【文章內(nèi)容簡介】 和掉電模式； 掉電后中斷可喚醒；看門狗定時器； 雙數(shù)據(jù)指針；掉電標識符；功能特性描述：AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。方案二,選擇P87C591；P87C591是一個單片8位高性能微控制器，具有片內(nèi)CAN控制器，從80C51微控制器家族派生而來。它采用了強大的80C51指令集并成功地包含了PHILIPS半導體SJA1000 CAN控制器強大的PeliCAN功能。全靜態(tài)內(nèi)核提供了擴展的節(jié)電方式。振蕩器可停止和恢復而不會丟失數(shù)據(jù)。改進的1：1內(nèi)部時鐘預分頻器在12MHz外部時鐘速率時實現(xiàn)500ns指令周期。微控制器以先進的CMOS工藝制造，并設計用于汽車和通用的工業(yè)應用。除了80C51的標準特性之外，器件還為這些應用提供許多專用的硬件功能。P87C591組合了P87C554(微控制器)和SJA1000(獨立的CAN控制器)的功能，并具有下面的增強特性：（1）增強的CAN接收中斷（2）擴展的驗收濾波器（3）驗收濾波器可在運行中改變特性（1）16K字節(jié)內(nèi)部程序存儲器，512字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM；（2）3個16位定時/計數(shù)器：T0、T1和T2(捕獲amp。比較)，1個片內(nèi)看門狗定時器T3；（3）帶6路模擬輸入的10位ADC，可選擇快速8位ADC；(4)2個8位分辨率的脈寬調(diào)制輸出(PWM)；(5)具有32個可編程I/O口(準雙向、推挽、高阻和開漏)；（6）帶硬件I2C總線接口；(7)全雙工增強型UART，帶有可編程波特率發(fā)生器(8)雙DPTR；(9)可禁止ALE實現(xiàn)低EMI；(10)復位信號；(11)eliCAN內(nèi)核；(12)度范圍：40~+85℃；通過方案一和方案二比較，由于方案二更適合用與CAN總線模塊相連，所以選擇方測距傳感器的選擇；方案一:激光測距激光測距裝置門是一種光子雷達系統(tǒng)，它具有測量時間短、量程大、精度高等優(yōu)點，在許多領域得到了廣泛應用。目前在汽車上應用較廣的激光測距系統(tǒng)可分為非成象式激光雷達和成象式激光雷達。非成象式激光雷達根據(jù)激光束傳播時間確定距離。它的工作原理是:從高功率窄脈沖激光器發(fā)出的激光脈沖經(jīng)發(fā)射物鏡聚焦成一定形狀的光束后，用掃描鏡左右掃描，向空間發(fā)射，照射在前方車輛或其他目標上，其反射光經(jīng)掃描鏡、接收物鏡及回輸光纖，被導入到信號處理裝置內(nèi)光電二極管，利用計數(shù)器計數(shù)激光二極管啟動脈沖與光電二極管的接收脈沖間的時間差, 即可求得目標距離。利用掃描鏡系統(tǒng)中的位置探測器測定反射鏡的角度即可測出目標的方位。成象式激光雷達又可分為掃描成象激光雷達和非掃描成象激光雷達。掃描成象激光雷達把激光雷達同二維光學掃描鏡結(jié)合起來，利用掃描器控制激光的射出方向，通過對整個視場進行逐點掃描測量，即可獲得視場內(nèi)目標的三維信息。非掃描成象式激光雷達將光源發(fā)出的經(jīng)過強度調(diào)制的激光經(jīng)分束器系統(tǒng)分為多束光后沿不同方向射出，照射待測區(qū)域。由于非掃描成象激光雷達測點數(shù)目大大減少，從而提高了系統(tǒng)三維成象速度。在汽車測距系統(tǒng)中，激光測距的應用只有局限性。盡管非成象激光雷達更同成象式激光雷達相比，具有造價低、速度快、穩(wěn)定性高等特點。但由于激光雷達測距儀器工作環(huán)境處于高速運動的車體中，振動大，對其穩(wěn)定性、可靠性提出了較高的要求，其體積也受到了一定的限制，同時激光測距方式受天氣狀態(tài)、汽車的震動及反射鏡表面磨損、污染等因素影響較大，測距精度難以保證。所以在汽車防撞領域激光測距方式?jīng)]有得到發(fā)展。方案二：攝像系統(tǒng)測距CCD攝像機是一種用來模擬人眼的光電探測器。它具有尺寸小、質(zhì)量輕、功耗小、噪聲低、動態(tài)范圍大、光計量準確、其線掃描輸出的光電信號有利于后續(xù)信號處理等優(yōu)良特性，在汽車行業(yè)也得到了廣泛的應用。利用面陣CCD，可獲得被測視野的二維圖像，但無法確定與被測物體之間的距離。只使用一個CCD攝像機的系統(tǒng)稱為單目攝像系統(tǒng)，在汽車上常用于倒車后視系統(tǒng)，輔助駕駛員獲得后視死角信息，以避免倒車撞物。為獲得目標三維信息，模擬人的雙目視覺原理，利用間隔固定的兩臺攝像機同時對同一景物成象，通過對這兩幅圖像進行計算機分析處理，即可確定視野中每個物體的三維坐標,這一系統(tǒng)稱為雙目攝像系統(tǒng)。雙目攝像系統(tǒng)模仿人體視覺原理，測量精度高。但目前價格較高，同時由于受軟件和硬件的制約，成象速度較慢，而且探頭容易磨損，使得探測距離精確程度降低，一般減少至原來的1/2一1/3。方案三：超聲波測距超聲波簡單的說就是音頻超過了人類耳朵所能夠聽到的范圍。在彈性媒質(zhì)中，如果波源所激起的縱波的頻率在2OHz到20000Hz之間，就能引起人的聽覺。在這一頻率范圍內(nèi)的振動稱為聲振動，聲振動所激起的縱波稱為聲波。頻率高于20000Hz的機械波稱為超聲波，頻率低于20Hz的機械波稱為次聲波。與光波不同，超聲波是一種彈性機械波，它可以在氣體、液體和固體中傳播。電磁波的傳播速度為380m/s，超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s(常溫下)，其速度與電磁波相差5個等級，其速度相對電磁波是非常慢的，由于超聲波指向性強,能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，并且利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制，并且在測量精度方面能達到工業(yè)實用的要求，因而超聲波經(jīng)常用于多距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實現(xiàn)，在移動機器人的研制上也得到了廣泛的應用。由上，述敘述可知，超聲波測量能夠達到系統(tǒng)中所要求的測量精度，一般應用在汽車倒車系統(tǒng)上。方案四:毫米波雷達測距毫米波是指波長介于1一1Omm之間的電磁波,雷達是利用目標對電磁波反射來發(fā)現(xiàn)目標并測定其位置的。汽車上應用的雷達采用的是3OGHZ以上的毫米波雷達，毫米波雷達測距在原理上和以上幾種測距方式類似。毫米波頻率高、波長短，一方面可縮小從天線輻射的電磁波射束角幅度，從而減少由于不需要的反射所引起的誤動作和干擾，另一方面由于多普勒頻移大，相對速度的測量精度高毫米波雷達的主要特征有:(l)穩(wěn)定的探測性能。不受被測物體表面形狀、顏色等的影響:對大氣紊流、氣渦等具有適應性。(2)良好的環(huán)境適應性。毫米波雷達的穿透能力很強，其測距精度受雨、雪、霧及陽光等天氣因素和雜音、污染等環(huán)境的影響較小，可以保證車輛在任何天氣下的正常運行。作為車載雷達，目前適用的主要有脈沖多普勒雷達、雙頻CW雷達和FM雷達三種。應用雷達測距，需要防止電磁波干擾，雷達彼此之間的電磁波和其他通信設施的電磁波對其測距性能都有影響。毫米波雷達主要應用于防撞，以避免高速公路上發(fā)生追尾碰撞。但是，由于應用毫米波雷達測距易受電磁干擾，而且成本太高，結(jié)構(gòu)復雜，其價格昂貴，市場價格在1500元以上，一般使用于高檔轎車。方案五:紅外線測距紅外線測距和激光、超聲波測距在原理上基本相同，均是根據(jù)發(fā)射波和反射時間來判斷目標的距離，車載儀器通過發(fā)射并接收前方物體反射回的紅外線，依據(jù)信號的強弱及波長的不同，同時分析時間差，可分析出前方物體的性質(zhì)及與汽車的距離。紅外線的最大探測距離為10m，測距時響應的時間較慢，約1000ms。紅外線測距在技術(shù)上難度不大，構(gòu)成的測距系統(tǒng)成本較低，但是在惡劣的天氣和長距離探測方面仍然不能滿足汽車防撞的要求。同時，紅外線的波長比可見光線長，是肉眼看不見的光，有顯著的熱效應和較強的穿透云霧的能力。由于任何物體在任何時候都會發(fā)出紅外線，而且人類肉眼感知不到紅外線，具有極強的隱蔽性，夜間同樣不妨礙測距儀的工作，故該種測距儀廣泛應用在軍，用汽車上。從以上五種測距技術(shù)方案的介紹可以看出各個傳感器的優(yōu)點和缺點：超聲波技術(shù)主要用于短距離探測，成本低，制作安裝簡便，適應惡劣環(huán)境；紅外線技術(shù)一般用于夜間環(huán)境，對環(huán)境適應性差：微波雷達測距和激光測距相對于超聲波測距來講精度更高，定位更準確。攝像系統(tǒng)技術(shù)價格較貴；毫米波雷達技術(shù)和激光技術(shù)的成本很高，所以運用其原理進行測量的設備價格也是相當高的，因而現(xiàn)在只是在比較高級的轎車中才有所應用。綜合以上考慮和實際應用條件，本系統(tǒng)的測距模塊采用的是第三種方案，并在超聲波測距技術(shù)方案的設計上進行了簡化和改進。 總體方案本設計采用 CAN 總線通訊協(xié)議建立電動汽車燈光控制系統(tǒng)局域網(wǎng)和雷達控制系統(tǒng)局域網(wǎng)，完成該局域網(wǎng)內(nèi)前、后車燈控制系統(tǒng)與主控制器節(jié)點的信息通訊。通過 CAN 總線實現(xiàn)電動汽車燈光控制功能，如圖 1 所示。 其中，左右前燈包括：遠光燈（45W）、近光燈（40W）、前轉(zhuǎn)向燈 （12W）、 示 寬 燈 （5W）、 邊 轉(zhuǎn) 向 燈 （5W） 和 霧 燈（55W）；左右后燈包括：后轉(zhuǎn)向燈（23W）、制動燈（21W）、尾燈（5W）和倒車燈（23W）。要實現(xiàn)的燈光控制功能包括：遠光燈控制、近光燈控制、霧燈控制、倒車燈控制、制動控制、尾燈控制、示寬燈控制。通過主控器節(jié)點上的開關控制所有的車燈， 一共有8 個控制開關：近光燈開關；遠光燈開關；左轉(zhuǎn)向燈開關；右轉(zhuǎn)向燈開關；霧燈開關；倒車燈開關；小燈開關,制動等開關。汽車雷達系統(tǒng)前面四組，后面兩組構(gòu)成雷達控制系統(tǒng)，檢測汽車和障礙物的距離，進行報警。示寬燈 前轉(zhuǎn)向燈 前轉(zhuǎn)向燈 示寬燈智能開關智能開關后燈節(jié)點MCUCAN總線收發(fā)器智能開關智能開關CAN總線收發(fā)器四組雷達系統(tǒng)CAN總線收發(fā)器主控節(jié)點MCU車燈控制開關前燈節(jié)點MCU智能開關智能開關智能開關智能開關兩組雷達系統(tǒng)智能開關智能開關近光燈 遠光燈 遠光燈 近光燈邊轉(zhuǎn)向燈倒車燈邊轉(zhuǎn)向燈倒車燈制動燈尾燈牌照燈制動燈后轉(zhuǎn)向燈后轉(zhuǎn)向燈尾燈牌照燈 總體框圖第3章 硬件設計 單片機的最小系統(tǒng)單片機需要供電、晶振電路與時鐘電路的共同作用，才能工作，本設計采用外部時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號，外接晶振時，CC2值通常選擇30uF左右；CC2可穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調(diào)作用，振蕩頻率范圍是0到24MHz。為了減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作，諧振器和電容應盡可能安裝于單片機芯片靠近。復位電路采用手動上電復位電路，這種電路利用電容器充電來實現(xiàn)。當加電時，電容C3充電，電路有電流流過，構(gòu)成回路，在電阻上R2上有壓降，RESET引腳為高電平；當電容C3充滿電后，電路相當于斷開，RESET電位與地相同，復位結(jié)束。 單片機的最小系統(tǒng) 燈光控制節(jié)點MCU考慮到系統(tǒng)的成本，本設計選用 P87C591 單片機作為燈光控制節(jié)點的 MCU。 P87C591 是一個單片8 位高性能微控制器，組合了 P87C554（微控制器和 SJA1000 獨立的 CAN 控制器） 的功能， 并在SJA1000 的基礎上增加了以下 CAN 的特性：（1）增強的 CAN 接收中斷；（2） 擴展的驗收濾波器；（3）驗和 TXD 相 連 ,而 是 通 過 高 速 光 電 耦 合 器6N137 后與 PCA82C250 相連,這樣就很好地實現(xiàn)了總線上各 CAN 節(jié)點間的電氣隔離。 不過，應該特別說明的一點是， 光耦部分電路所采用的兩個電源Vcc 和 Vdd 必須完全隔離， 否則采用光耦也就失去了意義。PCA82C250 與 CAN 總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。PCA82C250 的 CANH 和CANL 引腳各自通過一個 10KΩ 的電阻與 CAN 總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護 PCA82C250免受過流的沖擊。 CANH 和 CANL 與接地之間并聯(lián)了兩個 100uF 的小電容， 可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。 另外，在兩根CAN 總線輸入端與地之間分別接了一個防雷擊管，當兩輸入端與地之間出現(xiàn)瞬變干擾時，通過防雷擊管的放電可起到一定的保護作用。 燈光控制節(jié)點MCU 燈光驅(qū)動電路燈光驅(qū)動電路通過智能功率開關對車燈進行驅(qū)動控制。 各個車燈節(jié)點對車燈的驅(qū)動大致相同，以一個單通道智能功率開關驅(qū)動電路為例進行說明，如圖 所示。 BTS443 是 Infinion 公司的智能高邊功率開關，它適用于汽車電子苛刻的工作環(huán)境，其工作的溫度范圍可從－40℃至＋150℃。 采用 12V 或 24V負載控制，適用于各種阻性負載、感性負載或容性負載，尤其適用于具有高浪涌電流的負載，如車燈等；可以作為繼電器、 保險絲及分立電路等控制方法的替代方法。此外，BTS443 還具有多項保護功能：短路保護、過載保護、過壓保護、過溫關斷和掉電保護、靜電放電保護和電源反接保護等。 圖 燈光驅(qū)動電路 超聲發(fā)射電路發(fā)射電路提供電脈沖