電氣工程和車輛工程畢業(yè)論文答辯ppt

1、LOGO指指導教師導教師：XXX論論文文題題目：目：CANCAN總線在汽車控制上的應用和研究總線在汽車控制上的應用和研究n答辯人：答辯人：XXXXXXXXn班級：班級：XXXXXXXXXXn學號：學號：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 2002009 9級本科生級本科生學位論文學位論文答辯答辯汽車汽車CAN總線研究的背景及意義總線研究的背景及意義20世紀80年代以來，隨著科技的不斷提高，大量電氣設備和新型電子通訊產(chǎn)品在汽車上不斷的出現(xiàn),從而使發(fā)動機控制,傳動系統(tǒng)控制和車身系統(tǒng)控制形成一個復雜的汽車電子網(wǎng)絡,因此對汽車的綜合布線和信息的共享交互提出了更高的要求。 為了提高信號的利用率

2、，不僅要求大批的數(shù)據(jù)信息能在不同的電子單元中共享，而且汽車控制系統(tǒng)中大量的控制信號也需要實時交換，如果仍采用常規(guī)的布線方式，即電線一端與開關(guān)相接，另一端與用電設備相通，將導致車上電線數(shù)目急劇增加，雖然電控系統(tǒng)的增加提高了轎車的動力性、經(jīng)濟性和舒適性，但隨之增加的復雜電路也降低了車輛的可靠性，增加了維修的難度，所以傳統(tǒng)線束已遠遠不能滿足這種需求，為此德國BOSCH公司開發(fā)了一種解決汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換的通信協(xié)議CAN總線意義意義目前面對汽車上日益復雜的控制子系統(tǒng)的不同需要，國外許多汽車制造商傾向于采用多個協(xié)議子網(wǎng)混合使用的方案，即由各子系統(tǒng)決定自身采用哪一類總線，如有通信必要

3、，各子系統(tǒng)總線之間再由網(wǎng)關(guān)互相連接以進行數(shù)據(jù)通訊?，F(xiàn)在，典型的應用方案是車身舒適控制系統(tǒng)單元都連接到CAN總線上，并借助于LIN總線進行外圍設備控制；而汽車高速控制系統(tǒng)單元如應用在發(fā)動機，變速箱,ABS，安全氣囊，制動力分配等實時性要求特別強的控制模塊，主要使用高速CAN總線進行連接，而車身控制模塊領域主要運用低速CAN總線進行連接，但是迄今為止，還沒有一個車載網(wǎng)絡協(xié)議可以完全滿足未來汽車所有成本和性能的要求。所以現(xiàn)在研究車載網(wǎng)絡協(xié)議將是汽車電子技術(shù)發(fā)展的一個新的里程碑。論文采用的方法及其達到的目的論文采用的方法及其達到的目的利用單片機89C52和CAN控制器SJAl000、收發(fā)器PCA82C

4、250，A/D轉(zhuǎn)換器PCF8591，DS18B20溫度傳感器等元器件，設計開發(fā)車載CAN總線數(shù)據(jù)采集節(jié)點并與原車車身控制系統(tǒng)CAN總線網(wǎng)絡匹配，完成車內(nèi)溫度和車內(nèi)空氣中酒精濃度分別對空調(diào)和點火開關(guān)的通斷控制，以提高汽車的舒適性和行駛的安全性。 方法方法目的目的通過本論文的研究工作，對于我們理解車載CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)控制的結(jié)構(gòu)與功能及其運作方法并設計車載CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊單元節(jié)點，具有較強的指導意義：對于我們自主研發(fā)整車車載CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)具有一定的參考意義。論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容u第一章：緒論第一章：緒論u第二章：車載第二章：車載CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)分析總線網(wǎng)絡系統(tǒng)分析u

5、第三章：車載第三章：車載CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)硬件的設計總線網(wǎng)絡系統(tǒng)硬件的設計u第四章：車載第四章：車載CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件的設計總線網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件的設計u第五章：結(jié)論第五章：結(jié)論一一車載網(wǎng)絡車載網(wǎng)絡CAN總線的通訊方式總線的通訊方式二車載網(wǎng)絡CAN總線基本構(gòu)成由于汽車的很多部分都由獨立的電子控制器進行控制, 為了將整個汽車內(nèi)各系統(tǒng)統(tǒng)一管理, 實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和相互之間協(xié)同工作,利用總線進行數(shù)據(jù)傳遞是一個必然的趨勢。目前汽車上的網(wǎng)絡連接方式主要采用兩條CAN, 一條用于驅(qū)動系統(tǒng)的高速CAN, 速率一般可達到500Kb/S, 最高可達1000kb/S，另一條用于車身系統(tǒng)低速CAN, 速率是100KB/S

6、。 （1）驅(qū)動系統(tǒng)CAN總線,控制與汽車行駛直接相關(guān)的系統(tǒng)。主要連接3塊電腦：發(fā)動機、ABS和自動變速器電腦。CAN總線可以同時傳遞10組數(shù)據(jù)(發(fā)動機電腦5組、ABS電腦3組自動變速器電腦2組)，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線以500Kbits速率傳遞數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)傳遞大約需要025ms，每一電控單元720ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。優(yōu)先權(quán)順序為：ABS電控單元、發(fā)動機電控單元、自動變速器電控單元。 (2)汽車車身舒適系統(tǒng)CAN總線主要連接五塊控制單元，包括中央控制單元，4個車門控制單元。該系統(tǒng)主要提供：中央門鎖、電動車窗，照明開關(guān)、電動后視鏡、自診斷五個功能。由于采用CAN總線系統(tǒng)后，車門過線大量減少，線路簡化，車

7、身舒適系統(tǒng)的故障率下降，可靠性提高。車身舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)總線以625kbs通訊速率傳遞數(shù)據(jù)時，每一組數(shù)據(jù)大約需要lms，而每個控制單元20ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。優(yōu)先權(quán)順序為：中央控制單元、左前門控單元、右前門控單元、左后門控單元、右后門控單元。各控制單元的傳輸線以星形匯聚于一點，這樣一來，如果一個控制單元發(fā)生故障，其它控制單元仍可以繼續(xù)發(fā)送各自的數(shù)據(jù)，而不影響整個舒適系統(tǒng)的正常工作。三三車載網(wǎng)絡車載網(wǎng)絡CAN總線的的功能總線的的功能現(xiàn)在的車載CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)與以前的相比更為復雜，為了有效地進行車輛的負荷管理實現(xiàn)車內(nèi)燈控制和燃油供給控制等功能，特意設計了一個控制功能獨特且較為集中的車載網(wǎng)絡控制單

8、元J519， 由于其承擔了以前一直由單獨繼電器和控制單元所執(zhí)行的功能，使車輛的整體性能大大提高。位于駕駛員側(cè)儀表板后的車載網(wǎng)絡控制單元J519的主要功能如下： 1.負荷管理： 在行駛中，大量舒適性裝備和電熱器，如座椅加熱裝置、后窗加熱裝置、外后視鏡加熱和電子輔助加熱裝置等，會引起發(fā)電機過載，進而導致蓄電池放電。這種現(xiàn)象尤其會出現(xiàn)在短途行車和冬季行駛時，以及時停時走和裝備過多的車輛中。考慮到短時間用電器的電流需求，車載網(wǎng)絡系統(tǒng)控制單元的負荷管理系統(tǒng)會定期監(jiān)控蓄電池電壓。 如果識別到車載網(wǎng)絡系統(tǒng)中電壓不足，車載網(wǎng)絡系統(tǒng)控制單元將會采取提高怠速，增加噴油量，關(guān)閉部分用電設備等措施，以保持行駛能力及車

9、輛重新啟動能力。 如果電壓降到12.2V以下，車載網(wǎng)絡系統(tǒng)控制單元將控制用電器暫時停止工作；如果重新達到標準電壓，車載網(wǎng)絡系統(tǒng)控制單元會恢復元件工作。2.燃油泵供給控制燃油泵供給控制打開駕駛員側(cè)車門后，車門觸點開關(guān)將信號發(fā)送到車載網(wǎng)絡系統(tǒng)控制單元，接著車載網(wǎng)絡系統(tǒng)控制單元控制燃油供給繼電器，并使燃油泵運行大約2s。主要是為了建立起來燃油的壓力，便于啟動。打開點火開關(guān)或起動發(fā)動機后，燃油泵通過燃油泵繼電器由發(fā)動機控制單元控制。 在車載網(wǎng)絡系統(tǒng)控制單元中有設置一個定時開關(guān)，在駕駛員側(cè)車門短暫開啟時，能夠避免燃油泵持續(xù)運行。如果駕駛員側(cè)車門開啟超過30min，燃油泵重新受控。 3.車內(nèi)燈控制車內(nèi)燈控

10、制 如果前部和后部車內(nèi)燈開關(guān)都位于車門觸點位置，在車輛停止而車門未關(guān)閉狀態(tài)下，車載網(wǎng)絡控制單元會控制車內(nèi)燈點亮10min后自動關(guān)閉，這樣可以避免蓄電池不必要的放電。在拔出點火鑰匙時，30s后車內(nèi)燈會自動接通；在打開點火開關(guān)時，車內(nèi)燈會立即關(guān)閉。車內(nèi)燈在撞車時會自動接通。 車內(nèi)燈控制的另一個作用是，在點火開關(guān)關(guān)閉約30min后，車載網(wǎng)絡控制單元自動關(guān)閉由手動打開的燈，該功能同樣有利于保持蓄電池電量。 四四車載網(wǎng)絡車載網(wǎng)絡CAN總線的應用方案分析總線的應用方案分析 由于使用由于使用CANCAN總線會使系統(tǒng)成本增加，在一些不需要總線會使系統(tǒng)成本增加，在一些不需要CANCAN總線的帶寬和多功能的場合，

11、可以使用總線的帶寬和多功能的場合，可以使用LINLIN總線，如上圖所總線，如上圖所示方案，因為示方案，因為 LIN(Local Interconnect Network) LIN(Local Interconnect Network)總線是一總線是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系種低成本的串行通訊網(wǎng)絡，用于實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。它能為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡統(tǒng)控制。它能為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡( (例如例如CANCAN總線總線) )提供輔助功能。提供輔助功能。LINLIN的標準化將簡化多種現(xiàn)存的多點解決方案，且將降低在的標準化將簡化多種現(xiàn)存的多點解決方案，且將降低在汽車電子領域中的開

12、發(fā)、生產(chǎn)、服務和后勤成本。汽車電子領域中的開發(fā)、生產(chǎn)、服務和后勤成本。 典型的典型的LINLIN總線應用是汽車中的聯(lián)合裝配單元，如門、座總線應用是汽車中的聯(lián)合裝配單元，如門、座椅、空調(diào)、照明燈等。對于成本比較敏感的單元，椅、空調(diào)、照明燈等。對于成本比較敏感的單元，LINLIN可以可以使機械元件可以很容易的連接到汽車網(wǎng)絡中并得到十分方便使機械元件可以很容易的連接到汽車網(wǎng)絡中并得到十分方便的維護和服務。的維護和服務。五五.車載車載CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)設計總線網(wǎng)絡系統(tǒng)設計設計開發(fā)了一個CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點，在不改變原車車載CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)與硬件結(jié)構(gòu)的情況下進行了系統(tǒng)匹配，通過采集模擬量，實現(xiàn)車

13、內(nèi)溫度、空氣中酒精含量、對原車空調(diào)及其點火開關(guān)控制，提升其安全性與舒適性。 CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點組成結(jié)構(gòu)圖 從圖中可以看出電路主要由四部分所構(gòu)成：微控制器P89C52、獨立CAN控制器SJAl000、CAN總線收發(fā)器PCA82C250和高速光電耦合器6N137。微處理器P89C52負責SJA1000的初始化，通過控制SJAl000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通訊任務。(2)CAN(2)CAN總線數(shù)據(jù)通訊節(jié)點與單片機控制的連接總線數(shù)據(jù)通訊節(jié)點與單片機控制的連接(3).(3).數(shù)據(jù)采集模塊電路設計數(shù)據(jù)采集模塊電路設計 1）A/D轉(zhuǎn)換 PCF8591 它是具有1個串行IC總線接口的8位A/D及D/A

14、轉(zhuǎn)換器，具有4路A/D輸入，1路D/A輸出，與單片機的連接如下圖。 2）DS18B20溫度傳感器 它是一種新型數(shù)字溫度傳感器，它體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線，能消除較強模擬溫度信號容易受到干擾而產(chǎn)生測量誤差等優(yōu)點,在實際應用中取得了良好的測溫效果。與單片機連接如圖所示。 3）鍵盤模塊 按鍵是一種可以通斷電路，并且向CPU發(fā)送控制狀態(tài)信號的器件。但按鍵的機械彈性在按下與松開時有大約各10ms的抖動，而人按按鍵的速度不可能快到小于10ms一次，因此若要做一次按鍵處理則有必要對其進行消抖。它與單片機連接如圖所示。 4 4）發(fā)送總圖）發(fā)送總圖 5 5）接收總圖）接收總圖車載車載CAN

15、CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件的設計總線網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件的設計(4)(4)車載車載CANCAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件的設計總線網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件的設計1)CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點總體軟件功能流程圖。2) CAN2) CAN通訊模塊程序通訊模塊程序 CAN CAN 初始化子程序流程圖初始化子程序流程圖發(fā)送子程序流程圖發(fā)送子程序流程圖接收子程序流程圖接收子程序流程圖（5 5）CANCAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點的整體調(diào)總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點的整體調(diào)試試 1) 1)模擬量信號采取模擬量信號采取車內(nèi)溫度測量的敏感元件選用溫度傳感器DS18B20，通過對其外圍電阻的合理匹配，完成車內(nèi)溫度的測量。車內(nèi)酒精含量測量的敏感元件選用氣體傳

16、感器TGS202，當TGS202探測到空氣中酒精時，傳感器的內(nèi)阻變小，輸出電壓迅速上升，通過對其外圍電阻的合理匹配，將TGS202輸出電壓量送入A/D PCF8591，完成車內(nèi)空氣中酒精含量的測量。 由于缺少TGS202元件，所以調(diào)試過程中空氣質(zhì)量信號暫由標準信號源提供O5v模擬信號替代。調(diào)試調(diào)試2)2)系統(tǒng)的調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試檢查CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點的電路，檢查無誤后，上電并運行。給CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點的數(shù)據(jù)采集模塊信號輸入端提供車內(nèi)空氣中酒精含量、車內(nèi)溫度。當改變某個輸入信號大小，使它達到程序設定的車內(nèi)空氣中酒精的含量、車內(nèi)溫度的約定參考值時，可以看到數(shù)碼管在閃爍，這時CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點的智能CAN通訊模塊應該向車身系統(tǒng)的CAN總線上發(fā)送相關(guān)控制數(shù)據(jù)幀指令。控制指令被對應的控制單元節(jié)點接收后，就會對點火開關(guān)和空