基于CAN總線的客車輕便換檔系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1 引 言

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通曰益繁忙，交通安全問題越來越受到人們的重視。在車輛行駛過程中，駕駛員必須根據(jù)道路、交通條件的變化，及時(shí)對(duì)車輛行駛方向和行駛速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使汽車獲得良好的行駛性能和燃油經(jīng)濟(jì)性能。頻繁換檔使駕駛員容易疲勞，注意力分散，致使交通事故增加。本文介紹了一種基于CAN總線的客車輕便換檔系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，利用機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了客車換檔的轎車化。系統(tǒng)主要是結(jié)合客車的換擋系統(tǒng)進(jìn)行的開發(fā)設(shè)計(jì)，包括前后兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，前置節(jié)點(diǎn)為手柄控制發(fā)令節(jié)點(diǎn)，后置節(jié)點(diǎn)為執(zhí)行控制節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)總體框架圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及控制原理

　　為使系統(tǒng)達(dá)到反應(yīng)靈敏、可靠性高的設(shè)計(jì)要求，前后節(jié)點(diǎn)的控制單元均采用Philips公司生產(chǎn)的P87C591單片機(jī)，他成功包括了Philips半導(dǎo)體 SJAl000 CAN控制器的PelICAN功能，符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。主控系統(tǒng)CAN通信部分電路圖如圖2所示[1]：

　　系統(tǒng)中擋位、車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集由霍爾元件A3144EU來完成，信號(hào)經(jīng)過放大后，通過光電耦合器TLP521隔離，被送到CPU中。CPU經(jīng)過邏輯運(yùn)算后，將輸出信號(hào)經(jīng)過光電耦合器隔離后，送至大功率的場(chǎng)效應(yīng)管，由場(chǎng)效應(yīng)管來驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作，以控制氣缸動(dòng)作來完成相應(yīng)檔位的變換。

　　系統(tǒng)的主要控制過程為：前置節(jié)點(diǎn)根據(jù)手柄位置的不同以及離合開關(guān)的開合實(shí)時(shí)采集信號(hào)并經(jīng)過邏輯判斷處理成檔位命令，通過CAN總線傳輸?shù)胶笾霉?jié)點(diǎn)，后置節(jié)點(diǎn)接到檔位命令后，結(jié)合車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及當(dāng)前擋位對(duì)換檔時(shí)機(jī)進(jìn)行判斷，然后向執(zhí)行器發(fā)出動(dòng)作指令。執(zhí)行器按指令要求使相應(yīng)的電磁閥開始動(dòng)作，從而控制對(duì)應(yīng)氣缸動(dòng)作，來實(shí)現(xiàn)擋位的變換。在擋位轉(zhuǎn)換完成后，還要對(duì)反饋信號(hào)處理，確定換擋動(dòng)作完成后，再做出下一步的操作。車型有5個(gè)上擋位和一個(gè)倒擋位，采用電控氣操作方式，其具體擋位與電磁閥位置如圖3所示。

　　如圖3所示，當(dāng)閥1通氣、閥2斷氣時(shí)，活塞被推到氣缸右端，通過活塞桿把撥叉推到預(yù)定位置，將此位置定義為KA層；當(dāng)閥1斷氣、閥2通氣時(shí)，定義為KC 層；當(dāng)兩個(gè)閥都斷氣，由于變速箱內(nèi)回位彈簧的作用，將會(huì)自動(dòng)定位到中間層，定義為KB層。層位選定后，再通過相應(yīng)位置上兩個(gè)上檔氣閥的作用以實(shí)現(xiàn)不同方向的上下檔動(dòng)作，從而完成預(yù)定的選檔和換檔動(dòng)作。

　　2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　實(shí)際應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與可靠性要求較高，在軟件設(shè)計(jì)中采用了多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ的編程方法，即將應(yīng)用程序分解為若干個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，再另外創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)控進(jìn)程，監(jiān)視各個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行情況，這樣就保證系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和可靠性[2]。

　　系統(tǒng)采用Keil C51編譯器，結(jié)合所用單片機(jī)P89C591的技術(shù)特點(diǎn)，移植一個(gè)支持P89C591的μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的工作內(nèi)容包括：

　　(1) 在OS_CPU.H中用#define設(shè)置一個(gè)常量值用于控制任務(wù)堆棧的增長方向。

　　(2) 在OS_CPU.H中聲明10個(gè)數(shù)據(jù)類型。

　　(3) 在OS_CPU.H中用#define定義3個(gè)宏。

　　(4) 在OS_CPU.C中編寫6個(gè)簡單的C語言函數(shù)，即初始化任務(wù)堆棧、任務(wù)創(chuàng)建鉤掛函數(shù)、任務(wù)刪除鉤掛函數(shù)、任務(wù)切換鉤掛函數(shù)、統(tǒng)計(jì)任務(wù)鉤掛函數(shù)和定時(shí)鉤掛函數(shù)。