自动变速器电控系统实训台故障设置电路设计

李延廷+张永新

摘要：介绍了汽车自动变速器电控系统的组成与工作原理、实训台上的故障点，利用单片机技术设计了实训台故障设置电路，并分析了故障设置电路的基本工作原理和控制程序的基本功能模块，最后指出了故障设置电路的工作性能和取得的教学效果。

关键词：故障点；故障设置电路；工作原理

中图分类号：U469 文献标识码：A

1 概述

在汽车底盘电控系统检测与维修课程教学中，汽车自动变速器的结构、工作原理及常见故障维修是课程的重点内容。自动变速器的结构和工作原理可以通过讲解、拆装自动变速器来实现。但常见故障维修内容却不容易实现，原因在于现有自动变速器实训台或实车上难以设置不容易直观看到的故障点。因此，我们依据课程教学的需要设计了01M自动变速器电控系统实训台。在该实训台上，模拟了30个实际的自动变速器上可能出现的故障点。这些故障点可以很方便地通过实训台的键盘进行故障设置和清除操作，并且不容易被直观地发现，学生必须在分析自动变速器结构、工作原理的基础上，利用检测仪器才能检查出故障点，从而培养学生检修自动变速器电控系统故障的能力。

2 自动变速器电控系统故障点设计

自动变速器电控系统由变速器电控单元（ECU）、传感器或状态开关（如车速传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、水温传感器、挡位开关、刹车开关等）及执行器（换挡电磁阀）等组成。自动变速器电控系统的传感器和状态开关监测汽车、发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，并将所获得的信息转换成电信号后送到变速器ECU。ECU对信号进行过滤、整形、放大、模数转换、数据计算等处理，最终输出模拟电信号驱动换挡电磁阀工作。电磁阀控制液压控制系统的换挡阀，换挡阀打开或关闭通往换挡离合器和制动器的油路，从而控制换挡时刻和挡位变换，实现自动变速。由于ECU可以精准控制电磁阀，使得换挡和锁止时间准确、换挡平顺。

通过详细地分析自动变速器电控系统的组成、工作原理及电路可知，自动变速器电控系统可能的故障有线路短路、线路断路、线路虚接、零部件损坏等类型。由于模仿线路短路、线路虚接、零部件损坏可能会使电控系统受到损伤，因此在设计故障点时仅设计了线路断路故障。在实训台上共设计了30个线路断路的故障点。具体故障点如下：车速传感器线路1断路、车速传感器线路2断路、车速传感器线路3断路、起动锁继电器控制线断路、P/N开关信号断路、变速器ECU至起动锁止和刹车灯继电器的刹车灯信号断路、多功能开关T68/63断路、多功能开关T68/40断路、多功能开关T68/62断路、变速器ECU电源1断路、变速器ECU电源2断路、变速杆锁止电磁阀断路、制动灯开关信号断路、变速器转速传感器线路1断路、变速器转速传感器线路2断路、变速器转速传感器线路3断路、电磁阀N93电源断路、电磁阀N93控制线断路、电磁阀电源断路、电磁阀N88断路、电磁阀N89断路、电磁阀N90断路、电磁阀N91断路、电磁阀N92断路、电磁阀N94断路、油温传感器断路、发动机信号A断路、发动机信号B断路、发动机信号C断路、诊断K线断路等。

3 故障设置电路的设计

3.1 故障设置电路的组成

汽车自动变速器电控系统实训台的故障设置电路包括单片机系统电路、键盘与显示电路、故障设置执行电路及单片机内部控制程序组成，如图1所示。单片机系统电路由80C52单片机、时钟电路、复位电路等组成；键盘与显示电路由可编程接口芯片8155、6×6矩阵键盘、8位LED显示器等组成；故障设置执行电路由可编程接口芯片8155、、汽车继电器驱动器NUD3124、汽车继电器SARM（12V）等组成。

3.2 故障设置电路的工作原理分析

在设置故障时，可以设置1个故障点，也可以同时设置2个或2个以上的故障点。若设置1个故障点，则通过键盘输入故障点号并按确认键；若设置两个或两个以上的故障点，则每输入1个故障点号后，按逗号键，最后一个故障号输入完毕后，按确认键。单片机通过运行控制程序获知所要设置的故障点号，并计算出控制代码，如第1号故障点的控制代码为00000001，通过单片机P1口输出，P1.0脚变为高电平，NUD3124的漏极和源极导通，SARM的线圈通电，常闭开关断开，第1号故障点设置完毕。在设置单一故障时，第1至30号故障点对应的控制代码和输出端口如表1所示，另有2路备用。

若同时设置多个故障，则由单片机进行统一运算后再输出控制代码。例如：设置1、2、8号故障，则P1口输出10000011；若设置1、9、10故障点，则P1口输出000000001，第2片8155的PA口输出00000011；若设置1、9、17故障点，则P1口输出000000001，第2片8155的PA口输出00000001，PB口输出00000001。

若要清除所设的故障点，只需要在单片机P1口和第二片8155的PA、PB、PC口分别输出00000000控制代码，汽车继电器线圈断电，继电器恢复为常闭状态，故障消失。

3.3 故障设置电路的控制程序

故障设置电路的控制程序主要包括系统初始化功能模块、键盘扫描功能模块、信息显示功能模块及故障设置与清除功能模块等。系统初始化功能模块主要用于设置单片机内部部件与8155的工作方式、命令口地址、端口地址等；键盘扫描功能模块用于判断按下按键的键号；信息显示功能模块主要用于显示初始信息、故障点号码、故障清除信息等；故障设置与清除功能模块依据键盘输入的故障号控制故障设置执行电路设置相应故障，在键盘要求清除故障时清除实训台上的所有故障点。

3.4 无线故障设置电路

汽车自动变速器电控系统实训台还带有配套的无线自动考评系统。无线自动考评系统用Delphi编程语言设计而成，具有无线故障设置、学生考评及教师批阅等功能。自动考评系统的无线故障设置功能是在前面的故障设置电路的基础上，通过附加无线信号发射器和接收器来实现的。用无线方式设置故障的基本原理如下：以设置故障点1为例，无线自动考评系统的教师端发出00001代码，经PC机USB口送至发射器，经调制、放大后从天线发出并送到实训台接收器；经接收器进行解调等处理后送到单片机串口；经单片机系统处理后，得到00001代码；单片机向P1口输出控制代码00000001；故障设置执行电路将1号继电器的常闭开关断开，第1号故障点设置完毕。

用教师端清除故障时，教师端发出11111代码，经一系列传送、处理后，单片机向P1口和第二片8155的PA、PB、PC口分别输出00000000控制代码，汽车继电器线圈断电，继电器开关恢复为常闭状态，故障点消失。

结语

汽车自动变速器电控系统实训台在汽车底盘电控系统检测与维修课程和汽车故障检测与维修实训等教学中已经使用，并且运行稳定、效果良好，实训台上的故障设置电路也从未出现不正常的现象，完全符合预定的设计要求。正是由于实训台上设计了故障设置电路，能够较好地模拟出实际汽车自动变速器可能出现的故障点，大大提高了学生检修自动变速器故障的能力。

参考文献

[1]徐爱钧，等.单片机高级语言C51应用程序设计[M].北京：电子工业出版社，1998.

[2]魏立峰，王宝兴.单片机原理与应用技术[M].北京：北京大学出版社，2008.

[3]赵全利，张之枫.单片机原理及应用（C51版）[M].北京：机械工业出版社，2012.

[4]高惠芳.单片机原理与应用技术[M].北京：科学出版社，2010.

[5]张文灼.单片机技术与应用[M].北京：化学工业出版社，2010.

endprint

摘要：介绍了汽车自动变速器电控系统的组成与工作原理、实训台上的故障点，利用单片机技术设计了实训台故障设置电路，并分析了故障设置电路的基本工作原理和控制程序的基本功能模块，最后指出了故障设置电路的工作性能和取得的教学效果。

关键词：故障点；故障设置电路；工作原理

中图分类号：U469 文献标识码：A

1 概述

在汽车底盘电控系统检测与维修课程教学中，汽车自动变速器的结构、工作原理及常见故障维修是课程的重点内容。自动变速器的结构和工作原理可以通过讲解、拆装自动变速器来实现。但常见故障维修内容却不容易实现，原因在于现有自动变速器实训台或实车上难以设置不容易直观看到的故障点。因此，我们依据课程教学的需要设计了01M自动变速器电控系统实训台。在该实训台上，模拟了30个实际的自动变速器上可能出现的故障点。这些故障点可以很方便地通过实训台的键盘进行故障设置和清除操作，并且不容易被直观地发现，学生必须在分析自动变速器结构、工作原理的基础上，利用检测仪器才能检查出故障点，从而培养学生检修自动变速器电控系统故障的能力。

2 自动变速器电控系统故障点设计

自动变速器电控系统由变速器电控单元（ECU）、传感器或状态开关（如车速传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、水温传感器、挡位开关、刹车开关等）及执行器（换挡电磁阀）等组成。自动变速器电控系统的传感器和状态开关监测汽车、发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，并将所获得的信息转换成电信号后送到变速器ECU。ECU对信号进行过滤、整形、放大、模数转换、数据计算等处理，最终输出模拟电信号驱动换挡电磁阀工作。电磁阀控制液压控制系统的换挡阀，换挡阀打开或关闭通往换挡离合器和制动器的油路，从而控制换挡时刻和挡位变换，实现自动变速。由于ECU可以精准控制电磁阀，使得换挡和锁止时间准确、换挡平顺。

通过详细地分析自动变速器电控系统的组成、工作原理及电路可知，自动变速器电控系统可能的故障有线路短路、线路断路、线路虚接、零部件损坏等类型。由于模仿线路短路、线路虚接、零部件损坏可能会使电控系统受到损伤，因此在设计故障点时仅设计了线路断路故障。在实训台上共设计了30个线路断路的故障点。具体故障点如下：车速传感器线路1断路、车速传感器线路2断路、车速传感器线路3断路、起动锁继电器控制线断路、P/N开关信号断路、变速器ECU至起动锁止和刹车灯继电器的刹车灯信号断路、多功能开关T68/63断路、多功能开关T68/40断路、多功能开关T68/62断路、变速器ECU电源1断路、变速器ECU电源2断路、变速杆锁止电磁阀断路、制动灯开关信号断路、变速器转速传感器线路1断路、变速器转速传感器线路2断路、变速器转速传感器线路3断路、电磁阀N93电源断路、电磁阀N93控制线断路、电磁阀电源断路、电磁阀N88断路、电磁阀N89断路、电磁阀N90断路、电磁阀N91断路、电磁阀N92断路、电磁阀N94断路、油温传感器断路、发动机信号A断路、发动机信号B断路、发动机信号C断路、诊断K线断路等。

3 故障设置电路的设计

3.1 故障设置电路的组成

汽车自动变速器电控系统实训台的故障设置电路包括单片机系统电路、键盘与显示电路、故障设置执行电路及单片机内部控制程序组成，如图1所示。单片机系统电路由80C52单片机、时钟电路、复位电路等组成；键盘与显示电路由可编程接口芯片8155、6×6矩阵键盘、8位LED显示器等组成；故障设置执行电路由可编程接口芯片8155、、汽车继电器驱动器NUD3124、汽车继电器SARM（12V）等组成。

3.2 故障设置电路的工作原理分析

在设置故障时，可以设置1个故障点，也可以同时设置2个或2个以上的故障点。若设置1个故障点，则通过键盘输入故障点号并按确认键；若设置两个或两个以上的故障点，则每输入1个故障点号后，按逗号键，最后一个故障号输入完毕后，按确认键。单片机通过运行控制程序获知所要设置的故障点号，并计算出控制代码，如第1号故障点的控制代码为00000001，通过单片机P1口输出，P1.0脚变为高电平，NUD3124的漏极和源极导通，SARM的线圈通电，常闭开关断开，第1号故障点设置完毕。在设置单一故障时，第1至30号故障点对应的控制代码和输出端口如表1所示，另有2路备用。

若同时设置多个故障，则由单片机进行统一运算后再输出控制代码。例如：设置1、2、8号故障，则P1口输出10000011；若设置1、9、10故障点，则P1口输出000000001，第2片8155的PA口输出00000011；若设置1、9、17故障点，则P1口输出000000001，第2片8155的PA口输出00000001，PB口输出00000001。

若要清除所设的故障点，只需要在单片机P1口和第二片8155的PA、PB、PC口分别输出00000000控制代码，汽车继电器线圈断电，继电器恢复为常闭状态，故障消失。

3.3 故障设置电路的控制程序

故障设置电路的控制程序主要包括系统初始化功能模块、键盘扫描功能模块、信息显示功能模块及故障设置与清除功能模块等。系统初始化功能模块主要用于设置单片机内部部件与8155的工作方式、命令口地址、端口地址等；键盘扫描功能模块用于判断按下按键的键号；信息显示功能模块主要用于显示初始信息、故障点号码、故障清除信息等；故障设置与清除功能模块依据键盘输入的故障号控制故障设置执行电路设置相应故障，在键盘要求清除故障时清除实训台上的所有故障点。

3.4 无线故障设置电路

汽车自动变速器电控系统实训台还带有配套的无线自动考评系统。无线自动考评系统用Delphi编程语言设计而成，具有无线故障设置、学生考评及教师批阅等功能。自动考评系统的无线故障设置功能是在前面的故障设置电路的基础上，通过附加无线信号发射器和接收器来实现的。用无线方式设置故障的基本原理如下：以设置故障点1为例，无线自动考评系统的教师端发出00001代码，经PC机USB口送至发射器，经调制、放大后从天线发出并送到实训台接收器；经接收器进行解调等处理后送到单片机串口；经单片机系统处理后，得到00001代码；单片机向P1口输出控制代码00000001；故障设置执行电路将1号继电器的常闭开关断开，第1号故障点设置完毕。

用教师端清除故障时，教师端发出11111代码，经一系列传送、处理后，单片机向P1口和第二片8155的PA、PB、PC口分别输出00000000控制代码，汽车继电器线圈断电，继电器开关恢复为常闭状态，故障点消失。

结语

汽车自动变速器电控系统实训台在汽车底盘电控系统检测与维修课程和汽车故障检测与维修实训等教学中已经使用，并且运行稳定、效果良好，实训台上的故障设置电路也从未出现不正常的现象，完全符合预定的设计要求。正是由于实训台上设计了故障设置电路，能够较好地模拟出实际汽车自动变速器可能出现的故障点，大大提高了学生检修自动变速器故障的能力。

参考文献

[1]徐爱钧，等.单片机高级语言C51应用程序设计[M].北京：电子工业出版社，1998.

[2]魏立峰，王宝兴.单片机原理与应用技术[M].北京：北京大学出版社，2008.

[3]赵全利，张之枫.单片机原理及应用（C51版）[M].北京：机械工业出版社，2012.

[4]高惠芳.单片机原理与应用技术[M].北京：科学出版社，2010.

[5]张文灼.单片机技术与应用[M].北京：化学工业出版社，2010.

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摘要：介绍了汽车自动变速器电控系统的组成与工作原理、实训台上的故障点，利用单片机技术设计了实训台故障设置电路，并分析了故障设置电路的基本工作原理和控制程序的基本功能模块，最后指出了故障设置电路的工作性能和取得的教学效果。

关键词：故障点；故障设置电路；工作原理

中图分类号：U469 文献标识码：A

1 概述

在汽车底盘电控系统检测与维修课程教学中，汽车自动变速器的结构、工作原理及常见故障维修是课程的重点内容。自动变速器的结构和工作原理可以通过讲解、拆装自动变速器来实现。但常见故障维修内容却不容易实现，原因在于现有自动变速器实训台或实车上难以设置不容易直观看到的故障点。因此，我们依据课程教学的需要设计了01M自动变速器电控系统实训台。在该实训台上，模拟了30个实际的自动变速器上可能出现的故障点。这些故障点可以很方便地通过实训台的键盘进行故障设置和清除操作，并且不容易被直观地发现，学生必须在分析自动变速器结构、工作原理的基础上，利用检测仪器才能检查出故障点，从而培养学生检修自动变速器电控系统故障的能力。

2 自动变速器电控系统故障点设计

自动变速器电控系统由变速器电控单元（ECU）、传感器或状态开关（如车速传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、水温传感器、挡位开关、刹车开关等）及执行器（换挡电磁阀）等组成。自动变速器电控系统的传感器和状态开关监测汽车、发动机的运行状态，接受驾驶员的指令，并将所获得的信息转换成电信号后送到变速器ECU。ECU对信号进行过滤、整形、放大、模数转换、数据计算等处理，最终输出模拟电信号驱动换挡电磁阀工作。电磁阀控制液压控制系统的换挡阀，换挡阀打开或关闭通往换挡离合器和制动器的油路，从而控制换挡时刻和挡位变换，实现自动变速。由于ECU可以精准控制电磁阀，使得换挡和锁止时间准确、换挡平顺。

通过详细地分析自动变速器电控系统的组成、工作原理及电路可知，自动变速器电控系统可能的故障有线路短路、线路断路、线路虚接、零部件损坏等类型。由于模仿线路短路、线路虚接、零部件损坏可能会使电控系统受到损伤，因此在设计故障点时仅设计了线路断路故障。在实训台上共设计了30个线路断路的故障点。具体故障点如下：车速传感器线路1断路、车速传感器线路2断路、车速传感器线路3断路、起动锁继电器控制线断路、P/N开关信号断路、变速器ECU至起动锁止和刹车灯继电器的刹车灯信号断路、多功能开关T68/63断路、多功能开关T68/40断路、多功能开关T68/62断路、变速器ECU电源1断路、变速器ECU电源2断路、变速杆锁止电磁阀断路、制动灯开关信号断路、变速器转速传感器线路1断路、变速器转速传感器线路2断路、变速器转速传感器线路3断路、电磁阀N93电源断路、电磁阀N93控制线断路、电磁阀电源断路、电磁阀N88断路、电磁阀N89断路、电磁阀N90断路、电磁阀N91断路、电磁阀N92断路、电磁阀N94断路、油温传感器断路、发动机信号A断路、发动机信号B断路、发动机信号C断路、诊断K线断路等。

3 故障设置电路的设计

3.1 故障设置电路的组成

汽车自动变速器电控系统实训台的故障设置电路包括单片机系统电路、键盘与显示电路、故障设置执行电路及单片机内部控制程序组成，如图1所示。单片机系统电路由80C52单片机、时钟电路、复位电路等组成；键盘与显示电路由可编程接口芯片8155、6×6矩阵键盘、8位LED显示器等组成；故障设置执行电路由可编程接口芯片8155、、汽车继电器驱动器NUD3124、汽车继电器SARM（12V）等组成。

3.2 故障设置电路的工作原理分析

在设置故障时，可以设置1个故障点，也可以同时设置2个或2个以上的故障点。若设置1个故障点，则通过键盘输入故障点号并按确认键；若设置两个或两个以上的故障点，则每输入1个故障点号后，按逗号键，最后一个故障号输入完毕后，按确认键。单片机通过运行控制程序获知所要设置的故障点号，并计算出控制代码，如第1号故障点的控制代码为00000001，通过单片机P1口输出，P1.0脚变为高电平，NUD3124的漏极和源极导通，SARM的线圈通电，常闭开关断开，第1号故障点设置完毕。在设置单一故障时，第1至30号故障点对应的控制代码和输出端口如表1所示，另有2路备用。

若同时设置多个故障，则由单片机进行统一运算后再输出控制代码。例如：设置1、2、8号故障，则P1口输出10000011；若设置1、9、10故障点，则P1口输出000000001，第2片8155的PA口输出00000011；若设置1、9、17故障点，则P1口输出000000001，第2片8155的PA口输出00000001，PB口输出00000001。

若要清除所设的故障点，只需要在单片机P1口和第二片8155的PA、PB、PC口分别输出00000000控制代码，汽车继电器线圈断电，继电器恢复为常闭状态，故障消失。

3.3 故障设置电路的控制程序

故障设置电路的控制程序主要包括系统初始化功能模块、键盘扫描功能模块、信息显示功能模块及故障设置与清除功能模块等。系统初始化功能模块主要用于设置单片机内部部件与8155的工作方式、命令口地址、端口地址等；键盘扫描功能模块用于判断按下按键的键号；信息显示功能模块主要用于显示初始信息、故障点号码、故障清除信息等；故障设置与清除功能模块依据键盘输入的故障号控制故障设置执行电路设置相应故障，在键盘要求清除故障时清除实训台上的所有故障点。

3.4 无线故障设置电路

汽车自动变速器电控系统实训台还带有配套的无线自动考评系统。无线自动考评系统用Delphi编程语言设计而成，具有无线故障设置、学生考评及教师批阅等功能。自动考评系统的无线故障设置功能是在前面的故障设置电路的基础上，通过附加无线信号发射器和接收器来实现的。用无线方式设置故障的基本原理如下：以设置故障点1为例，无线自动考评系统的教师端发出00001代码，经PC机USB口送至发射器，经调制、放大后从天线发出并送到实训台接收器；经接收器进行解调等处理后送到单片机串口；经单片机系统处理后，得到00001代码；单片机向P1口输出控制代码00000001；故障设置执行电路将1号继电器的常闭开关断开，第1号故障点设置完毕。

用教师端清除故障时，教师端发出11111代码，经一系列传送、处理后，单片机向P1口和第二片8155的PA、PB、PC口分别输出00000000控制代码，汽车继电器线圈断电，继电器开关恢复为常闭状态，故障点消失。

结语

汽车自动变速器电控系统实训台在汽车底盘电控系统检测与维修课程和汽车故障检测与维修实训等教学中已经使用，并且运行稳定、效果良好，实训台上的故障设置电路也从未出现不正常的现象，完全符合预定的设计要求。正是由于实训台上设计了故障设置电路，能够较好地模拟出实际汽车自动变速器可能出现的故障点，大大提高了学生检修自动变速器故障的能力。

参考文献

[1]徐爱钧，等.单片机高级语言C51应用程序设计[M].北京：电子工业出版社，1998.

[2]魏立峰，王宝兴.单片机原理与应用技术[M].北京：北京大学出版社，2008.

[3]赵全利，张之枫.单片机原理及应用（C51版）[M].北京：机械工业出版社，2012.

[4]高惠芳.单片机原理与应用技术[M].北京：科学出版社，2010.

[5]张文灼.单片机技术与应用[M].北京：化学工业出版社，2010.

endprint