自动变速器在汽车上已大量应用，但拖拉机自动变速器仍处于起步阶段，自动换档控制系统的发展及应用也不成熟，国内拖拉机大多采用传统手动机械式变速箱。拖拉机与汽车相比，运行工况多变，换档过程复杂，驾驶员需要进行频繁操作，将分散其注意力，从而影响行驶安全。因此，合理借鉴汽车自动变速控制技术，解决拖拉机变速箱自动控制换档，减轻驾驶员的劳动强度是大力推广农业机械必须考虑的问题。本文根据发动机调速特性和能量特征方程确定了发动机转速、油门拉杆位移和作业速度的三个参数来进行控制换档。针对拖拉机作业工况不同，提出了田间作业工况和道路运输工况的两种换档模式，并采用两种不同的控制方式，在每个换档模式下，可进行自动转换档位。依据确定的控制参数以及提出的两种换档模式，研究并设计出了自动换档控制系统，此系统包括硬件部分和软件部分。硬件部分研究设计包括芯片的选择、传感器的选择，显示电路设计、功能按键电路设计、电磁阀驱动电路设计、A/D转换电路设计和通讯电路设计等。软件研究设计采用单片机C51语言编程，设计包括主程序模块、A/D转换子程序模块、显示子程序模块、按键子程序模块、电磁阀驱动子程序模块等。利用Altium Designer6.9设计出电路原理图，在Proteus中作出仿真原理图，利用Keil μVision2软件编译各模块子程序，对控制系统进行联合仿真，验证了程序的正确性和电路原理图的可行性。制作焊接单片机电路板，Keil μVision2将C51语言程序生成“*.hex”文件，用程序下载软件STC_ISP_V3.1将其烧录到单片机中运行调试。通过调试进一步检验控制系统的软硬件的可行性。经过不断运行、调试和修改，最终结果表明，该控制系统能够按照预期的换档模式运行，能够按照驾驶员意图和外界负荷及工作速度的变化进行自动换档。