(4) 数据采集模块本系统采集的数据主要有三种类型: 开关量、模拟量、频率量。开关量主要是指点火信号和驾驶员的挂档信号等, 通过单片机的I/O 口采集。
XC878CM 单片机片内集成一个带有8 路模拟输入选择的高性能10 bit 模数转换器, 可方便地用于模拟量的采集。XC878CM 内含的CCU6 模块可配置工作在捕获模式, 用于采集车速传感器发送来的频率量信号。由于汽车环境干扰较大, 信号采集电路需添加滤波、电压调理等电路。此外, 对于频率量采集, 由于接收的是脉冲信号, 还需要使用施密特触发器进行脉冲信号的整形。
2.2 电机驱动电路设计
离合器执行机构采用12 V 直流电机驱动, 单片机采用脉宽调制PWM 技术控制电机转速。PWM 调速方法以控制简单、动态响应效果好、调速范围宽等优点成为应用十分广泛的调速方法。
对直流电机转动方向的控制需要通过搭建H桥电路实现, 由于自行搭建的H 桥电路及栅极驱动电路往往在可靠性方面很难保证。因此,本文选择了集成的电机驱动芯片BTS7810K 来驱动离合器执行电机。芯片BTS7810K 是一款全桥电机驱动芯片, 其内部集成了H 桥电机驱动电路及栅极驱动电路, 其工作频率高达1 kHz 以上,可方便可靠地实现对直流电机的控制。BTS7810K 正常工作模式的输入输出特性如表1 所示。
表1 BTS7810K 输入输出特性
电机驱动电路如图2 所示, 单片机使用一个I/O 口输出控制电机转向, 一路PWM 输出控制电机转速。两路控制信号通过一个与门和两个非门组成的接口电路连接到驱动芯片的输入端IH1、IH2。这样做是为了保证两个输入端不同时为高电平, 防止桥臂直通问题的出现,提高系统的安全性和可靠性。
图2 电机驱动电路
2.3 CAN 节点接口设计
CAN 总线是德国Bosch 公司20 世纪90 年代初为解决现代汽车中众多控制与测试仪器之间的信息交换而开发的一种串行通信协议网络[ 3]。它具有传输速率高、可靠性强和实时性好等特点, 正好符合ACS 与发动机协调控制的通信需要。对发动机和离合器进行综合控制,充分利用发动机电子控制系统控制发动机转速及时、准确的特点, 使之与离合器相互协调配合, 将有利于离合器取得更好的控制效果, 进而提高换挡品质。