控制系统软件包括电控系统的控制软件和PC机的监控软件两部分.其中,控制软件是电控系统的核心,它将控制规律、控制算法以及整个硬件系统资源联结在一起实现控制功能;PC机监控软件是开发完善控制软件及进行数据采集与分析的重要工具.对于液力机械传动车辆自动换挡这种结构复杂、实时多任务系统的电控系统软件,必须采用正确的设计方法才能保证软件的实时控制功能,从而保证对系统内部的中断、任务调度等进行实时优化管理,以及对硬件的直接操作.本文采用模块化软件设计方法进行电控系统软件的设计,根据这一方法设计的控制系统软件组成如图4所示.
　　控制软件设计控制软件的总体结构如图5所示,根据模块化设计的思想,将控制软件分为基本控制模块(即程序,下同)和中断控制模块.中断控制模块中包括信号检测模块和串行通信模块,基本控制模块包括参数计算模块、控制决策(挡位决策)模块、换挡及闭锁控制模块等.控制软件主要特点是:采用实时多任务软件控制技术,采用开放式模块化结构,以中断控制为核心,具有多个模块接口,可扩充性与重组性好.在进行各模块的具体设计时,需要对总体结构细化,以确定各个模块的内部特征,即每个模块完成其功能的程序代码和仅供该模块内部使用的数据.
　　系统初始化模块系统初始化模块即系统主程序,它负责系统的基本设置和任务管理,其主要功能是:初始化寄存器和存储单元,设定高速输入通道(HSI)的工作模式,检测和初始化串行通信端口(SCI),设定软件定时器,初始化键盘/显示等.
　　信号检测模块信号检测模块包括脉冲量检测模块、模拟量检测模块以及开关量检测模块.脉冲量输入采用中断方式检测.80C196KC的高速输入通道(HSI)用于记录某一外部事件发生的时间,时间基准由定时器1提供.每一通道上产生的外部事件的形式靠事件形式寄存器选择,共有4种可能的形式,可通过软件设置.在HSI中断处理模块中,只读取状态寄存器和时间寄存器中的内容,而将转速的计算放在参数计算模块中进行.这样,前者只需极少的时间即可完成,而后者根据实时时钟信号进行调用,避免了转速检测时占用过多的CPU时间.模拟量的检测包括A/D转换和数字滤波,A/D转换由软件定时器启动,采用查询方式.由于A/D转换的时间很快,因此将数字滤波也放在同一中断服务程序中进行.对A/D转换的暂存值采用算术平均滤波法来计算A/D转换的结果,即把5次采样值相加,然后取其平均值作为本次有效的采样值.开关量的检测较简单,只需到相应的数据存储寄存器取出即可.
　　参数计算模块参数计算模块主要是计算脉冲的频率,以期得到对应的转速.在计算过程中,将极值判别法和中值滤波法相结合进行数字滤波.极值判别法的原理如下:由于电控系统采集数据的大小、范围已知,故可利用程序判别采样值是否超出正常值范围,若超出此范围,则认为是干扰值,并进行重新采集.如由转速传感器测得的转速信号经调理后其脉冲量的频率范围在实际工作中为50~3 000 Hz,由于50 Hz以下所对应的车速已经很低,而对应发动机(柴油机)最高转速的脉冲频率不会超过3 000 Hz.因此,转速信号如果超出此范围即作为干扰信号处理.中值滤波法是将连续3次的信号采样值进行排序,取其中值作为本次采集的准确值.
　　变速控制模块控制决策模块根据参数计算模块所得到的系统参数,利用事先设定的控制算法,实现不同的控制策略.决策结果输出模块则根据控制决策模块的计算结果,确定各电磁阀的控制信号.变速控制模块的各种输入信号已由信号检测模块和参数计算模块完成,只需直接取用.变速控制模块的控制对象是电磁阀(液力变矩器闭锁电磁阀、液压缓冲电磁阀以及换挡电磁阀),控制内容主要有起步控制、换挡控制和停车控制.
　　(1)起步控制模块车辆起步是在发动机已经启动的前提下进行的,发动机必须在空挡及闭锁离合器解锁的状态下才能启动.
　　(2)换挡控制模块换挡控制包括挡位决策和闭锁离合器控制.挡位决策采用模糊推理的方法,闭锁离合器在1挡、2挡时不闭锁,且换挡前应解锁,换挡后重新闭锁,是否真正发出闭锁信号是根据闭锁条件决定的.一般来说,换挡后不会立即闭锁,因此,设计了单独的闭锁离合器闭锁控制模块.
　　(3)停车控制模块停车控制模块主要是对发动机、各电磁阀的状态以及驾驶员操作意图进行识别,从而决定车辆是否应当处于停车状态,即保持换挡电磁阀和闭锁电磁阀都断电.
　　串行通信模块串行通信模块的主要任务有两个:一是将各种有用数据通过单片机的串行口发送给PC机,二是接收从PC机发来的控制参数,并根据PC机的要求执行相应的操作.其主要内容包括串行口设置、数据发送和数据接收.80C196KC设有独立的接收和发送两个中断向量,在程序中可有各自的中断服务程序.单片机共有4种操作模式,本文采用模式1,即标准异步通信模式,波特率为9 600 bps.单片机在完成初始化后,即开放串行接收中断,可接收来自PC机的数据(即控制参数或控制命令),并根据需要对即将运行的程序进行调度.当PC机数据传来时,则按默认的方式运行.数据以帧发送,每帧数据16个字节,包括1个标志字节和15个数据字节,15个数据字节中有6个字节的转速信号(包含3个转速)、8个字节的模拟信号(包含4个模拟量)和1个字节的电磁阀状态信号.数据帧采用定时发送方式,当一帧数据传输结束以后关闭发送器.由于电控系统与PC机之间为短距离有线传输,出错的概率很小,而且传输过程中允许一定的误码率,因此,为了确保定时信号的正确传输和提高数据传输速率,在传输过程中不对出错数据进行重发,但可以丢弃出错的数据帧.
　　监控软件设计PC机监控软件主要用来实现两个功能:一是监测功能,用于数据的采集、处理和显示;二是控制功能,用于控制参数的实时修改和对单片机的运行进行调度.使用监控软件的控制功能时,可与使用监测功能一样对相应的参数进行设置.为了保证电控系统稳定、可靠地工作,在进行电控系统的硬件和软件设计的同时,还考虑并解决了系统的抗干扰问题. 

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