发出信号，由电磁阀的动作决定压力油通往各换挡阀元件的流向，直至作用于自动变速器中相应的换挡离合器、制动器等执行件上，以最终实现档位的自动变换。

3、电磁阀作为电子控制系统的执行元件也是液压控制系统的信号发生原件.换挡电磁阀的动作可控制液压系统中换挡阀的油路接通位置，以使相应的换挡离合器、制动器等执行元件工作，从而实现自动换挡、调节主油路压力及液力变矩器的锁止功能。

四、电路结构框图、元器件清单

1、车速传感器

车速传感器类型：常用的传感器有电磁式、霍尔式、光电式。我们用的是光电式的车速传感器。

光电式车速传感器：光电式车速传感器是固态的光电半导体传感器，它由带孔的转盘两个光导体纤维，一个发光二极管，一个作为光传感器的光电三极管组成。

一个以光电三极管为基础的放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率的信号，光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)。发光二极管透过转盘上的孔照到光电二极管上实现光的传递与接收。转盘上间断的孔可以开闭照射到光电三极管上的光源，进而触发光电三极管和放大器，使之像开关一样地打开或关闭输出信号。

从示波器上观察光电式车速传感器输出波形的方法与霍尔式车速传感器完全一样，只是光电传感器有一个弱点即它们对油或赃物在光通过转盘传递的干涉十分敏感，所以光电传感器的功能元件通常被设计成密封得十分好，但损坏的分电器或密封垫容器在使用中会使油或赃物进入敏感区域，这会引起行驶性能问题并产生故障码。

光电式速度传感器工作原理

光电式速度传感器由光学系统及大面积梳状硅光电池组合构成。将传感器安装在汽车上，镜头对准灯光照射的地面（晴朗天气可

以不用灯光照射），如图所示。

汽车行驶时，地面杂乱花纹通过光学系统，在光电器件上成像，并扫描梳状硅光电池，经广电装换和空间滤波等处理后，广电传感器输出周期性的饿随机窄带信号，该信号的基波频率正比于汽车行驶速度，并且每一周期严格对应地面上走过的一段距离，经过带通跟踪滤波器和整形等预处理后，即可得到随车速变化的脉冲信号。

光电式速度传感器特点。

1.精确度高、密封性好、抗震动性好、检修方便、造价高、信号处

理复杂

2.特性曲线

2）结构电路

3）车速信号调理电路图

2、发动机转速传感器

这种传感器用于柴油机上，目的是检测发动机的转速，传感器的结构如图1，在永久磁铁的周围绕有线圈，即采用的是电磁式工作原理，当铁材齿轮在永磁铁附近旋转时，通过线圈的磁力线发生变化，在线圈中就会产生图2所示的感应电压。

图1 转速传感器的结构图2 传感器的输出波形

1-永磁铁 2-线圈 3-M14*1.25螺纹 4-齿轮

柴油机用转速传感器就装在喷油泵的飞锤齿轮处，当柴油发动机的喷油泵工作时，传感器的齿轮旋转，因此在信号线圈中就会产生交流电压。交流电压的频率与发动机的转速成正比。把此交流电压作为输入信号，经转速表内的IC电路放大、整形后就可以使转速表指示出发动机的转速。

图3 转速表电路方框图

图3所示的是转速表电路的方框图，当齿轮转动时，对每一个齿，就会产生图4（a）所示的一个周期的电压，此电压经放大、整形电路之后，就变为图4（b）所示的矩形波。然后再通过单稳态电路变换，使脉宽为一定值，经电流放大器放大后就可以输入到转速表中。又因输出的脉冲数是根据发动机的转速变化的，所以转速表就能按照脉冲电流的平均值来指示发动机的转速。

图4 转速表电路中有关部位的波形