【正文】 節(jié)約成本。 (3)基于通用的 UART接口，幾乎所有微控制器都具備 LIN必需的硬件。主機(jī)節(jié)點(diǎn)中既有主機(jī)任務(wù)模塊又有從機(jī)任務(wù)模塊，其它的節(jié)點(diǎn)都只有從機(jī)任務(wù)模塊。在車窗 LIN網(wǎng)絡(luò)中，主節(jié)點(diǎn)的主要功能是用來采集車窗升降 信號和溫度傳感器信號，同時控制整個網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)起；從節(jié)點(diǎn)的主要功能是來通過判斷由主節(jié)點(diǎn)發(fā)來的控制信息和本身所采集的狀態(tài)，控制相應(yīng)的車窗電機(jī)工作。對于這些比較敏感的單元， LIN總線可以把這些器件很容易的連接到車載網(wǎng)絡(luò)中，并可以得到十分方便的維護(hù)和服務(wù)。 車窗控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 車窗控制系統(tǒng)主要是由車窗、車窗電機(jī)模塊、車窗升降器、控制開關(guān)以及相關(guān)的電子電路模塊等裝置組成?，F(xiàn) 在的車窗控制系統(tǒng)內(nèi)安裝的先進(jìn)電子設(shè)備，具有安全保護(hù)功能，可以通過電子模塊控制對電機(jī)的過壓、過流及過熱保護(hù)，并且當(dāng)玻璃上升的途中遇到障礙時會自動識別而停止轉(zhuǎn)動，有效防止乘客夾傷，實(shí)現(xiàn)了防夾功能。 PIC18F25J10單片機(jī)提供了工業(yè)級的制造工藝和流片工藝保證，而且成本較低，因此能夠適用于嚴(yán)酷的車內(nèi)運(yùn)行環(huán)境。 菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 13 LIN節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計 圖 13是 LIN總線的節(jié)點(diǎn)硬件連接示意圖。 D4則是 27V的瞬態(tài)電壓抑制二極管，同為可選器件，能夠在電源瞬變的時候起保護(hù)作用。 MCP202x的供電由汽車電源直接供給 12V。雖然是蓄電池，但仍難以保證其穩(wěn)定輸出。圖 21中的電容 C6和C7選用電解電容，能夠有效濾除高低頻干擾。如圖 22所示。 菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 單 片 機(jī)鍵 盤 接 口 鍵 盤功 率 驅(qū) 動 接 口 功 率 驅(qū) 動 器步 進(jìn) 電 機(jī) 圖 23 單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的系統(tǒng)框圖 合理地選用步進(jìn)電動機(jī)是非常重要的，一般希望步進(jìn)電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩大，步距誤差小，啟動頻率和運(yùn)行頻率高，性能價格比高?，F(xiàn)在采用的功率步進(jìn)電動機(jī)有 3 相、 4 相、 5相和 6 相等。智能功率芯片 MC33486 可以外接兩個 MOSFET 管 (在這里選用 P60N06，可以輸出較大的工作電流驅(qū)動電機(jī) )組成一個 H 橋 。當(dāng) U6 中的柵極為低電平而且 U7 的柵極為高電平時，直流電機(jī)正向轉(zhuǎn)動，車窗上升；反之，當(dāng) U6 中的柵極為高電平而且 U7 的柵極為低電平時，直流電機(jī)反向轉(zhuǎn)動，車窗下降，這樣就可以完成永磁直流電機(jī)的正反相控制要求。因此，監(jiān)測輸入到單片機(jī)端口的電壓就等同于監(jiān)測車窗運(yùn)動中電機(jī)的電流。主要有用于自動空調(diào)系統(tǒng)的溫度傳感器、風(fēng)量傳感器、濕度傳感器、日照傳感器等；用于安全氣囊系統(tǒng)中的加速度傳感器；用于門鎖控制中的車速傳感器；用于倒車控制中的超聲波傳感器或激光傳感器；用于亮度自動控制中的光傳感器；用于保持車距的距離傳感器；用于消除駕駛員盲區(qū)的圖像傳感器等 [12]。其電路連接如圖 24所示。 (3)采集溫度數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行濾波處理。圖 25 給出了 TLC2543 和 PIC18F25J10 的連接電路。溫度由 LM335Z采樣來的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號經(jīng)過 TLC2543轉(zhuǎn)換后，送入微控器PIC18F25J10進(jìn)行下列處理：有效數(shù)據(jù)檢查、數(shù)字濾波等。當(dāng)車窗上升遇到障礙物時能夠自動后退到底，從而能夠避免事故的發(fā)生。 但 在本系統(tǒng)中采用智能功率驅(qū)動器件控制車窗電機(jī)，通過控制加在直流電機(jī)上的電壓方向來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向。 （ 2） 車窗運(yùn)行到頂位或底位時自動停止，車窗電機(jī)斷電 。 本設(shè)計采用了智能功率驅(qū)動器件 MC33486 控制車窗電機(jī)，通過控制加在直流電機(jī)上的電壓方向來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動方向。 為了克服現(xiàn)有的車窗不能在高速駕駛的過程中智能的調(diào)節(jié)車窗升降的快慢，避免可能的安全隱患，本設(shè)計提供了一種新的基于車速和溫差的車窗控制算法。 系統(tǒng)硬件抗干擾設(shè)計 目前汽車上電子裝備大量增加，而半導(dǎo)體邏輯器件對于電磁干擾相當(dāng)敏感，車載電器低電壓、大電流負(fù)載特性使其開、關(guān)過程在供電線路上產(chǎn)生很多干擾，繼電器或電機(jī)等負(fù)載的開關(guān)過程也能產(chǎn)生干擾汽車電子系統(tǒng)的瞬變電壓，還有一些其他等原因使得車載電子器件一直處在惡 劣的電磁環(huán)境。 本車窗系統(tǒng)硬件設(shè)計中的 PCB主要采取了如下 2個抗干擾措施： (1)在每個芯片輸入輸出端都加了相應(yīng)的旁路電容和去耦電容。 去耦電容有三個作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開門關(guān)門瞬間的充放電能；二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過供電回路進(jìn)行傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對電路構(gòu)成干擾。同時，使電源線、地線的走向一致， 這種措施也有助于加強(qiáng)電路板的抗干擾能力。如圖 31 所示 。 程 序 入 口單 片 機(jī) 寄 存 器 初 始 化所 有 變 量 初 始 化是 否 是 到 L I N 主 節(jié) 點(diǎn) 的報 文 信 息 ？分 析 主 節(jié) 點(diǎn) 的 診 斷 消息車 窗 升 降 驅(qū) 動 函 數(shù)L I N 報 文 接 收執(zhí) 行 相 應(yīng) 的 動 作向 總 線 發(fā) 送 從 機(jī) 任 務(wù)診 斷 結(jié) 果 NY 圖 32 LIN 主機(jī)程序 流程圖 首先，主節(jié)點(diǎn)完成微控制器的寄存器初始化和變量初始化，然后進(jìn)入自身任務(wù)循環(huán)中。主節(jié)點(diǎn)采取邊發(fā)送邊接收的方式，如果接收到的智能車窗升降控制系統(tǒng)的設(shè)計 15 位與發(fā)送的位不一致，則會取消這一次發(fā)送，重新啟動新的發(fā)送過程。任何一個車窗當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時，先將此信號通過 LIN總線傳輸?shù)狡渌?節(jié)點(diǎn)上，再同步執(zhí)行該輸入信號所要求的動作。 LIN 從機(jī)程序 LIN 從機(jī)程序流程圖，指明 LIN 從機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的程序流程。 A/D 轉(zhuǎn)換程序 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖，指明 A/D 轉(zhuǎn)換程序的結(jié)構(gòu)。如圖35 所示。為了使測控系統(tǒng) 可以 長期可靠的運(yùn)行，經(jīng)常采用 屏蔽、 隔離、接地等抗干擾措施來減小干擾對違紀(jì)系統(tǒng)的影響。本 設(shè)計 針對后者提出了幾種有效的軟件抗干擾方法 [18]?？撮T狗技術(shù) 要實(shí)現(xiàn)對 CPU 的監(jiān)控， 就 必須通過兩根信號線和 CPU 進(jìn)行 聯(lián)系。 如果 在規(guī)定的時間內(nèi)看門狗得不到喂狗信號，就 可以 判斷出 CPU 的運(yùn)行出現(xiàn)了問題，并通過復(fù)位信號線發(fā)出復(fù)位信號重 新 啟 動 CPU。 “ 看門狗 ” 技術(shù)可 以 由硬件實(shí)現(xiàn)，也可 以由 軟件實(shí)現(xiàn)。 這次 次車窗控制系統(tǒng)采用了軟件 “ 看門狗 ” 技術(shù) 。在車窗防夾程序 M1 中通智能車窗升降控制系統(tǒng)的設(shè)計 19 過檢測 M2Watch 的變化情況判定溫差控制程序 M2 運(yùn)行是否正常，在溫差控制程序M2 中檢測主程序 MWatch 的變化情況判定主程序 M 是否正常運(yùn)行，在主程序 M 中通過檢測 M1Watch 的變化情況判別車窗防夾程序 M1 是否正常工作。在實(shí)際 的 應(yīng)用中通常都是幾種抗干擾方法并用，互相補(bǔ)充完善，才 可以 取得較好的抗干擾效果。車外溫度傳感器安放在汽車 的 前窗，車內(nèi)溫度傳感器 安放在車內(nèi)中控門鎖附近。下面對 智能 車窗控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能性測試。當(dāng)車速超過事先設(shè)定的限定車速 100km/h 時，上升過程中車內(nèi)外溫差在 ℃ (50℃ )時，采用基于車速和溫差的控制算法后，車窗上升速度對比之前時，提高了 ％， 使得車內(nèi)外 溫差較大時，車窗上升時能加快速度；下降過程中車內(nèi)外溫差在 ℃ (50℃ )時，采用了基于車速菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 和溫差的控制算法后，車窗下降速度對比之前時，降低了 ％，使得車窗能緩慢下降。 LDF 文件的配置 在開發(fā) LIN 網(wǎng)絡(luò)的時候，盡管 LIN 數(shù)據(jù)庫 并 不是必須的，但是 CANoe 軟件還是強(qiáng)烈 的 推薦使用 LIN 數(shù)據(jù)庫。通過工具的用戶接口，這些信息足夠可以進(jìn)行有限的仿真控制 (例 如選擇仿真節(jié)點(diǎn)，選擇進(jìn)度表 )。但 LDF 文件不能訪問應(yīng)用程序的功能特征 。 首先，主節(jié)點(diǎn)完成微控制器的寄存器初始化 與 變量初始化，然后進(jìn)入自身任務(wù) 的循環(huán)中。主節(jié)點(diǎn)采取邊發(fā)送邊接收的方式， 假如 接收到的位 和 發(fā)送的位不一致， 就 會取消這一次發(fā)送，重新啟動新的發(fā)送過程。任何一個車窗當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時，先將此信號通過 LIN 總線傳輸?shù)狡渌?jié)點(diǎn)上，再同步執(zhí)行該輸入信號所要求的動作。 LIN 協(xié)議采用了標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口，軟件的實(shí)現(xiàn)要嚴(yán)格遵守協(xié)議的規(guī)定 。 大 多數(shù)購車者將車窗視為必備的舒適功能，因此汽車 制造商 都將其作為一種基本 的 功能。尤其防夾是車窗 控制 模塊的重要安全要求，必須保證在車輛發(fā)生故障 的 情況下仍 然 能正確運(yùn)行，特別是在車窗升降 過程中 遭遇的電池故障或熄火狀況，這點(diǎn) 非常 重要。相對 CAN總線技術(shù)，LIN總線的 主要 特點(diǎn)就是成本低，可靠性強(qiáng)，簡單 且 實(shí)用。 信息與管理工程版， 2021． 30(3)： 415～ 419 [7]Gao Hongwei， Tong Weiming． Research on vehicle LIN bus frame transmission and realtime property[J]． Proceedings of the 2021 International Conference on Communications in Computing，CIC 2021(5)： 103～ 107 [8]Ross M． Foster． LIN kits for PIC18 Micro controllers[M]． Microchip Corporation， 2021： 56～ 62 [9]袁文燕，遲瑞娟，胡桂蘭．基于 LIN總線的汽車車身系統(tǒng)的設(shè)計 [J]．汽車電子． 2021． 22(9)：224～ 226 [10](美 )查普曼．汽車電器與電子原理 [M]．北京：高等教育出版社． 2021： 7～ 23 [11]Motorola． MC33486 Technical Data[DB]， Motorola． 2021： 1～ 7 [12]程德福．傳感器原理及應(yīng)用 [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社． 2021： 1～ 24 [13]National Semiconductor． LM335A Data Sheet[R]． 2021： 1～ 14 [14]宿元斌．?dāng)?shù)字溫度傳感器 LM83及其應(yīng)用 [J]．儀表技術(shù)． 2021(4)： 73～ 75 [15]毛春升，鐘紹華，陳永東．基于 LIN總線的車身控制系統(tǒng)研究 [J]．汽車技術(shù)． 2021(3)： 20～ 24 [16]陳祖爵，王豐華．基于 LIN 總線的汽車溫控舒適系統(tǒng)的研制 [J]．儀表技術(shù)與傳感 器， 2021(2)：18～ 21 [17]王旭芳，鄭太雄，程安字，等．基于 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