【正文】 升 / 下 降是 否 有 按鍵 按 下車 窗 是 否到 頂 / 底 ？電 機(jī) 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 上升 / 下 降電 機(jī) 停 止轉(zhuǎn) 動(dòng)置 自 動(dòng) 上 升 / 下降汽 車 行 駛 速 度是 否 過 快 ？溫 差 是 否在 人 體 適 應(yīng)范 圍 內(nèi) ？上 升 / 下 降 3 0 0 m s定 時(shí) 已 到緩 慢 上 升 / 下 降Y NYN YN YN N YYNY N 圖 31 系統(tǒng)主程序流程圖 菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 通過基于車速和溫差的車窗控制算法，車速傳感器和溫度傳感器結(jié)合不僅可以用于車輛行駛記錄和預(yù)測，而且改進(jìn)了車窗控制系統(tǒng)的安全性和舒適性，使其設(shè)計(jì)更加彰顯智能化和人性化，符合電子車窗系統(tǒng)將來的發(fā)展趨勢，具有廣泛的運(yùn)用范圍和實(shí)際的運(yùn)用價(jià)值。 LIN 主機(jī)程序 LIN主機(jī)程序流程圖，指明 LIN主機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的程序流程。如圖 32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(bào) 文 信 息 ？分 析 主 節(jié) 點(diǎn) 的 診 斷 消息車 窗 升 降 驅(qū) 動(dòng) 函 數(shù)L I N 報(bào) 文 接 收執(zhí) 行 相 應(yīng) 的 動(dòng) 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。在車窗控制方案中，如果中央控制單元檢測到開關(guān)狀態(tài)后，就向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息。此時(shí)主節(jié)點(diǎn)立即啟動(dòng) LIN報(bào)文幀的發(fā)送，先發(fā)送主機(jī)任務(wù)，然后延時(shí)幀內(nèi)響應(yīng)間隔規(guī)定的時(shí)間后，再啟動(dòng)從機(jī)任務(wù)發(fā)送。相應(yīng)標(biāo)識(shí)符的從節(jié)點(diǎn)接收到從機(jī)任務(wù)內(nèi)容后，執(zhí)行預(yù)先定義的操作，如打開、關(guān)閉車窗等。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(jì) 15 位與發(fā)送的位不一致，則會(huì)取消這一次發(fā)送，重新啟動(dòng)新的發(fā)送過程。如果從節(jié)點(diǎn)接收報(bào)文后，產(chǎn)生了位錯(cuò)誤、校驗(yàn)和錯(cuò)誤、標(biāo)識(shí)符奇偶校驗(yàn)錯(cuò) 誤，從節(jié)點(diǎn)就認(rèn)為沒有收到任務(wù)幀。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)總線診斷主機(jī)任務(wù)后，從節(jié)點(diǎn)的從機(jī)任務(wù)以診斷信息告知主節(jié)點(diǎn)己經(jīng)發(fā)生錯(cuò)誤 [17]。 LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)軟件流程圖 充分 考慮了車窗整體執(zhí)行動(dòng)作的一致性 和 總線信號(hào)傳輸之間的 關(guān) 系。任何一個(gè)車窗當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，先將此信號(hào)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(hào)所要求的動(dòng)作。 LIN從機(jī)節(jié)點(diǎn)則需要將本地節(jié)點(diǎn)的診斷信息實(shí)時(shí)地發(fā)送給車窗 LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)。這樣， LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)就可以實(shí)時(shí)地接收 LIN從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。基于上述原因，主機(jī)節(jié)點(diǎn) LIN報(bào)文的接收放在本地節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)函 數(shù)執(zhí)行之后進(jìn)行。 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。如圖 33 所示。 程 序 入 口單 片 機(jī) 機(jī) 寄 存 器 初 始化所 有 變 量 初 始 化收 到 中 央 控 制 單 元的 消 息 ？等 待 信 息 診 斷 周 期 到 ，向 總 線 發(fā) 送 主 機(jī) 任 務(wù)的 診 斷 信 息L I N 報(bào) 文 發(fā) 送分 析 從 機(jī) 任 務(wù) 的 診 斷信 息車 窗 升 降 驅(qū) 動(dòng) 函 數(shù)向 中 央 控 制 單 元 發(fā) 送診 斷 結(jié) 果L I N 報(bào) 文 接 收NY 圖 33 LIN 從機(jī)程序流程圖 從主機(jī)節(jié)點(diǎn)的軟件流程圖可以得知，當(dāng)信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，主機(jī)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān) LIN報(bào)文的發(fā)送， LIN從機(jī)節(jié)點(diǎn)需要實(shí)時(shí)地進(jìn)行相關(guān)信息報(bào)文的發(fā)送。這樣，對于 LIN從機(jī)節(jié)菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)與主機(jī)節(jié)點(diǎn)基本相同，我們需要在等待接收 LIN主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文的時(shí)間內(nèi)處理本地節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)函數(shù)以及本地 LIN報(bào)文的發(fā)送等工作。 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 34 所示。 初 始 化是 否 有 按 鍵 按下 ？按 鍵 結(jié) 束 ？顯 示 設(shè) 定 值產(chǎn) 生 P W M 波 匹 配 值輸 出 P W M 波A / D 采 樣顯 示 實(shí) 際 輸 出 值設(shè) 定 值 與 輸 出 值 是 否 相 等 ？產(chǎn) 生 新 P W M 波 匹 配 值NYNYYN 圖 34 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖 智能車窗升降控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 首先進(jìn)行程序初始化，判斷按鍵開關(guān)的狀態(tài)，再與 PWM 波值進(jìn)行匹配，將輸出的 PWM 波值轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)或其他模擬信號(hào)，通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，與設(shè)定值進(jìn)行比較，看是否相等，如此反復(fù)。 溫度控制模塊程序 溫度控制模塊程序流程圖，指明溫度控制模塊程序?qū)斎霚囟葦?shù)據(jù)的處理。如圖35 所示。 開 始拍 數(shù) 置 零正 向 轉(zhuǎn) 動(dòng)選 擇 整 箱 控 制 碼 數(shù) 組輸 出 控 制 碼控 制 碼 地 址 口 即 指 向 下 拍 控 制 碼延 時(shí)拍 數(shù) 已 過 六 拍 ？步 數(shù) N = N 1步 數(shù) N = 0 ？返 回反 向 控 制 碼 數(shù) 組NYNNYY 圖 35 溫度控制模塊程序流程圖 溫度控制模塊程序主要是對溫度感應(yīng)模塊采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過與設(shè)菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 定值進(jìn)行比較后，來調(diào)節(jié)車窗升降，從而調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度。 系統(tǒng)軟件抗干擾設(shè)計(jì) 在測控系統(tǒng)中常常存在著 靜電干擾、 電磁干擾、放電和浪涌噪聲等多種形式的干擾。這些干擾可能會(huì)造成系統(tǒng)工作點(diǎn)漂移 的現(xiàn)象出現(xiàn)，造成 測控信號(hào)在傳輸過程中擬合噪聲信號(hào)。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。 軟件抗干擾技術(shù)是當(dāng)系統(tǒng)受干擾后，使系統(tǒng)恢復(fù)正常 運(yùn)行或輸入信號(hào)受干擾后去偽存真的一種輔助方法。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時(shí)，軟件抗干擾以其設(shè)計(jì)靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到人們的重視。在實(shí)際應(yīng)用中，軟件抗干擾研究的內(nèi)容主要是：一、采取軟件的方法消除模擬輸入信號(hào)的噪聲 (如數(shù)字濾波技術(shù) )；二、由于干擾而使得程序運(yùn)行混亂時(shí)使程序重入正軌的方法。本 設(shè)計(jì) 針對后者提出了幾種有效的軟件抗干擾方法 [18]。 看門狗技術(shù)是常用的抗干擾措施。與其他 的 抗干擾技術(shù)相比 較 它采用的是一種亡羊補(bǔ)牢的辦法，即只在其他 的 抗干擾方法失效后采用的一種補(bǔ)救方法?？撮T狗的基本功能是：一 旦發(fā)現(xiàn) CPU 運(yùn)行不正常，它就發(fā)出復(fù)位信號(hào)，強(qiáng)制系統(tǒng)重 新 啟 動(dòng) ?？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(hào)線和 CPU 進(jìn)行 聯(lián)系。一根是由 CPU發(fā)出的喂狗信號(hào)線， 而 另一根 則 是由看門狗發(fā)出的復(fù)位信號(hào)線。通過前者 CPU 可以 將自身正常工作的狀態(tài)指示信號(hào)傳給看門狗，處在監(jiān)視狀態(tài)的看門狗若能夠在 一定 的時(shí)間內(nèi)收到有效的喂狗信號(hào)，就 可以 確認(rèn)計(jì)算機(jī)工作正常，并 且 繼續(xù)監(jiān)視而不 會(huì) 發(fā)出控制動(dòng)作。例如： IMP813L 和 IMP706P 的有效喂狗信號(hào)是 下降沿 或 上升沿 ；而另一種看門狗 X25045 的有效喂狗信號(hào)是程序設(shè)定的高電平或低電平。 如果 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)看門狗得不到喂狗信號(hào)，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(hào)線發(fā)出復(fù)位信號(hào)重 新 啟 動(dòng) CPU。 如果 失控的程序進(jìn)入 “ 死循環(huán) ” ，通常用 “ 看門狗 ” 技術(shù) 來 使程序脫離 “ 死循環(huán) ” 。通過不斷 的 檢測程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間， 如果 發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時(shí)間超過設(shè)定的最大循環(huán)運(yùn)行時(shí)間， 就會(huì) 認(rèn)為系統(tǒng)陷入 “ 死循環(huán) ” ，需 要 進(jìn)行出錯(cuò)處理 來 使程序脫離 “ 死循環(huán) ” ，這種技術(shù) 就是 “ 看門狗 ” 技術(shù)。 這 時(shí)強(qiáng)迫程序返回到復(fù)位 的 入口地址 0000H，在 0000H處安排一段出錯(cuò)處理程序，使 得 系統(tǒng)運(yùn)行納入正軌。 “ 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)。一般在 工業(yè)應(yīng)用中，嚴(yán)重的干擾有時(shí) 可以 破壞中斷方式控制字，關(guān)閉中斷。則系統(tǒng) 就會(huì) 無法定時(shí) “ 喂狗 ” ，硬件看門狗電路 就會(huì) 失效。 但是 軟件看門狗 能 有效 的 解決這類問題。 這次 次車窗控制系統(tǒng)采用了軟件 “ 看門狗 ” 技術(shù) 。 這樣，當(dāng)程序跑飛的時(shí)候 能夠 使程序回到正軌。本設(shè)計(jì)中軟件 “ 看門狗 ” 監(jiān)視原理 為 ：在主程序 M、車窗防夾程序 M溫差控制程序 M2中各設(shè)一運(yùn)行觀測變量。假設(shè)為 MWatch、M1Watch0、 M2Watch，主程序 M 每循環(huán)一次， MWatch 加 l，同樣車窗防夾程序 M溫差控制程序 M2 各執(zhí)行一次， M1Watch、 M2Watch 加 1。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(jì) 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。若檢測到某觀測變量 的 變化不正常，比如應(yīng)當(dāng)加 l 但是 未加 1， 就會(huì) 轉(zhuǎn)到出錯(cuò)處理程序作排除故障處理。當(dāng)然，對主程序最大循環(huán)周期、車窗防夾程序 M溫差控制程序 M2 定時(shí)周期應(yīng) 該予以全盤合理考慮。對于軟件抗干擾的一些其它常用方法如數(shù)字濾波、 RAM 數(shù)據(jù)保護(hù)與糾錯(cuò)等， 因本 設(shè)計(jì) 并未涉及， 所以 未作討論。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。從根本上來說，硬件抗干擾是主動(dòng)的，而軟件抗干擾 則 是被動(dòng)的。細(xì)致周到地分析干擾源，硬件與軟件抗干擾相結(jié)合，完善系統(tǒng)監(jiān)控程序，就可以設(shè)計(jì)一套穩(wěn)定可靠、完全可行的單片機(jī)系統(tǒng) [19]。 4 軟硬件系統(tǒng)的調(diào)試 在完成 智能 車窗控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì) 之 后，需要對 智能 車窗控制系統(tǒng) 的 相關(guān)功能進(jìn)行測試。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。行駛車速 能夠 直接通過儀表盤車速傳感器得到。車內(nèi) 外 的 溫差一般控制在50℃ 之 內(nèi)，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，人體的體溫中樞就 可以 靈活自如地進(jìn)行調(diào)節(jié)， 假如 溫差超過這個(gè)界限，身體就會(huì)出現(xiàn)不適 的 癥狀。此時(shí)基于車速和溫差的車窗控制系統(tǒng)就起到了安全性作用。下面對 智能 車窗控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能性測試。 首先，按下車窗控制按鈕，四個(gè)車窗進(jìn)入使能狀態(tài)。以左前車窗為實(shí)驗(yàn)對象，先啟動(dòng) 300ms 延時(shí)程序，當(dāng)檢測到時(shí)間超過 300ms 時(shí)，置左車窗手動(dòng)上升或下降；當(dāng)檢測到時(shí)間沒有 300ms 時(shí)，啟動(dòng)左前車窗自動(dòng)升降程序，再通過車速傳感器監(jiān)測車速，當(dāng)超過限定車速 Vmax(這里設(shè)定 Vmax=100km/h)時(shí)，啟動(dòng)溫差控制程序，此時(shí)通過車內(nèi)外溫度傳感分別測得車內(nèi)外 溫度數(shù)據(jù)，計(jì)算出車內(nèi)外溫差，數(shù)據(jù)如表 41 所示。 表 41 車內(nèi)外溫度數(shù)據(jù) 參 數(shù)上 升 過 程下 降 過 程上 升 過 程 （ 改 進(jìn)