NXP P89LPC901單片機汽車(chē)起動(dòng)保護控制器設計
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1引言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/197911.htm汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的起動(dòng)是通過(guò)起動(dòng)機驅動(dòng)發(fā)動(dòng)機飛輪旋轉實(shí)現的。由蓄電池驅動(dòng)的起動(dòng)機驅動(dòng)齒輪產(chǎn)生機械運動(dòng)；傳動(dòng)機構將驅動(dòng)齒輪嚙合入飛輪齒圈，同時(shí)能在發(fā)動(dòng)機起動(dòng)后自動(dòng)脫開(kāi)；起動(dòng)機直流電動(dòng)機的通斷由電磁開(kāi)關(guān)控制。汽車(chē)起動(dòng)機屬于汽車(chē)中的貴重部件，輕易不會(huì )損壞。但是，為了延長(cháng)起動(dòng)機的使用壽命，須有恰當的使用方法。由于誤操作等原因，在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機起動(dòng)時(shí)，若發(fā)動(dòng)機起動(dòng)后起動(dòng)機不能及時(shí)斷電．將燒毀起動(dòng)機或損壞飛輪齒環(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)機的過(guò)程中，起動(dòng)機要從蓄電池引人300～400 Ah的電量，為了防止蓄電池出現過(guò)流或損壞現象，起動(dòng)時(shí)間一般不應超過(guò)5 s；冬季容易出現起動(dòng)困難的現象，多次起動(dòng)時(shí)每次起動(dòng)時(shí)間不宜過(guò)長(cháng)，每次起動(dòng)應留有適當間隔。
為了實(shí)現發(fā)動(dòng)機的正常起動(dòng)和安全保護，需從汽車(chē)電氣控制系統予以考慮。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的起動(dòng)電路系統中，汽車(chē)起動(dòng)機的供電電源來(lái)自電瓶，發(fā)動(dòng)機起動(dòng)時(shí)起動(dòng)機線(xiàn)圈電流非常大，達上百安培。為了保證汽車(chē)發(fā)動(dòng)機能正常起動(dòng)，通常在發(fā)動(dòng)機起動(dòng)時(shí)，要求切斷汽車(chē)燈光等車(chē)身電器電源，只保證為汽車(chē)起動(dòng)機提供電源。為了防止汽車(chē)起動(dòng)時(shí)出現安全事故，只有當汽車(chē)變速器檔位處于空檔狀態(tài)下，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機才能點(diǎn)火啟動(dòng)，否則因起動(dòng)機瞬間的強力轉動(dòng)，將使汽車(chē)位移，前方一旦有障礙物，將會(huì )損壞汽車(chē)或危害人身安全。為了保護起動(dòng)機，每次起動(dòng)不得超過(guò)一定的時(shí)間，若汽車(chē)起動(dòng)機帶負荷連續運轉時(shí)間超過(guò)5～8 s，發(fā)動(dòng)機起動(dòng)后起動(dòng)開(kāi)關(guān)不斷開(kāi)，起動(dòng)機繼續工作，則飛輪齒輪會(huì )帶動(dòng)起動(dòng)機驅動(dòng)齒輪高速旋轉，加速損壞起動(dòng)機單向離合器。若發(fā)動(dòng)機起動(dòng)后，又誤將起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通，則起動(dòng)機驅動(dòng)齒輪將與高速旋轉的飛輪相碰撞而損壞起動(dòng)機，因此，在發(fā)動(dòng)機起動(dòng)狀況下不可再次起動(dòng)。在此，介紹了一種基于NXP P89LPC901單片機的汽車(chē)起動(dòng)保護控制器。該控制器對汽車(chē)發(fā)動(dòng)機起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了檢測控制，通過(guò)采用逐個(gè)關(guān)閉或打開(kāi)負載電源系統，解決了起動(dòng)電流大對汽車(chē)電源的沖擊影響，通過(guò)對發(fā)動(dòng)機起動(dòng)過(guò)程中變速箱檔位、發(fā)動(dòng)機轉速的檢測，實(shí)現對汽車(chē)起動(dòng)機的保護。
2起動(dòng)保護器工作過(guò)程及功能
2.1工作過(guò)程
圖1給出汽車(chē)起動(dòng)保護器原理框圖。其工作過(guò)程是：起動(dòng)保護控制器對起動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測，當起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，若變速箱檔位開(kāi)關(guān)處于空檔位置，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機未在工作狀態(tài)時(shí)，接通車(chē)身電器電源繼電器，切斷車(chē)身電器負載電源，延時(shí)0.5 s后，接通起動(dòng)控制繼電器，起動(dòng)機通電起動(dòng)。當起動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)或者發(fā)動(dòng)機轉速達到300 r／min后，控制器釋放起動(dòng)控制繼電器，起動(dòng)機斷電停止工作，延時(shí)0.5 s后。釋放車(chē)身電器電源繼電器，接通車(chē)身電器負載電源，起動(dòng)完成。
2.2.1正常起動(dòng)
根據汽車(chē)起動(dòng)保護器的功能及工作過(guò)程要求，應用NXPP90LPC901單片機的汽車(chē)起動(dòng)保護器電路由電源電路、單片機電路、開(kāi)關(guān)信號輸入電路、發(fā)動(dòng)機轉速輸入電路，電源繼電器及起動(dòng)繼電器控制電路等組成(見(jiàn)圖3)。P89LPC901采用內部復位電路和片內RC振蕩器(7.373 MHz)，可以提供6個(gè)可編程I／O接口，分別用于輸入檢測和輸出控制。
發(fā)動(dòng)機轉速傳感器輸出的是正弦信號，其電壓幅值范圍為3～6 V。發(fā)動(dòng)機輸出信號為173個(gè)脈沖／轉。當發(fā)動(dòng)機轉速大于300 r／min后，完成起動(dòng)時(shí)。發(fā)動(dòng)機轉速傳感器輸出的正弦信號經(jīng)比較器LM2903轉換為方波信號接人單片機的P12引腳，即P89LPC901的計數器輸入引腳，當發(fā)動(dòng)機轉速傳感器輸出的信號大于2 V時(shí)為高電平；低于2 V時(shí)為低電平。
設計的汽車(chē)起動(dòng)保護控制器電路考慮了汽車(chē)的環(huán)境和可靠性。采用NXP 89LPC901單片機控制，具有控制電路設計簡(jiǎn)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(chē)上裝車(chē)五萬(wàn)余輛，使用證明，工作穩定可靠，運行良好。
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