【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng)，他是利用石英晶體振蕩器，晶體需要電力系統(tǒng)有源晶體振蕩器電路完成，不需要外部電路，它可以振蕩頻率，以提供高精度的頻率和參考信號(hào)的質(zhì)量是更好的比較信號(hào)。無(wú)源晶振自身無(wú)法振蕩起來(lái)，它需要芯片內(nèi)部的振蕩電路一起工作才能振蕩，但信號(hào)質(zhì)量差，和更準(zhǔn)確的比活性的晶體。typically有源晶體有4個(gè)引腳，VCC，GND引腳與晶體振蕩器的輸出，在overhanging引腳。被動(dòng)oscillators引腳2或3，如果它是一個(gè)3針，針是在收到的外殼中間的晶體，利用接地時(shí)，在線的兩端引腳2是導(dǎo)致晶體到腳，這是等價(jià)的兩個(gè)引腳，引腳是一個(gè)之間的電阻2，區(qū)分陽(yáng)性和陰性。非活性的晶體，晶體是使用我們的在線雙釘，和有源晶體振蕩器，晶體只有在收到的輸入引腳，輸出引腳是不是必需的。晶振電路電路圖如下圖7所示。圖7 晶振電路模塊 CAN通信模塊CAN總線是現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)的一部分[8]。由于其很高的可靠性，高流量，連接方便，以及高效的性能的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。多路徑網(wǎng)絡(luò)通過(guò)低成本的高速網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，應(yīng)用于電子，傳感器，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，防滑系統(tǒng)中擴(kuò)展到控制區(qū)域的二次利用，如數(shù)控機(jī)床，農(nóng)業(yè)機(jī)械，醫(yī)療設(shè)備和各種各樣的領(lǐng)域。 CAN總線基本原理在1980年底的第二十世紀(jì)，CAN總線是德國(guó)博世公司首先提出的，它屬于一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議在汽車產(chǎn)品，控制設(shè)備和測(cè)試數(shù)據(jù)之間的溝通和交流通過(guò)它[9]。CAN總線具有以下特點(diǎn)： （1）非常簡(jiǎn)單的總線結(jié)構(gòu)，只有兩根信號(hào)線就可以實(shí)現(xiàn)不同模塊之間的數(shù)據(jù)通信和交換。（2）滿足數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性和分布節(jié)點(diǎn)CAN網(wǎng)絡(luò)中的信息的不同需求，分為不同的優(yōu)先級(jí)。（3）靈活多樣的通信方式，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的控制模式。（4）有一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸速率非?？斓?，最大速率可達(dá)1Mbps左右。 （5）在CAN總線，短幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)格式，而每幀數(shù)據(jù)將有一個(gè)CRC校驗(yàn)或其他驗(yàn)證方法，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，驗(yàn)證的方法可以保證非常低的錯(cuò)誤率，在高干擾的情況下也可以使用，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性[10]。 CAN通信模塊電路設(shè)計(jì) 根據(jù)CAN的通信原理，電子控制系統(tǒng)單元CAN，通信模塊硬件主要由CAN控制器、CAN驅(qū)動(dòng)器及中心微處理器構(gòu)成?；?1系列單片機(jī)作為中央處理器的CAN通信模塊的傳統(tǒng)，CAN控制器SJA1000為驅(qū)動(dòng)器PCA82C這一選擇的晶片，占用空間大，擴(kuò)展外圍接口有局限性，高功耗的同時(shí)。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，我采用了TJA1050和LPC2119驅(qū)動(dòng)器配有一個(gè)內(nèi)置CAN控制器的CAN通信模塊的電子控制系統(tǒng)。如圖1所示通信硬件圖模塊。根據(jù)設(shè)計(jì)理論，電子控制單元硬件CAN通信模塊主要由CAN控制器構(gòu)成，可以驅(qū)動(dòng)和中央微處理器。基于51系列單片機(jī)作為中央處理器的CAN通信模塊的傳統(tǒng)，CAN控制器SJA1000為驅(qū)動(dòng)器PCA82C這一選擇的晶片，占用空間大，外圍接口擴(kuò)展的局限性，高功耗的同時(shí)。因此，在設(shè)計(jì)中，我們采用LPC2119和TJA1050驅(qū)動(dòng)器配有一個(gè)內(nèi)置CAN控制器的CAN通信模塊的電子控制系統(tǒng)[11]。設(shè)計(jì)的電池管理系統(tǒng)，CAN總線的數(shù)據(jù)通信和傳輸。單片機(jī)PIC18F4580芯片集成的基于CAN總線的模塊，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)CAN總線收發(fā)器PCA82C250的對(duì)外擴(kuò)張，在單片機(jī)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成CAN總線，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠囯姵毓芾硐到y(tǒng)的通信。但在實(shí)踐中，工作現(xiàn)場(chǎng)條件比較特殊，高共模電壓的存在中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的CAN總線，盡管對(duì)共模噪聲的影響CAN總線接口。當(dāng)電壓高的存在時(shí)，可以使收發(fā)裝置PCA82C250是不能正常工作，嚴(yán)重的情況下也會(huì)燒毀芯片外圍電路，所以在電路設(shè)計(jì)中的抗干擾能力的提高可以使其達(dá)到要求的模塊，采用更高性能的通信，CAN總線上各節(jié)點(diǎn)之間的電氣隔離方式將應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[12]。CAN通信模塊電路如圖8所示。圖8 CAN通信模塊電路圖4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)思 通過(guò)多種考慮最后確認(rèn)了采用C語(yǔ)言編程，目的是為了完成所需要的控制功能，保證程序的簡(jiǎn)化性和合理性，來(lái)滿足電動(dòng)車輔助逆變電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性的要求。在系統(tǒng)開(kāi)始投入運(yùn)行后，首先初始化寄存器P80C592單片機(jī)，通過(guò)SA8282實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)初始化，然后進(jìn)行電動(dòng)車軟件啟動(dòng)程序的負(fù)載特性。當(dāng)三相電源輸出電壓滿足一定的要求后，電動(dòng)車逆變電源可很好進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)?？刂苹芈窓z測(cè)到線電壓，電流的情況，SA8282控制寄存器中所有參數(shù)，根據(jù)按照運(yùn)行的實(shí)際情況，如果需要話的調(diào)整PWM輸出，三相輸出。例如，運(yùn)行一段時(shí)間后的電動(dòng)車，電動(dòng)車功能下降，導(dǎo)致三相逆變電源輸出電壓低于以前設(shè)定值，檢查是否通過(guò)sa8282 P80c592現(xiàn)象，輸出電壓振幅和電動(dòng)車穩(wěn)定的功率輸出是否達(dá)到要求[13]。同時(shí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制程序還將定期控制參數(shù)。如果車輛控制系統(tǒng)通信可以修改變頻器的運(yùn)行參數(shù)，P80C592將運(yùn)行在新的參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)輸出。程序中斷的程序有：系統(tǒng)處理故障程序，CAN總線通訊和數(shù)據(jù)采集程序。數(shù)據(jù)的采集程序，需要通過(guò)系統(tǒng)芯片中計(jì)數(shù)定時(shí)器來(lái)觸發(fā)，輸入數(shù)據(jù)采樣A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到逆變電路輸出，然后運(yùn)行CPU。CAN總線通信程序包括多個(gè)程序，其基本程序結(jié)構(gòu)根據(jù)圖8所示。當(dāng)CAN總線通訊程序運(yùn)行后，控制器可以執(zhí)行P80C592下達(dá)的相關(guān)系統(tǒng)命令。系統(tǒng)主機(jī)要請(qǐng)求的數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)，車輛的計(jì)算機(jī)查詢節(jié)點(diǎn)狀態(tài)獲取驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所運(yùn)行的參數(shù)，節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，如果系統(tǒng)查詢運(yùn)行所修改參數(shù)，就可以將存儲(chǔ)中的控制參數(shù)提取[14]。 主控程序軟件設(shè)計(jì) 主控程序設(shè)計(jì)方案P80C592單片機(jī)MCU編寫的主控程序，主要包括數(shù)據(jù)信息讀入單片機(jī)，由單片機(jī)存器進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，通過(guò)CAN總線通信，進(jìn)行相應(yīng)問(wèn)題處理，可完成對(duì)電動(dòng)汽車電池組的管理功能。電池工作狀態(tài)數(shù)據(jù)讀取由主控芯片的功能和電源管理芯片和主控oz8920通信，單片機(jī)是通過(guò)I2C總線的EEPROM芯片的讀（oz8920）中的數(shù)據(jù)，從獲得的電池電壓，電流和溫度，和工作狀態(tài)信息；通信模塊，通過(guò)CAN總線將主控裝置汽車控制系統(tǒng)和整個(gè)汽車通信工作，把電池和電池狀態(tài)信息，參數(shù)信息和報(bào)警信息，上到全車控制器，車輛控制器發(fā)送和接收控制信號(hào)和數(shù)據(jù)。 主程序設(shè)計(jì)流程 主控程序流程的工作包括系統(tǒng)初始化、CAN通信處理、控制子程序等部分。用以滿足整個(gè)系統(tǒng)對(duì)于參數(shù)信息采集，當(dāng)發(fā)現(xiàn)哪個(gè)參數(shù)不在設(shè)定范圍內(nèi)，由單片機(jī)控制器發(fā)出聲光報(bào)警提示信息，最后經(jīng)CAN總線通信發(fā)送至主控制器，實(shí)現(xiàn)分別對(duì)各個(gè)子程序的調(diào)用工作[15]。系統(tǒng)主程序流程圖如圖9所示?？刂瞥绦蛑械娜齻€(gè)中斷程序如下：數(shù)據(jù)采集程序，CAN總線通信和故障處理程序。數(shù)據(jù)采集程序，通過(guò)芯片計(jì)數(shù)器定時(shí)觸發(fā)，輸入數(shù)據(jù)采樣A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到逆變電路輸出，運(yùn)行CPU。CAN總線通信程序包括多個(gè)子程序[16]。當(dāng)通信程序觸發(fā)后，可以在控制器P80C592命令字執(zhí)行相關(guān)任務(wù)。主機(jī)在請(qǐng)求當(dāng)前數(shù)據(jù)時(shí)，將變頻器的運(yùn)行參數(shù)對(duì)車輛系統(tǒng)狀態(tài)的電腦查詢節(jié)點(diǎn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)提出修改運(yùn)行參數(shù)，將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的控制參數(shù)。系統(tǒng)初始化過(guò)程中使整個(gè)軟件系統(tǒng)控制寄存器需要設(shè)置初始設(shè)置初始值，目的是確保系統(tǒng)工作電源，并能在開(kāi)機(jī)時(shí)進(jìn)行自我測(cè)試，看看是否有異常參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊。參數(shù)檢測(cè)子模塊如圖10所示。 圖9 主程序流程圖 圖10 參數(shù)檢測(cè)子模塊 故障處理程序設(shè)計(jì)故障處理程序具有中斷程序的優(yōu)先級(jí)，能夠自動(dòng)分辨出優(yōu)先級(jí)，即外部中斷（INT0）0 P80C592與SA8282芯片引腳連接的運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)車的輔助逆變變頻器發(fā)生故障的時(shí)候，IPM會(huì)將發(fā)生故障信號(hào)會(huì)傳送SA8282芯片，系統(tǒng)會(huì)在立即在PWM輸出，并且發(fā)給P80C592采取中斷措施，觸發(fā)的故障會(huì)馬上進(jìn)行處理，完成處理后。故障處理程序SA8282關(guān)閉，然后由電動(dòng)車CAN總線PC故障代碼寫參數(shù)與當(dāng)前運(yùn)行的系統(tǒng)完成消息的發(fā)送；來(lái)恢復(fù)了單片機(jī)系統(tǒng)控制關(guān)閉，安全關(guān)機(jī)。故障診斷模塊的子程序如圖11所示[17] CAN總線數(shù)據(jù)通信子程序設(shè)計(jì) 根據(jù)CAN總線的通信原理，在接收過(guò)程中，主要通過(guò)標(biāo)志的內(nèi)部寄存器為“0”或?yàn)椤?”，數(shù)據(jù)已由“1”標(biāo)志為收到，“0”表示為他們沒(méi)有收到數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)還沒(méi)有完成；在數(shù)據(jù)發(fā)送，發(fā)送相關(guān)的初始化數(shù)據(jù)，格式和參數(shù)的ID碼，包括數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度是一樣的。根據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)送CAN總線的通信原理，在發(fā)送過(guò)程中，主要通過(guò)發(fā)送標(biāo)志位內(nèi)部寄存器為“0”“1”一個(gè)數(shù)據(jù)幀發(fā)送到標(biāo)志識(shí)別，當(dāng)標(biāo)志為“0”時(shí)，表明沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送或發(fā)送的數(shù)據(jù)還沒(méi)有完成；當(dāng)標(biāo)志為“1”，這意味著1幀數(shù)據(jù)發(fā)送和已發(fā)送，發(fā)送緩沖區(qū)中上傳，所以通知CPU發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送，同時(shí)，寄存器自動(dòng)清除標(biāo)志位發(fā)送，寄存器自動(dòng)添加此位被清零，用于下一幀數(shù)據(jù)傳輸[18]。CAN總線數(shù)據(jù)通信接收子程序流程圖如圖12所示。圖11 故障處理子模塊圖12 CAN總線數(shù)據(jù)通信子程序流程圖CAN通信網(wǎng)絡(luò)引入電動(dòng)車所提供的車輛的各個(gè)子系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，實(shí)施全局優(yōu)化控制，為所有車輛的智能節(jié)點(diǎn)實(shí)施的控制。P80C592集成控制器為核心，結(jié)合三相逆變電源，不僅安全，穩(wěn)定性高，數(shù)據(jù)交換快和車輛控制精準(zhǔn)，不同的電動(dòng)車參與一個(gè)專用的PWM波形的電動(dòng)汽車芯片SA8282計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)，都需要使用不同的電動(dòng)汽車CAN總線協(xié)議[19]。采用適當(dāng)?shù)淖兏刂瞥绦?，只需更改與CAN控制程序通信程序的程序段，就能夠訪問(wèn)整個(gè)車輛系統(tǒng)，使逆變器具有更多的功能。5 電路開(kāi)環(huán)仿真結(jié)果 圖13所示為車載逆變電源原理圖，及在任意負(fù)載下的波形，逆變SPWM 調(diào)制波形。下面將為在開(kāi)環(huán)負(fù)載下SA8282 輸出PWM 波、中間級(jí)直流電壓、輸出正弦波等波形做分析。設(shè)負(fù)載分別約為50W 額定負(fù)載、RL=230Ω 和負(fù)載約為25W,RL=1KΩ，將SA8282 。SA8282 輸出PWM 波、及未經(jīng)調(diào)制SPWM 波輸出及正弦波波形如圖13所示。圖13 SA8282輸出PWM波 圖14與15 的對(duì)比可以看出未經(jīng)調(diào)制的SPWM 波，當(dāng)負(fù)載減輕時(shí)其幅值上升。 圖14 50W未經(jīng)濾波的SPWM波圖15 25W未經(jīng)濾波的SPWM波 圖16與圖17的對(duì)比可以看出當(dāng)負(fù)載減輕時(shí)輸出正弦波電壓上升。 圖16 50W正弦波輸出圖17 25W正弦波輸出 從以上的波形對(duì)比可以看出，在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，中間級(jí)直流輸出及輸出正弦波在負(fù)載變化下，其輸出波形電壓幅值也將隨著變化。這樣輸出電壓不穩(wěn)定，可能會(huì)對(duì)用點(diǎn)設(shè)備造成損害,使系統(tǒng)發(fā)生故障，這樣就需要關(guān)閉輸出，進(jìn)行安全關(guān)機(jī)。 仿真結(jié)果總結(jié) 該章主要對(duì)電路系統(tǒng)在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，負(fù)載變化時(shí)的中間級(jí)直流輸出，正弦波輸出波形進(jìn)行了仿真分析。在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，當(dāng)負(fù)載減輕時(shí)，輸出電壓會(huì)升高，這樣會(huì)對(duì)用電設(shè)備的安全造成威脅，引起設(shè)備發(fā)生故障，這時(shí)就需要斷開(kāi)輸出，進(jìn)行安全關(guān)機(jī)。通過(guò)CAN的控制總線，發(fā)生出來(lái)的故障需要向各個(gè)節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)進(jìn)行報(bào)告，并對(duì)總線中每個(gè)發(fā)生的故障做出操作，如：在位于電動(dòng)車上顯示系統(tǒng)顯示出系統(tǒng)做出的預(yù)警告示信息,提醒駕駛員減速。由電動(dòng)車能量管理系統(tǒng)發(fā)出命令關(guān)閉輔助逆變電源的輸入，接收其錯(cuò)誤代碼和保存當(dāng)前電動(dòng)車運(yùn)行數(shù)據(jù)，來(lái)方便維修人員排除故障。結(jié)束語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)在黃海波老師精心指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求下，終于完成了支持CAN總線的電動(dòng)車輔助逆變電源的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)這兩年學(xué)習(xí)成績(jī)的檢閱以及檢查我們的動(dòng)手能力，平時(shí)學(xué)的課程很少能融會(huì)貫通，通過(guò)CAN總線的電動(dòng)車輔助逆變電源的設(shè)計(jì)，讓平時(shí)所學(xué)的知識(shí)得到了進(jìn)一步的鞏固，讓理論和實(shí)踐得到了很好的結(jié)合。剛一開(kāi)始拿到這個(gè)題目時(shí)不知如何下手，由于對(duì)這方面的知識(shí)了解很少，走了不少?gòu)澛?，甚至出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤，但正是在這一次的錯(cuò)誤中讓我學(xué)到了許多知識(shí)，同時(shí)也磨練了自己的耐心并加強(qiáng)了對(duì)軟件平臺(tái)的操作水平。在這次寫論文中學(xué)到了許多以前沒(méi)有接觸到的知識(shí)，學(xué)到了如何用Keil億圖、電路仿真軟件等軟件。在黃海波老師的精心和耐心的指導(dǎo)下終于實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車的輔助逆變電源的基本功能，如電動(dòng)車上各種智能化節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化。每位老師都很有耐心，他們會(huì)把每個(gè)知識(shí)都講解的很清晰，遇到不會(huì)的他們都很有耐心的給我們講解，一直到聽(tīng)懂為止。在設(shè)計(jì)中不僅學(xué)到了專業(yè)知識(shí)還學(xué)到了怎樣做人，如何與人交流，遇到問(wèn)題要多思考多和同學(xué)交流，多和老師交流。這兩年充實(shí)的生活告訴我，只有不斷經(jīng)歷考驗(yàn)、挫折、甚至失敗，才能逼近最終的理想。生于斯時(shí)，長(zhǎng)于斯境，唯有以雙倍的努力、十倍的耐心、百倍的豪情和千倍的執(zhí)著來(lái)完成原賦的使命。CAN總線的電動(dòng)車輔助逆變電源的設(shè)計(jì)的完成意味著大學(xué)生快要結(jié)束，大學(xué)這兩年它帶給我的影響不是可以用時(shí)間來(lái)衡量的，這兩年來(lái)經(jīng)過(guò)所以的事，都是人生生活回味的一部分。對(duì)于今后迎接的是更多的困難，經(jīng)過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的錘煉，相信能更好的面對(duì)生活面對(duì)未來(lái)，把握機(jī)遇。在大學(xué)里得到了最好的訓(xùn)練，這將是大學(xué)生活最美好的回憶，要把學(xué)習(xí)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化正能量，為著美好未來(lái)而努力奮斗，相信生活相信自己相信未來(lái)！參考文獻(xiàn)[1] 朱正禮, 總線系統(tǒng)在電動(dòng)轎車上的應(yīng)用.[D]汽車工程,2013Zhu Zhengli. low cloud, application of CANbus system in the electric car. 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