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車輛底盤集中潤滑系統(tǒng)智能控制器的設計

2008-04-01
作者:鄭榮良,,曹會新

  摘 要: 針對底盤潤滑系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制器的缺點,,提出了智能控制器" title="智能控制器">智能控制器的設計。該智能控制器能實現對底盤定時定量潤滑,電機休止時間,、工作時間可由用戶根據車型和車況設定。通過使用鐵電存儲器" title="鐵電存儲器">鐵電存儲器,系統(tǒng)具有存儲功能,存儲時間可達100年,,大大提高了潤滑系統(tǒng)的可靠性。介紹了該控制器的硬件設計和軟件設計,。
  關鍵詞: 智能控制器 潤滑系統(tǒng) 汽車底盤 鐵電存儲器


  眾所周知,,汽車上運動部件的潤滑是決定汽車運行工況和部件使用壽命的一個極其重要的因素,。如果運動部件得不到及時和適當的潤滑就會被磨損壞,導致汽車無法正常工作,;而潤滑供油過量也會產生附加熱量,,造成污染和浪費。實驗證明,,周期定量供油,,既可得到很好的潤滑又不會產生污染和浪費。傳統(tǒng)的手動潤滑無法滿足這個要求,,因此設計了單片機集中潤滑系統(tǒng),。
1 智能控制器優(yōu)點
  集中潤滑系統(tǒng)由控制器、潤滑泵,、分油器,、軟管,、電源接線等組成[1~3],。本文完成的是系統(tǒng)控制器部分設計。目前市場上的控制器有兩種,,一種是由分列元件組成的控制器,,其缺點是:(1)潤滑工作時間和休止時間固定,用戶不能根據車輛的工作環(huán)境和狀態(tài)調節(jié)供油量,。(2)采用電容記憶,,數據記憶時間短暫且容易丟失;另一種是由單片機構成的智能控制器,,其優(yōu)點是:(1)系統(tǒng)潤滑的工作時間和休止時間可調,,用戶可根據汽車的不同潤滑要求自主設定。(2)采用鐵電存儲器,,數據存儲記憶時間長,,且掉電后不丟失。
2 硬件設計
  硬件框圖如圖1所示,,它由CPU,、鍵盤、顯示器,、報警器,、晶振、存儲器,、電源,、繼電器、壓力開關" title="壓力開關">壓力開關等九部分組成,。


2.1單片機
  核心器件單片機選用PHILIPS公司的P87LPC768[4],,它是一種80C51改進型CPU,有WDT(看門狗)、I2C總線,、LED驅動輸出,、模擬比較器、8位A/D轉換器,、PWM(脈沖寬度調制器),、上電復位檢測、欠壓復位檢測等功能,20引腳封裝,可以在寬范圍的性能要求下實現高集成度,、低成本的解決方案,指令執(zhí)行速度為標準80C51 MCU的兩倍,。單片機本身的可靠性即電磁兼容特性很好,而且繼承了PHILIPS半導體的低功耗特性,,工作溫度范圍為-40°~85℃(工業(yè)級),。P87LPC768在系統(tǒng)中的應用如圖2所示。


  其中:
  (1)P0.1~P0.4接鍵盤電路,,采用獨立結構鍵盤,。四個按鍵分別為設置鍵、計數增加鍵,、位選擇鍵和運行鍵,,用來設定潤滑工作時間和休止時間。
  (2)P1.1(RXD)和P1.0(TXD)是顯示數據串行輸出端和時鐘輸出端,。P0.7是74LS164的選擇位,。顯示電路" title="顯示電路">顯示電路包括四片74LS164D(8位串入并出的移位寄存器),作為顯示接口驅動三個數碼管和四個發(fā)光管,。三個數碼管用于顯示鍵盤設置的時間的個位,、十位、百位,,四個發(fā)光管用于顯示系統(tǒng)狀態(tài):休息,、工作、設置和運行,。
  (3)P0.0接報警指示燈,,P0.5接蜂鳴器控制電路,在系統(tǒng)出現故障時發(fā)出聲光報警,。
  (4)P1.7接壓力信號電路,信號來自外部壓力開關,,當管路里面壓力低時壓力開關斷開,當壓力高時壓力開關閉合,。
  (5)P1.6接電機控制,,通過三極管導通或截止來控制繼電器。
  (6)P1.4~P1.2口連接鐵電存儲器FM24CL04,,使用I2C串行總線與主機通信,。FM24CL04用來存儲鍵盤設定的潤滑工作時間和休止時間,,并且可以記憶剩余時間。
  (7)VDD接+5V電源,。該+5V電源是通過電壓轉換芯片MC34063將車載12V電源進行轉換而得來,。
2.2 FM24CL04鐵電存儲器
  FM24CL04是Ramtron 公司推出的的低功耗4KB新型非易失性存儲器,串行方式工作,,8引腳SOIC封裝,,工作電壓范圍為2.7~3.3V,與工業(yè)標準的串行EEPROM兼容,,但是工作電流只有75μA,,比EEPROM低13倍,而編程速度遠遠比EEPROM快,,極大延長了電池壽命,,縮短了編程時間。它的寫入周期可高達100億次,,數據可保存10年,。
  FM24CL04 用來存儲鍵盤設定的工作時間和休止時間以及當前剩余的工作時間和休止時間,中途停機則CPU將數據自動保存,,下次啟動時存儲器中數據為掉電前數據,,對休止時間進行累計,,以免因休止時間過長而造成潤滑不足,。鐵電存儲器的應用電路如圖3所示。


2.3 鍵盤和顯示電路
  顯示電路主要由四片74LS164D驅動三個8段LED顯示器和四個發(fā)光二極管,。74CL164D的A,、B兩腳短接作為串行數據輸入端,串行輸入信號來自CPU的RXD端,,CPU 的TXD腳輸出時鐘脈沖,,四片74LS164D以前一片并行輸出最高位Q8連至后一片的A、B腳的方式串聯連接,,且共用一個時鐘,。顯示電路如圖4所示。


  鍵盤采用獨立結構,,電路如圖5所示,。鍵盤操作方法如下:(1)按下設置鍵S1,發(fā)光管D1亮,,表示系統(tǒng)正處于設置狀態(tài),,同時若發(fā)光管D2亮表示設置的是休止時間,若發(fā)光管D3亮,,表示設置的是工作時間,。設置好休止時間(或者工作時間)后,,按下運行鍵S4表示確定。再按一次設置鍵S1,,則設置工作時間(或者休止時間),,然后按S4鍵確定。(2)選擇鍵S3可以選擇設置的是LED數碼管的個位,、十位,、百位。連續(xù)按此鍵,,三個數碼管逐次點亮,。
  (3)選擇好數碼管的某位,連續(xù)按下增加鍵S2,,數碼管循環(huán)顯示0~9,。
  (4)設置好時間,按下運行鍵S4,,發(fā)光管D4點亮,,表示系統(tǒng)開始進入運行狀態(tài)。在系統(tǒng)運行中,,任何時間按下設置鍵,,系統(tǒng)將停止運行而進入設置狀態(tài)。
2.4 硬件抗干擾設計[5]
  抗干擾設計的基本原則是:抑制干擾源,,切斷干擾傳播路徑,,提高敏感器件的抗干擾性能。本系統(tǒng)采用的抗干擾措施有:
  (1)繼電器線圈增加續(xù)流二極管,,消除斷開線圈時產生的反電動勢干擾,。
  (2)單片機的I/O口與噪聲源間加光耦隔離。
  (3)把干擾源(電機,、繼電器)遠離敏感元件(單片機),。
  (4)對單片機使用電源監(jiān)控及看門狗電路,可大幅提高整個電路的抗干擾性能,。

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3 軟件設計
  智能控制器程序采用匯編語言編寫,,主程序流程圖如圖6所示。
  工作過程說明:控制器設置的兩次休止時間間隔最長為999分鐘,,工作時間最長為999秒,。存儲器中休止時間每分鐘自動減1,工作時間每秒鐘自動減1,。系統(tǒng)的主要功能控制是由T0中斷服務程序確定,,如圖7所示。潤滑前后都需檢測油路壓力是否正常,,不正常則蜂鳴器報警,,提醒駕駛員排除障礙,。障礙排除后,重新上電,,系統(tǒng)開始工作,。


4 道路試驗結果
  按照本文的設計方法已經制造出控制器樣機,并將樣機安裝到桑塔納汽車上進行了為期三個月的道路試驗,。通過試驗,,對不滿足要求的軟件和硬件進行了改進,最終樣機試驗達到了預期的效果:在汽車連續(xù)行駛的過程中,,控制器控制潤滑準確可靠,,通過顯示器,系統(tǒng)休止剩余時間和工作時間一目了然,。當汽車停止后,,剩余的休止時間保存在存儲器中,汽車再次啟動后,,顯示器中顯示的是存儲器中剩余休止時間,,并開始累計計時。
  試驗表明,,底盤集中潤滑系統(tǒng)的智能控制器運行準確,,能實現預期的設計要求,大大提高了車輛部件的使用壽命和行車安全,,而且控制簡單靈活,,適用范圍廣,比以往舊的控制器有很大的優(yōu)越性,,因此智能控制器在汽車底盤潤滑系統(tǒng)的應用中必將取代傳統(tǒng)的控制器,。
參考文獻
1 臧鐵鋼,樓佩煌,,吳洪濤.新型車載底盤自動集中潤滑系統(tǒng)的研制[J].江蘇大學學報(自然科學版),2004;25(6): 496~499
2 張桂榮.汽車底盤全自動集中加脂潤滑系統(tǒng)[J].汽車技術,,1997,;(11):48~50
3 De Silva C W. Intelligent control. Fuzzy Logic Application[M], NewYork:CRC,1995
4 Lee C C. Fuzzy logic in control systems: Fuzzy logic controller[J].IEEE Trans Man Cyber,1990;20(2):404~434
5 周航慈,周立功,饒運濤.PHILIPS 51LPC系列單片機原理及應用設計[M]. 北京:北京航空航天大學出版社" title="北京航空航天大學出版社">北京航空航天大學出版社,,2000
6 王幸之,,王 雷,翟 成.單片機應用系統(tǒng)抗干擾技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,,2000

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