P89LPC901單片機(jī)汽車起動(dòng)保護(hù)控制器設(shè)計(jì)
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1引言
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是通過起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。由蓄電池驅(qū)動(dòng)的起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合入飛輪齒圈，同時(shí)能在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后自動(dòng)脫開；起動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)的通斷由電磁開關(guān)控制。汽車起動(dòng)機(jī)屬于汽車中的貴重部件，輕易不會(huì)損壞。但是，為了延長起動(dòng)機(jī)的使用壽命，須有恰當(dāng)?shù)氖褂梅椒āＳ捎谡`操作等原因，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，若發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后起動(dòng)機(jī)不能及時(shí)斷電．將燒毀起動(dòng)機(jī)或損壞飛輪齒環(huán)；若起動(dòng)時(shí)變速器不在空檔，則會(huì)引發(fā)交通事故和人身安全。在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中，起動(dòng)機(jī)要從蓄電池引人300～400 Ah的電量，為了防止蓄電池出現(xiàn)過流或損壞現(xiàn)象，起動(dòng)時(shí)間一般不應(yīng)超過5 s；冬季容易出現(xiàn)起動(dòng)困難的現(xiàn)象，多次起動(dòng)時(shí)每次起動(dòng)時(shí)間不宜過長，每次起動(dòng)應(yīng)留有適當(dāng)間隔。
為了實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常起動(dòng)和安全保護(hù)，需從汽車電氣控制系統(tǒng)予以考慮。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電路系統(tǒng)中，汽車起動(dòng)機(jī)的供電電源來自電瓶，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)起動(dòng)機(jī)線圈電流非常大，達(dá)上百安培。為了保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)能正常起動(dòng)，通常在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，要求切斷汽車燈光等車身電器電源，只保證為汽車起動(dòng)機(jī)提供電源。為了防止汽車起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)安全事故，只有當(dāng)汽車變速器檔位處于空檔狀態(tài)下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)才能點(diǎn)火啟動(dòng)，否則因起動(dòng)機(jī)瞬間的強(qiáng)力轉(zhuǎn)動(dòng)，將使汽車位移，前方一旦有障礙物，將會(huì)損壞汽車或危害人身安全。為了保護(hù)起動(dòng)機(jī)，每次起動(dòng)不得超過一定的時(shí)間，若汽車起動(dòng)機(jī)帶負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間超過5～8 s，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后起動(dòng)開關(guān)不斷開，起動(dòng)機(jī)繼續(xù)工作，則飛輪齒輪會(huì)帶動(dòng)起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪高速旋轉(zhuǎn)，加速損壞起動(dòng)機(jī)單向離合器。若發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，又誤將起動(dòng)開關(guān)接通，則起動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪將與高速旋轉(zhuǎn)的飛輪相碰撞而損壞起動(dòng)機(jī)，因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)狀況下不可再次起動(dòng)。在此，介紹了一種基于NXP P89LPC901單片機(jī)的汽車起動(dòng)保護(hù)控制器。該控制器對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程進(jìn)行了檢測(cè)控制，通過采用逐個(gè)關(guān)閉或打開負(fù)載電源系統(tǒng)，解決了起動(dòng)電流大對(duì)汽車電源的沖擊影響，通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中變速箱檔位、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車起動(dòng)機(jī)的保護(hù)。
2起動(dòng)保護(hù)器工作過程及功能
2.1工作過程
圖1給出汽車起動(dòng)保護(hù)器原理框圖。其工作過程是：起動(dòng)保護(hù)控制器對(duì)起動(dòng)開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)起動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，若變速箱檔位開關(guān)處于空檔位置，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)未在工作狀態(tài)時(shí)，接通車身電器電源繼電器，切斷車身電器負(fù)載電源，延時(shí)0.5 s后，接通起動(dòng)控制繼電器，起動(dòng)機(jī)通電起動(dòng)。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)斷開或者發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到300 r／min后，控制器釋放起動(dòng)控制繼電器，起動(dòng)機(jī)斷電停止工作，延時(shí)0.5 s后。釋放車身電器電源繼電器，接通車身電器負(fù)載電源，起動(dòng)完成。
2.2.1正常起動(dòng)
根據(jù)汽車起動(dòng)保護(hù)器的功能及工作過程要求，應(yīng)用NXPP90LPC901單片機(jī)的汽車起動(dòng)保護(hù)器電路由電源電路、單片機(jī)電路、開關(guān)信號(hào)輸入電路、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸入電路，電源繼電器及起動(dòng)繼電器控制電路等組成(見圖3)。P89LPC901采用內(nèi)部復(fù)位電路和片內(nèi)RC振蕩器(7.373 MHz)，可以提供6個(gè)可編程I／O接口，分別用于輸入檢測(cè)和輸出控制。
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出的是正弦信號(hào)，其電壓幅值范圍為3～6 V。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出信號(hào)為173個(gè)脈沖／轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于300 r／min后，完成起動(dòng)時(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出的正弦信號(hào)經(jīng)比較器LM2903轉(zhuǎn)換為方波信號(hào)接人單片機(jī)的P12引腳，即P89LPC901的計(jì)數(shù)器輸入引腳，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號(hào)大于2 V時(shí)為高電平；低于2 V時(shí)為低電平。
設(shè)計(jì)的汽車起動(dòng)保護(hù)控制器電路考慮了汽車的環(huán)境和可靠性。采用NXP 89LPC901單片機(jī)控制，具有控制電路設(shè)計(jì)簡單，控制靈活、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在宇通客車上裝車五萬余輛，使用證明，工作穩(wěn)定可靠，運(yùn)行良好。
評(píng)論