【文章內(nèi)容簡介】 ℃，正常連續(xù)輸出采樣端。電壓進行A/D轉(zhuǎn)換和一些計算后就可以得到負載的真實電流。因此，監(jiān)測輸入到單片機端口的電壓就等同于監(jiān)測車窗運動中電機的電流。車窗下降過程、上升過程、上升遇到阻力過程中經(jīng)過電機的電流都呈規(guī)律性的變化，而這些電流變化都可以通過電流采樣實時的反映到單片機中[11]。 溫度傳感器模塊設(shè)計車身控制用傳感器主要用于提高汽車的可靠性、安全性和舒適性等。由于它的工作條件不像發(fā)動機和底盤那么惡劣，一般工業(yè)用的傳感器稍加改進就可以使用。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]。針對汽車內(nèi)電磁干擾嚴重，溫度變化大等十分惡劣的環(huán)境，選用了溫度傳感器LM335A，其正常工作溫度在40℃～100℃之間，具有很高的工作精度與較寬的線性工作范圍，集成了信號調(diào)理電路和傳感電路，且器件輸出電壓和攝氏溫度成正比。而從使用角度來說，LM335A和用開爾文標準的線性溫度傳感器相比更有優(yōu)越之處[12]。溫度傳感器模塊電路由溫度傳感器LM335A和電位計組成。其電路連接如圖24所示。圖24 溫度傳感器模塊電路因為需要同時測得車內(nèi)外溫度，所以需要兩路溫度傳感器模塊，但為了測量的精確性和減少誤差，所以車內(nèi)外采用了同一組溫度傳感器模塊。結(jié)合實際需要，車窗控制系統(tǒng)中的溫度傳感器模塊完成的主要功能如下所示[13]：(1)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，將采集到的數(shù)據(jù)通過LIN總線傳給上位機和其他節(jié)點。 (2)監(jiān)視溫度信號的變化情況，通過溫差算法實現(xiàn)車窗智能升降功能。(3)采集溫度數(shù)據(jù)，并對其進行濾波處理。 A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計因為此次測量信號是溫度信號，不需要過于高的采樣率，所以采用了美國德州儀器公司生產(chǎn)的TLC2543芯片[14]。TLC2543有11個通道的12位開關(guān)電容逐次逼近模數(shù)串行A/D轉(zhuǎn)換器，采樣率是66kbit/s，速度比較快，采樣和保持由片內(nèi)采樣保持電路自動完成。此外，它的線性誤差較小，成本較低，節(jié)省口線資源，也使得它特別適用于此次車窗設(shè)計。圖25給出了TLC2543和PIC18F25J10的連接電路。圖25 A/D轉(zhuǎn)換模塊電路圖TLC2543芯片的工作原理如下：上電后，EOC為高，片選CS由高變低，I/O口CLOCK、DOUPUT脫離高阻狀態(tài)，12個時鐘信號從I/O口依次進入，隨著時鐘信號的加入，控制字從DINPUT在時鐘信號的上升沿輸入，同時輸出上一周期的數(shù)據(jù)從DOUPUT輸出，前4個時鐘信號決定了通道號的選擇，然后繼續(xù)采樣，到第12個時鐘的下降沿，EOC變低，TLC2543則自動完成采樣的模擬量的A/D轉(zhuǎn)化，然后進入新的工作周期。編程時需注意的是，DOUPUT輸出的數(shù)據(jù)總是上一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。本次設(shè)計一共使用了3路AD，分別測量車內(nèi)溫度、車外溫度和電機防夾過程產(chǎn)生的電流變化。溫度由LM335Z采樣來的標準模擬信號經(jīng)過TLC2543轉(zhuǎn)換后，送入微控器PIC18F25J10進行下列處理：有效數(shù)據(jù)檢查、數(shù)字濾波等。其中有效數(shù)據(jù)檢查可以避免因線路故障而采集到虛假數(shù)據(jù)，對輸入信號進行有效性檢查，主要來保證所測量的溫度信號在正常的范圍內(nèi)[15]。 汽車車窗系統(tǒng)智能控制實現(xiàn) 車窗系統(tǒng)防夾功能的實現(xiàn) 隨著汽車的普及，人們越來越重視汽車的安全性。在車窗系統(tǒng)中，汽車電動窗具有防夾功能已經(jīng)是一種趨勢。當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。本論文的車窗防夾控制模塊的設(shè)計采用了飛思卡爾公司的智能功率驅(qū)動器件MC33486，通過監(jiān)測車窗運行中永磁直流電機的電流變化來實現(xiàn)防夾功能。如圖26所示。圖26 MC33486芯片在基礎(chǔ)車型的電動車窗控制電路中，控制車窗電機采用的是繼電器和開關(guān)，容易發(fā)生粘連等問題。但在本系統(tǒng)中采用智能功率驅(qū)動器件控制車窗電機，通過控制加在直流電機上的電壓方向來控制電機的轉(zhuǎn)動方向。升降器電機通過的電流的變化反映玻璃上升或下降過程中遇到的阻力變換情況，通過采樣玻璃升降器電機通過的電流，監(jiān)測電流就可以監(jiān)測玻璃升降過程中阻力的變化情況從而執(zhí)行相應(yīng)的操作。智能功率驅(qū)動器件可以實現(xiàn)對電機的過流、過熱及過壓保護，而且通過監(jiān)測電流自動識別玻璃上升途中遇到障礙的狀況，進而進行反轉(zhuǎn)，防止夾傷?？刂颇K可以實現(xiàn)的功能：（1）點按車門控制鍵(按鍵時間小于300ms)，車窗自動上升到頂或下降到底，點按同一開關(guān)任意鍵，車窗停止上升或下降。（2）車窗運行到頂位或底位時自動停止，車窗電機斷電。（3）延時按控窗鍵(按鍵時間大于300ms)，車窗上升或下降，上升或下降過程中釋放按鍵車窗即停。（4）車窗玻璃在自動上升的過程中如果遇到一定的阻力會自動停下來，下降一段距離，能有效地防止人或物品的意外夾傷。車窗防夾控制模塊的主要部分是車窗電機，一般采用內(nèi)置減速器的可逆性永磁直流電機，電機內(nèi)有磁場線圈，通過控制加在線圈上的電壓方向就可以控制電機的正反轉(zhuǎn)，達到實現(xiàn)車窗玻璃的上升和下降的目的。本設(shè)計采用了智能功率驅(qū)動器件MC33486控制車窗電機，通過控制加在直流電機上的電壓方向來控制電機的轉(zhuǎn)動方向。通過升降器電機的電流的變化完全反映玻璃上升或下降過程中遇到阻力的變換情況，通過采樣電機升降過程中通過的電流，監(jiān)測電流就可以知道阻力的大小。 車速與溫差的車窗控制 車速表及車速傳感器是提供車輛行駛速度信息的重要工具，這里不考慮磁性元件的磁性變化、零件的自然磨損以及汽車輪胎胎壓造成的影響，假設(shè)汽車行駛過程中由車速傳感器采集的信號經(jīng)過處理得到的限定速度為Vmax。傳統(tǒng)的汽車車窗控制系統(tǒng)，當駕駛員在汽車行駛的過程中，在車速超過標定速Vmax時，如果車內(nèi)外的溫度反差過大，會在行駛過程中產(chǎn)生過大的氣流而影響汽車的穩(wěn)定性，造成駕駛員短暫的不適，從而可能導(dǎo)致交通意外的發(fā)生。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。如果駕駛員在高速行駛時，此時按下車窗升降開關(guān)，車速傳感器將數(shù)據(jù)傳到微控制器上，檢測到行車速度超過限定車速Vmax，則在駕駛員高速駕駛的途中通過溫度傳感器測得車內(nèi)外溫度，并通過A/D轉(zhuǎn)換電路將溫度數(shù)據(jù)傳到微控制器，通過新的車窗控制算法控制車窗電機實現(xiàn)車窗升降器的智能升降，從而實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)車窗升降的快慢。在駕駛員行車速度超過限定車速Vmax時，如果內(nèi)外溫度反差較大的時候?qū)崿F(xiàn)車窗的較慢升降；反之，在內(nèi)外溫度反差較小的時候?qū)崿F(xiàn)車窗的較快升降，在汽車駕駛過程中提高了駕駛員的舒適度，改善了駕駛員的駕駛環(huán)境，最重要的是減少交通意外發(fā)生的可能性。在汽車行駛速度超過限定車速Vmax的情況下，為該車窗控制器提供的算法包括如下步驟：(1)通過溫度傳感器分別獲得一組車內(nèi)溫度X1，X2，…，Xn，一組車外溫度Y1，Y2，…，Yn；(2)對兩組數(shù)據(jù)分別采用算術(shù)平均法得到Xm，Ym，由算術(shù)表達式n=[XmYm]可得到車內(nèi)外溫差數(shù)據(jù)；(3)判斷n是否在人體適應(yīng)范圍m內(nèi)，即mnm；如果不是，則車窗電機以原來a(0a1)倍的速度轉(zhuǎn)動，反之，車窗電機以原來b(b1)倍的速度轉(zhuǎn)動。 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敏感，車載電器低電壓、大電流負載特性使其開、關(guān)過程在供電線路上產(chǎn)生很多干擾，繼電器或電機等負載的開關(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。為了保證車載網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)安全和可靠運行，其必須具備良好的電磁兼容性(EMC)，所以進行硬件設(shè)計時必須考慮抗干擾的問題。電磁兼容性設(shè)計主要包括兩方面，即切斷電磁輻射進入電子產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生相互干擾的通路，提高對電磁效應(yīng)敏感器件的質(zhì)量。從汽車電子系統(tǒng)的總體和電路設(shè)計方面采取措施對最敏感的器件和部位進行屏蔽保護[16]。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。旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容可以被充電，并向器件進行放電。為盡量減小阻抗，旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。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。旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回電源。這是旁路電容和去耦電容的本質(zhì)區(qū)別。(2)