基于CAN總線的智能車燈系統(tǒng)硬件設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2288基于CAN總線的智能車燈系統(tǒng)硬件設(shè)計案例 180161.1硬件系統(tǒng)總體設(shè)計 193811.2主控芯片設(shè)計 276061.3執(zhí)行器硬件設(shè)計 2122941.4傳感器模塊設(shè)計 3303291.1.1車速傳感器設(shè)計 323461.1.2車身高度傳感器設(shè)計 4175131.1.3紅外測距傳感器設(shè)計 421551.1.5方向盤轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)計 5112861.5CAN總線硬件設(shè)計 5161771.5.1總控制器的CAN總線選擇 5255971.5.2傳感器的CAN總線電路圖設(shè)計 51.1硬件系統(tǒng)總體設(shè)計傳感器經(jīng)調(diào)理電路把相應(yīng)信號發(fā)送到CAN總線。主控單元從CAN總線中，通過接收并計算出各個電路傳感器所需要發(fā)送的相應(yīng)信號，并根據(jù)這些相應(yīng)信號脈沖來準確判斷汽車當前的車輛行駛狀態(tài)。并由其發(fā)送一個相應(yīng)的信號脈沖，控制電機驅(qū)動對車燈進行調(diào)整，以便于準確實現(xiàn)該控制系統(tǒng)的主要功能。該系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)圖如下圖4-1所見：圖4-1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計圖1.2主控芯片設(shè)計微控芯片作為汽車電控的核心，其性能的好壞直接影響電控裝置的運行。選擇微控芯片最主要的是選擇性價比。既要考慮市場銷售的價格因素，又要充分考慮系統(tǒng)的性能必須達到所需的要求。目前汽車微控芯片的市場價格相對比較低，所以我們在對汽車微控芯片的設(shè)計和選型時，往往優(yōu)先考慮選擇一種高性能的芯片來作為整個系統(tǒng)的主要控制單元。本系統(tǒng)選用ATMEL公司的AT89C51單片機。1.3執(zhí)行器硬件設(shè)計智能車燈系統(tǒng)的硬件組成部分主要依靠電機調(diào)整前照燈的位置。執(zhí)行機構(gòu)選取步進電機，可以滿足前照燈因為實時路況隨時改變的前照燈位置。步進驅(qū)動電機控制驅(qū)動的工作方法主要分為控制硬件和驅(qū)動軟件兩種。驅(qū)動軟件的方法雖然不必再要求額外的發(fā)送驅(qū)動脈沖，但是在系統(tǒng)正常工作過程中，卻常常需要同時使用多個微控制器不斷地進行發(fā)送驅(qū)動脈沖，從而也就占用了很多的CPU的硬件資源，降低了系統(tǒng)的硬件運行量和工作效率。因此本次測試系統(tǒng)設(shè)計采用了硬件設(shè)計方法，對整個步進驅(qū)動電機電路進行驅(qū)動脈沖電流控制。本系統(tǒng)主要選用了比較為普遍的L297芯片與L298芯片聯(lián)合驅(qū)動步進電機。其電路圖見下圖4-3所示。圖4-3L298和L297聯(lián)合驅(qū)動電路圖1.4傳感器模塊設(shè)計隨著汽車電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車部件中使用電控裝置也隨之增加。傳感器在電控裝置中主要起到信息采集與傳遞功能。汽車傳感器能夠及時地識別到一輛汽車本身和周圍環(huán)境的改變，進行對信息的反饋，實現(xiàn)對電控系統(tǒng)的全方位自動化管理[14]。本系統(tǒng)主要涉及到的傳感器有三個：車速傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、紅外線測距傳感器。1.1.1車速傳感器設(shè)計車速傳感器作為一個專門用來檢測汽車行駛速度的專用傳感器。其位置一般安裝在自動變速器殼內(nèi)部或者驅(qū)動橋殼內(nèi)部，根據(jù)器件類別的不同，他們所需要輸出的控制信號可能為一個自動數(shù)字信號，也可能是一個交流控制信號。汽車車速傳感器根據(jù)產(chǎn)品種類不同，可以分為光電式和電磁感應(yīng)式以及霍爾式車速傳感器。本系統(tǒng)為霍爾式車速傳感器。其線路圖如圖4-5可見。車速控制傳感器系統(tǒng)采用了一種標準3管腳式車速元器件，一個管腳自動連接一個電源，一個管腳自動接地，一個管腳為車速控制器同時提供車速輸入和輸出信號。圖4-5霍爾傳感器電路圖1.1.2車身高度傳感器設(shè)計車身高度的變化主要是通過檢測傳動桿的轉(zhuǎn)動變化來測量。當車身俯仰導(dǎo)致懸架產(chǎn)生變形時，傳感器軸上的圓盤在傳感器帶動下轉(zhuǎn)動，使遮光器進行ON、0FF轉(zhuǎn)換，并將這些轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出至微控制器中，就可以得出車身高度的變化。為確保汽車在俯仰狀態(tài)下前照燈可以提供安全的照明環(huán)境，我們分別在汽車前后左右四個車軸附近安裝四組光電式車身感度傳感器。通過4組傳感器進行ON、0FF的組合，可以將車身高度劃分為多個檢測部分。為避免因為路面不平而引起的車燈高度變化，我們通過多次測量取平均值的方法來正確判斷車身俯仰程度。當車身俯仰超過臨界值時，單片機就會發(fā)送脈沖指令對前照燈進行垂直調(diào)整。圖4-6車身高度傳感器1.1.3紅外測距傳感器設(shè)計由于本系統(tǒng)所使用的傳感器主要用于夜間行駛，故選用紅外傳感器進行測距。紅外線變頻測距式相位傳感器主要可以分為相位脈沖法、相位差法及變頻測量法三種。本系統(tǒng)采用了脈沖方式。該控制系統(tǒng)在高速工作時通常采用高頻脈沖信號驅(qū)動。與其他輸入方式輸出相比，這種輸出方式的最主要優(yōu)點在于，輸出時的信號功率大、耗電少、體積小。圖4-7紅外測距傳感器設(shè)計框圖1.1.5方向盤轉(zhuǎn)角傳感器設(shè)計光電式轉(zhuǎn)角傳感器是目前國內(nèi)應(yīng)用最多的一種轉(zhuǎn)角傳感器，廣泛地可以應(yīng)用于不同的車型。光電式轉(zhuǎn)角傳感器通常被安裝到驅(qū)動轉(zhuǎn)向盤的一個軸向?qū)Ч苌希軌蛲瑫r實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動方向、運行角度和轉(zhuǎn)動速度的監(jiān)測與檢查。傳感器的遮光器通常兩個為一組。當方向盤不斷旋轉(zhuǎn)時，使得遮光器之間的反射光束不停發(fā)生變化，從而在其中自動產(chǎn)生了一系列的數(shù)字信號，并將其中的輸出到微控制器中,微控制器根據(jù)這些數(shù)字信號得出每個方向盤的運動角度和其中的轉(zhuǎn)速。1.5CAN總線硬件設(shè)計1.5.1總控制器的CAN總線選擇本文選用控制器時，為了簡化控制器主系統(tǒng)選取了AT89C51單片機。該單片機采用了80C51指令并且包含了Philips半導(dǎo)體控制芯片SJA1000。由于控制器本身擁有強大的PeliCAN控制功能，所以軟件設(shè)計方面我們無需接入SJA1000芯片。只需將單片機與一個PCA82C250芯片連接即可，這使整個控制系統(tǒng)還能同時擁有CAN總線的控制功能。1.5.2傳感器的CAN總線電路圖設(shè)計AT89C51單片機是ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS工藝的八位單片機，與51系列單片機的指令完全兼容。因此本模塊采用AT89C51單片機作為處理核心，采