智能化車窗升降控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、1111摘要. 關(guān)鍵詞. 1111 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 1總線控制系統(tǒng)31.1基于LIN總線控制系統(tǒng)3LIN總線的技術(shù)特點 3 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document LIN總線協(xié)議4 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 1.4車窗控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 1.5LIN節(jié)點設(shè)計5 HYPERLINK l bookmark34 o Cu

2、rrent Document 2分電路設(shè)計和論證6 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 2.1電源模塊設(shè)計6 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 2.2電機驅(qū)動模塊設(shè)計7 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 2.3溫度傳感器模塊設(shè)計8A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計9 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 2.5汽車車窗系統(tǒng)智能控制實現(xiàn)102.5.1車窗系統(tǒng)防夾功能的實現(xiàn)1011 HYPERLINK l bookmark

3、58 o Current Document 2.6系統(tǒng)硬件抗干擾設(shè)計12 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 3軟件設(shè)計133.1系統(tǒng)主程序流程圖 LIN主機程序LIN從機程序A/D轉(zhuǎn)換程序 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 3.5溫度控制模塊程序17 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 3.6系統(tǒng)軟件抗干擾設(shè)計18 HYPERLINK l bookmark87 o Current Document 4軟硬件系統(tǒng)的調(diào)試20

4、LDF文件的配置20LlN節(jié)點軟件設(shè)計5展望21參考文獻(xiàn)致謝智能車窗升降控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要：隨著汽車電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，消費者對汽車的舒適性和安全性要求也在不斷提高。車窗系 統(tǒng)是汽車車身的重要組成部分，大多數(shù)消費者都把電動車窗作為不可缺少的舒適功能，它能使人們 更好地保護(hù)和駕駛汽車，因此汽車制造商都將其看作一種基本功能。當(dāng)前車窗系統(tǒng)正朝著模塊化、 智能化、人性化的方向發(fā)展。本設(shè)計是基于溫差和車速的車窗控制算法，能夠提高駕駛員快速行駛 時的舒適性和安全性，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了采用LIN總線技術(shù)的車窗和LIN網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：LIN總線；車窗智能控制；安全性；舒適性Design of Intel

5、ligent Window Control SystemAbstract： With the rapid development of the automobile electronic technology, peoples demands on automobiles safety and comfort requirements are also rising. Window system as an important part of automobile body, Most of the purchaser will be considered power windows as n

6、ecessary comfort features, It makes people driving and protecting automobile much better, therefore， automobile manufacturers considered it as a basic function. At present, the window system is developing along the direction of modular, intelligent and humane. In this paper, a window control algorit

7、hm based on the driving speed and temperature difference was given, which can improve the drivers safety and comfort at high speed. On this basis, constructing windows LIN network control system was constructed based on LIN-bus technology.Keywords : LIN bus; automobile windows intelligent control; s

8、afety; comfort引言近年來隨著我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車電子市場也迅速擴大，整個市場以超 過40%的比例高速增長，其中車身電子產(chǎn)品占到所有汽車電子產(chǎn)品的35%40%。目 前，車身電子的熱點應(yīng)用排名前三的是車窗控制、車載空調(diào)和車燈控制。在車身電子 中，對半導(dǎo)體需求量排名前三位的應(yīng)用領(lǐng)域分別是：車載空調(diào)，大約占44% ；車窗控 制，大約占22% ；車燈控制，大約占10%，排名第四位的是電動車門控制。根據(jù)汽車 電子專業(yè)調(diào)研公司的數(shù)據(jù)，去年中國汽車市場車身電子的半導(dǎo)體器件需求量約為19 億美元，而中國本地設(shè)計的比例大約在10%15%之間，預(yù)計未來幾年這一比例將會 快速增長。綜上所述，車窗

9、控制產(chǎn)品已成為車身電子產(chǎn)品重要的組成部分1。隨著汽車的普及，人們越來越重視汽車的安全性方面。在車窗控制系統(tǒng)中，汽車 電動車窗具有防夾功能成為系統(tǒng)的必備要求。這樣當(dāng)車窗上升遇到障礙物（如頭、手等） 時能夠自動后退到底，從而可以有效避免事故的發(fā)生，車窗防夾功能對汽車的安全性 能來說是一種十分人性化的設(shè)計。一般來說在駕駛員高速行駛過程中，如果手動控制 車窗升降速度，就會使駕駛員分心，而且很有可能在調(diào)控車窗時發(fā)生安全事故，因此 汽車高速行駛過程中一般使用車窗自動升降。而在車窗自動升降過程中，如果車內(nèi)外 溫度差異過大則會在車窗開關(guān)的過程中產(chǎn)生較大氣流，從而影響到汽車的穩(wěn)定性，與 此同時也會引起人體的不適

10、，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。由此可見，溫度因素是影響駕駛 員身體不適、導(dǎo)致安全事故的重要原因之一。基于以上原因，本設(shè)計在溫差控制方面 做出了改進(jìn)，使得車窗系統(tǒng)更人性化和智能化。本設(shè)計在車窗控制系統(tǒng)上增加了溫度傳感器模塊，可以在駕駛員行車速度超過標(biāo)定 車速時，通過溫度傳感器檢測測得車內(nèi)外溫度，再由A/D轉(zhuǎn)換電路把溫度數(shù)據(jù)傳到微控 制器，使用新的車窗控制算法控制車窗電機智能實現(xiàn)車窗升降器的升降，從而提高駕駛 員行車過程中的舒適性和安全性，更進(jìn)一步改善了車窗控制系統(tǒng)的安全性能。與此同時，在我國國外企業(yè)壟斷了利潤豐厚、技術(shù)含量高的發(fā)動機電子、車身電子 和底盤電子等產(chǎn)品的汽車電子市場，國內(nèi)企業(yè)仍局限于低端產(chǎn)品

11、，如車載音響等。國內(nèi) 的汽車公司大多數(shù)沒有建立自己的總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，更多的還是主要開發(fā)支持 CAN/LIN的車載設(shè)備，配合某種車型的CAN/LIN網(wǎng)絡(luò)使自己的產(chǎn)品支持這種總線通信協(xié) 議。目前我們的研發(fā)工作還處于向國外學(xué)習(xí)的階段，但許多與汽車電子技術(shù)相關(guān)的外國 文獻(xiàn)都是講其優(yōu)勢而不講其缺陷。結(jié)果使我國許多從事汽車電子技術(shù)的研發(fā)人員在進(jìn)行 研發(fā)的過程中，不能取長補短，使研發(fā)陷入困境。突破技術(shù)封鎖也是我國面臨的巨大挑 戰(zhàn)2。本設(shè)計旨在提出一種基于LIN總線技術(shù)的汽車車窗智能控制系統(tǒng)，使得該系統(tǒng)具有 低功耗、低成本、易于維護(hù)和穩(wěn)定性好等優(yōu)點。首先對LIN總線協(xié)議進(jìn)行了研究，制定 了相應(yīng)的LIN總線協(xié)

12、議規(guī)范，然后完成了車窗控制系統(tǒng)軟硬件功能的實現(xiàn)，包括汽車車 窗防夾系統(tǒng)與溫控車窗舒適系統(tǒng)的實現(xiàn)，改進(jìn)了車窗控制系統(tǒng)的舒適性和安全性，使得 車窗控制系統(tǒng)的設(shè)計更加人性化。1總線控制系統(tǒng)1.1基于LIN總線控制系統(tǒng)車載網(wǎng)絡(luò)可分為舒適網(wǎng)絡(luò)和驅(qū)動網(wǎng)路。一般來說CAN協(xié)議用于驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)，而LIN 協(xié)議用于舒適網(wǎng)絡(luò)。相對于開發(fā)高速CAN網(wǎng)絡(luò)所需要的成本，LIN網(wǎng)絡(luò)更加適合用 于性能要求不高的舒適網(wǎng)絡(luò)，因此在車門，車燈，車窗等部件中，引入了 LIN總線， 這樣既可以滿足系統(tǒng)正常運行的需要，又可以使整個車的成本得以減少。本次車窗控 制系統(tǒng)總體框架圖如圖1-1所示。圖1-1車窗升降控制系統(tǒng)總體框圖當(dāng)駕駛員按下車窗

13、的按鍵開關(guān)時，車速傳感器把信號傳到微控制器，如果車速超 過設(shè)定的標(biāo)定車速時，通過溫度傳感器檢測測得車內(nèi)外溫度，再由A/D轉(zhuǎn)換電路把溫 度數(shù)據(jù)傳到微控制器，使用新的車窗控制算法來控制車窗電機智能實現(xiàn)車窗升降器的 升降。在車窗的升降過程中，智能功率驅(qū)動器件MC33486通過監(jiān)測電機的電流變化， 通過相關(guān)的防夾算法來實現(xiàn)車窗的防夾功能，實現(xiàn)了車窗系統(tǒng)的智能化控制過程，提 高了駕駛員行車過程中的舒適性和安全性。1.2 LIN總線的技術(shù)特點LIN總線是一種成本低的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用來實現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。 LIN總線的目標(biāo)是為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)提供輔助功能。LIN總線協(xié)議是建立在通用的UART(Uni

14、versal Asynchronous Receiver/Transmitter，即異步串行通信)硬件接口上，實現(xiàn) 起來比較簡單，只要具有UART功能模塊的單片機都可以作為LIN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點。在物理 上僅僅使用一根12V信號線，采用單主多從的結(jié)構(gòu)，避免了總線報文的競爭。通常情況下，一個LIN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點數(shù)量不應(yīng)超過16,最大標(biāo)示符的數(shù)量為64。否 則，節(jié)點的增加將減少網(wǎng)絡(luò)阻抗，會導(dǎo)致環(huán)境條件變差。用戶不需要改變現(xiàn)有的LIN從 節(jié)點的硬件和軟件就可以在LIN網(wǎng)絡(luò)上增加節(jié)點。LIN總線的目標(biāo)是為現(xiàn)有的汽車網(wǎng)絡(luò) 提供輔助功能，LIN網(wǎng)絡(luò)作為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的補充提高了汽車總體網(wǎng)絡(luò)的性能，降低了汽車 電子控制裝

15、置的開發(fā)以及生產(chǎn)成本。在不需要CAN總線的帶寬和多功能的場合，比如車 窗控制系統(tǒng)制動裝置和智能傳感器之間的通訊，使用LIN總線可以大大節(jié)約成本。LIN 總線的出現(xiàn)使人們可以采用更低成本的解決方案來補充汽車高端CAN總線的不足4。LIN總線的主要特性有以下幾點：單主多從的結(jié)構(gòu)，無需總線仲裁，由主節(jié)點控制總線訪問。低成本單線12V數(shù)據(jù)傳輸，線的驅(qū)動特性符合改進(jìn)的IS09141標(biāo)準(zhǔn)。基于通用的UART接口，幾乎所有微控制器都具備LIN必需的硬件。從機節(jié)點不需石英或陶瓷諧振器可以實現(xiàn)自同步，減少了硬件成本。(5)傳輸速率最高達(dá)20Kbit/s。從LIN協(xié)議通訊的角度來看，一個LIN網(wǎng)絡(luò)由一個主機任務(wù)模

16、塊(master task)和若干 個從機任務(wù)模塊(slave task)組成。主機節(jié)點中既有主機任務(wù)模塊又有從機任務(wù)模塊，其 它的節(jié)點都只有從機任務(wù)模塊。在LIN網(wǎng)絡(luò)中，由主機任務(wù)模塊來決定什么時候在總線 上傳輸什么報文幀，而從機任務(wù)模塊則提供每一幀需要傳送的數(shù)據(jù)。從機任務(wù)模塊和主 機任務(wù)模塊都是幀處理層的組成部分4。本次車窗控制系統(tǒng)把駕駛室側(cè)作為主節(jié)點，其 他的作為從節(jié)點構(gòu)成了車窗系統(tǒng)的LIN. 0網(wǎng)絡(luò)，如圖2-2所示。在車窗LIN網(wǎng)絡(luò)中，主節(jié) 點的主要功能是用來采集車窗升降信號和溫度傳感器信號，同時控制整個網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā) 起；從節(jié)點的主要功能是來通過判斷由主節(jié)點發(fā)來的控制信息和本身所采集的

17、狀態(tài)，控 制相應(yīng)的車窗電機工作。如圖1-2所示。圖1-2 LIN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖LIN總線最初是為汽車電子控制系統(tǒng)設(shè)計的，也可以用于工業(yè)控制或者家用電子產(chǎn) 品如冰箱中、洗衣機。對車載網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用是在汽車中的聯(lián)合裝配單元，如車門、車 燈、座椅、溫度傳感器等。對于這些比較敏感的單元，LIN總線可以把這些器件很容易 的連接到車載網(wǎng)絡(luò)中，并可以得到十分方便的維護(hù)和服務(wù)。1.3 LIN總線協(xié)議LIN協(xié)會于1998年由主要汽車制造商成立，主要目標(biāo)是定義和實現(xiàn)汽車使用的高品 質(zhì)線性總線系統(tǒng)的低成本、開放式標(biāo)準(zhǔn)。LIN協(xié)會在1999年7月發(fā)布了最初的LINv1.0版 本。在2006年11月，LIN協(xié)會推出了目

18、前為止最新版本的LIN v2.1協(xié)議，它對以前的版 本的兼容性增強了，對部分LIN v2.0的功能進(jìn)行了說明，其中詳細(xì)說明和修改了總線配 置部分，增強了傳輸層，增加了總線診斷功能LINv2.1總線規(guī)范包括了3個主要部分：LINv2.1協(xié)議規(guī)范介紹了LIN的物理層、 數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層的協(xié)議規(guī)范；LIN API操作規(guī)程建議一一介紹了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序之 間的接口； LIN配置語言規(guī)范一一介紹了LIN配置文件的格式，用于配置整個網(wǎng)絡(luò)。1.4車窗控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計車窗控制系統(tǒng)主要是由車窗、車窗電機模塊、車窗升降器、控制開關(guān)以及相關(guān)的電 子電路模塊等裝置組成。車窗與車窗升降器主要是機械結(jié)構(gòu)。車窗的控制開關(guān)

19、有兩套，一主一從能控制每個車窗的升降。一般在主開關(guān)上安裝斷路開關(guān)，如果它斷開，分開關(guān) 就不會起作用。現(xiàn)在的車窗控制系統(tǒng)內(nèi)安裝的先進(jìn)電子設(shè)備，具有安全保護(hù)功能，可以 通過電子模塊控制對電機的過壓、過流及過熱保護(hù)，并且當(dāng)玻璃上升的途中遇到障礙時 會自動識別而停止轉(zhuǎn)動，有效防止乘客夾傷，實現(xiàn)了防夾功能。1.5 LIN節(jié)點設(shè)計微處理器需要選擇符合LIN v2.1規(guī)范的收發(fā)器和帶有異步串行收發(fā)器模塊(UAI)的 微控制器，因為它決定了系統(tǒng)的硬件設(shè)計連接以及軟件開發(fā)環(huán)境等一系列的問題。在汽 車專用微控制器(MCU)領(lǐng)域，美國Microchip(微芯1.5 LIN節(jié)點設(shè)計微處理器需要選擇符合LIN v2.1

20、規(guī)范的收發(fā)器和帶有異步串行收發(fā)器模塊(UAI)的 微控制器，因為它決定了系統(tǒng)的硬件設(shè)計連接以及軟件開發(fā)環(huán)境等一系列的問題。在汽 車專用微控制器(MCU)領(lǐng)域，美國Microchip(微芯)和Freescale(飛思卡爾)兩家公司的 MCU針對LIN的數(shù)據(jù)收發(fā)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，同時，針對汽車的惡劣環(huán)境如溫度，電磁干 擾嚴(yán)重、濕度變化大做了性能優(yōu)化，是用于車內(nèi)LIN控制節(jié)點微控制器的較好方案5。 本設(shè)計選用Microchip公司的PIC18F25J10單片機和LIN物理層收發(fā)器MCP202x芯片構(gòu)成 節(jié)點的硬件。PIC18F25J10單片機提供了工業(yè)級的制造工藝和流片工藝保證，而且成本較低，因 此能

21、夠適用于嚴(yán)酷的車內(nèi)運行環(huán)境。MCP202x是LIN總線收發(fā)器，在單片機和LIN半雙 工總線之間提供了一個物理接口，可以為汽車以及工業(yè)應(yīng)用提供一個最高20K的串行總 線傳輸速率。LIN收發(fā)器MCP202x芯片針對工作在汽車環(huán)境下的情況進(jìn)行了特殊設(shè)計， 符合LIN v2.1總線規(guī)格6。如圖1-3所示。+I1V何畦節(jié)點rRg-丁.11f M口 LMCLRRB7.-PGDRADRA1WRA1RBIRSSSCIVPDVSSReaRC7BC1BCTRC1此以邵】T gg-LYJIL。甲 HIIM a_u_ 22FF21NTEDL9IBEXDITTOOIGSI牌-TXD4RXD CS VEEG TXD-Ob

22、DUUNBU3FAULTVBBT.捫毛.g皿 7皿6 LUBSs圖1-3 LIN節(jié)點硬件電路設(shè)計圖1-3是LIN總線的節(jié)點硬件連接示意圖。圖中C3選用陶瓷電容或鉭電容，使芯片能 在更大的溫度范圍內(nèi)工作。C5用作外部電壓源的濾波電容。D1和D2的設(shè)計是為了用于 甩負(fù)載保護(hù)，為可選器件。D4則是27V的瞬態(tài)電壓抑制二極管，同為可選器件，能夠在 電源瞬變的時候起保護(hù)作用。因為LIN總線是單主多從結(jié)構(gòu)，無需總線仲裁，由主節(jié)點 控制總線訪問，故對LIN主節(jié)點的保護(hù)額外重要，所以采用了圖中包含二極管D3的虛線 部分來實現(xiàn)對主節(jié)點的保護(hù)。圖中MCP202x為PIC18F25J10和LIN總線之間提供了一個雙

23、向通信接口，可以把LIN 總線的電平轉(zhuǎn)換成微控制器能夠接收的TxD、RxD信號，或者進(jìn)行與之相反的轉(zhuǎn)換。其 中，PICl8F25JlO供電電源3.3V由汽車電源經(jīng)電源轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓得到。MCP202x的供電由汽 車電源直接供給12V。PIC18F25J10的增強型異步收發(fā)器可以用硬件完成LIN報文幀的同 步間隔場接收，并以中斷的方式告知單片機開始接收總線的數(shù)據(jù)。LIN報文幀的數(shù)據(jù)收 發(fā)滿足l位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位條件，用微控制器的UART模塊和UART中斷 功能即可完成LIN總線上數(shù)據(jù)的收發(fā)7。2分電路設(shè)計和論證2.1電源模塊設(shè)計目前汽車內(nèi)的蓄電池電源通常都是直流+12V，它可以為汽車內(nèi)很

24、多電子設(shè)備來供 電，比如電子打火器，自動車窗，各類電子儀表等。雖然是蓄電池，但仍難以保證其 穩(wěn)定輸出。車載網(wǎng)絡(luò)中主要用到兩種電源：+12V和+5V，+12V的電壓主要是為電機 驅(qū)動供電，+5V的電壓是給電路中的其它芯片供電，因此需要進(jìn)行+12V至0+5V的轉(zhuǎn) 換，而車載電源的穩(wěn)定性差，需要其輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓8。電源電路采用了 LM2576 穩(wěn)壓電源電路芯片，對+12V轉(zhuǎn)+5V供電電路如圖2-1所示。圖2-1 +12V轉(zhuǎn)+5V電源轉(zhuǎn)換電路在穩(wěn)壓芯片LM2576瞬間停止輸出時，由電感給電路供電，此時穩(wěn)壓二極管1N5822 作為回路的一部分，能夠承受更大的電流，起到反向保護(hù)的作用。圖2-1中的電容C

25、6和 C7選用電解電容，能夠有效濾除高低頻干擾。這樣設(shè)計的輸出電壓就是一個抗干擾能力 很強的電源供應(yīng)了。因微控制器PIC18F25J10需要+3.3V電源供應(yīng)才能正常工作，而圖3-1中由蓄電池電 源轉(zhuǎn)化而來的電源電壓是+5V，所以在此基礎(chǔ)上使用了AMS1117線性器件作為轉(zhuǎn)換芯片 產(chǎn)生CPU所需的+3.3 核心電壓，圖3-2是+5 V轉(zhuǎn)+3.3V電源轉(zhuǎn)換電路。電容和圖2-1中電 容所起的作用相同9。如圖2-2所示。圖2-2 +5V轉(zhuǎn)+3.3 V電源轉(zhuǎn)換電路2.2電機驅(qū)動模塊設(shè)計電機驅(qū)動模塊的合理設(shè)計，主要在于調(diào)節(jié)步進(jìn)電機程序的啟動頻率。這是啟動頻 率的極限，實際使用時，只要啟動頻率小于或等于這

26、個極限值，步進(jìn)電動機就能夠直 接帶動負(fù)載啟動了。利用單片機控制步進(jìn)電機的控制系統(tǒng)如圖2-3所示。圖2-3單片機控制步進(jìn)電機的系統(tǒng)框圖合理地選用步進(jìn)電動機是非常重要的，一般希望步進(jìn)電動機的輸出轉(zhuǎn)矩大，步距 誤差小，啟動頻率和運行頻率高，性能價格比高。但增大轉(zhuǎn)矩和快速運行存在一定矛 盾，高性能和低成本存在矛盾，因此實際選用時，必須考慮全面。步進(jìn)電動機的工作 方式與一般電動機不同，它采用脈沖控制方式工作的。只有按照一定規(guī)律對各相繞組 輪流通電，步進(jìn)電動機才能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)在采用的功率步進(jìn)電動機有3相、4相、5 相和6相等。工作方式有單m拍、雙m拍、3m拍以及2m拍等，一般情況下電機的 相數(shù)越多，工作

27、方式就越多。本設(shè)計采用的是3相6拍步進(jìn)電機控制程序。車窗電機一般采用供電電壓為1115V，工作電流小于等于15A，堵轉(zhuǎn)電流不大 于28A的永磁直流電機，需要的電機功率較大而且伴有沖擊電流的正反相控制要求。 智能功率芯片MC33486可以外接兩個MOSFET管(在這里選用P60N06，可以輸出較 大的工作電流驅(qū)動電機)組成一個H橋。電流最大達(dá)到10A,直流輸入電壓范圍是828V,而且當(dāng)電壓高于28 V時有過 壓保護(hù)功能。它能夠采集電機的電流，利用它反饋給單片機A/D采樣模塊得到電機的 電流值，從而實現(xiàn)車窗防夾功能和完成電機的雙向控制，達(dá)到了車窗電機驅(qū)動模塊的 設(shè)計要求10。電機控制原理為：初始狀

28、態(tài)中，GLS1與GLS2都同時置于高電平或低電平，OUT1 與OUT2 一直保持高電平。當(dāng)U6中的柵極為低電平而且U7的柵極為高電平時，直流 電機正向轉(zhuǎn)動，車窗上升；反之，當(dāng)U6中的柵極為高電平而且U7的柵極為低電平時， 直流電機反向轉(zhuǎn)動，車窗下降，這樣就可以完成永磁直流電機的正反相控制要求。除此之外，飛思卡爾的功率芯片MC33486還具有負(fù)載電流的線性復(fù)制功能，CurR 輸出電流和負(fù)載電流成線性比例，CurR輸出電流再通過采樣電阻與限流電阻把電流轉(zhuǎn) 化成電壓輸入到單片機來實現(xiàn)電機的雙向控制。其正常工作溫度范圍在40C150C， 正常連續(xù)輸出采樣端。電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和一些計算后就可以得到負(fù)載

29、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。2.3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(jìn)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

30、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(yán)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-40C100C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(biāo)準(zhǔn)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2-4所示。圖2-4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

31、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：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。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(jìn)行濾波處理。2.4 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

32、車窗設(shè)計。圖2-5給出了 TLC2543和PIC18F25J10的連接電路。圖2-5 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(jìn)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(jìn)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)

33、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(biāo)準(zhǔn)模擬信號經(jīng)過TLC2543轉(zhuǎn)換后，送入微控器 PIC18F25J10進(jìn)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(jìn)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。2.5汽車車窗系統(tǒng)智能控制實現(xiàn)2.5.1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(dāng)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

34、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2-6所示。圖 2-6 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(hù)，而且通過監(jiān)測電流

35、自動識別玻璃上 升途中遇到障礙的狀況，進(jìn)而進(jìn)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。車窗運行到頂位或底位時自動停止，車窗電機斷電。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。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)，

36、達(dá)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。2.5.2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(dāng)駕駛員在汽車行駛的過程中，在車速超過標(biāo)定速 Vmax

37、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

38、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：通過溫度傳感器分別獲得一組車內(nèi)溫度XI，X2,，Xn，一組車外溫度Y1， Y2，Yn；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(dá)式n=Xm-Ym可 得到車內(nèi)外溫差數(shù)據(jù)；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。2.6系統(tǒng)硬件抗干擾

39、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(dāng)敏感，車載電 器低電壓、大電流負(fù)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(fù)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行屏蔽保護(hù)16。本車窗系統(tǒng)硬件設(shè)計中

40、的PCB主要采取了如下2個抗干擾措施：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(fù)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(jìn)行放電。為盡量減小阻抗，旁路電容要盡 量靠近負(fù)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(jìn)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

41、源。這是旁路電容和去耦電容的本質(zhì)區(qū)別。加粗導(dǎo)線寬度，以減少導(dǎo)線上的電阻。同時，使電源線、地線的走向一致，這種 措施也有助于加強電路板的抗干擾能力。在分電路設(shè)計和論證中，首先給出了車窗控制系統(tǒng)的總體框架圖，然后介紹了 LIN 協(xié)議中的一些基本概念，報文的通訊機制和LIN協(xié)議規(guī)范中的錯誤類型。再給出了此次 車窗控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案，包括詳細(xì)的LIN節(jié)點硬件原理設(shè)計、電源模塊設(shè)計、直 流電機驅(qū)動模塊設(shè)計、溫度傳感器模塊設(shè)計、A/D采樣模塊設(shè)計，最后介紹了此次硬件 設(shè)計中采用的兩項有效防干擾措施。3軟件設(shè)計3.1系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序流程圖，指明系統(tǒng)數(shù)據(jù)的程序流程。如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)主

42、程序流程圖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，具有廣泛的運用范圍和實際的運 用價值。LIN主機程序LIN主機程序流程圖，指明LIN主機系統(tǒng)數(shù)據(jù)的程序流程。如圖3-2所示。圖3-2 LIN主機程序流程圖首先，主節(jié)點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)點發(fā)送消息。 此時主節(jié)點立即啟動LIN報文幀的發(fā)送，先發(fā)送主機任務(wù)，然后延時幀內(nèi)響應(yīng)間隔規(guī)定 的時

43、間后，再啟動從機任務(wù)發(fā)送。相應(yīng)標(biāo)識符的從節(jié)點接收到從機任務(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)點采取邊發(fā)送邊接收的方式，如果接收到的 位與發(fā)送的位不一致，則會取消這一次發(fā)送，重新啟動新的發(fā)送過程。如果從節(jié)點接收 報文后，產(chǎn)生了位錯誤、校驗和錯誤、標(biāo)識符奇偶校驗錯誤，從節(jié)點就認(rèn)為沒有收到任 務(wù)幀。當(dāng)主節(jié)點啟動總線診斷主機任務(wù)后，從節(jié)點的從機任務(wù)以診斷信息告知主節(jié)點己 經(jīng)發(fā)生錯誤17。LIN主機節(jié)點軟件流程圖充分考慮了車窗整體執(zhí)行動作的一致性和總線信號傳輸之 間的關(guān)系。任何一個車窗當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時，先將此信號通過LIN總線傳輸?shù)狡渌?的節(jié)點上，再同步執(zhí)行該輸入信號所要求的動作

44、。LIN從機節(jié)點則需要將本地節(jié)點的診 斷信息實時地發(fā)送給車窗LIN主機節(jié)點。這樣，LIN主機節(jié)點就可以實時地接收LIN從機 節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)。基于上述原因，主機節(jié)點LIN報文的接收放在本地節(jié)點的驅(qū)動函數(shù)執(zhí) 行之后進(jìn)行。LIN從機程序LIN從機程序流程圖，指明LIN從機系統(tǒng)數(shù)據(jù)的程序流程。如圖3-3所示。圖3-3 LIN從機程序流程圖從主機節(jié)點的軟件流程圖可以得知，當(dāng)信號發(fā)生變化時，主機節(jié)點進(jìn)行相關(guān)LIN報 文的發(fā)送，LIN從機節(jié)點需要實時地進(jìn)行相關(guān)信息報文的發(fā)送。這樣，對于LIN從機節(jié) 點的驅(qū)動函數(shù)的實現(xiàn)與主機節(jié)點基本相同，我們需要在等待接收LIN主機節(jié)點發(fā)送報文 的時間內(nèi)處理本地節(jié)點的驅(qū)動函數(shù)

45、以及本地LIN報文的發(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3-4所示。圖3-4 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖首先進(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)換成電流信號或其他模擬信號，通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，與 設(shè)定值進(jìn)行比較，看是否相等，如此反復(fù)。3.5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3-5所示。圖3-5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) 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。3.6系統(tǒng)軟件抗

46、干擾設(shè)計在測控系統(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十 擾。這些干擾可能會造成系統(tǒng)工作點漂移的現(xiàn)象出現(xiàn)，造成測控信號在傳輸過程中擬 合噪聲信號。為了使測控系統(tǒng)可以長期可靠的運行，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)正常運行或輸入信號受干擾后去 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，軟件抗干擾以其設(shè)計靈 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的噪聲（如數(shù)字濾波技術(shù)）； 二、由于干擾而使得程序運行混亂

47、時使程序重入正軌的方法。本設(shè)計針對后者提出了 幾種有效的軟件抗干擾方法18?？撮T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 羊補牢的辦法，即只在其他的抗干擾方法失效后采用的一種補救方法?？撮T狗的基本 功能是：一旦發(fā)現(xiàn)CPU運行不正常，它就發(fā)出復(fù)位信號，強制系統(tǒng)重新啟動?？撮T狗 技術(shù)要實現(xiàn)對CPU的監(jiān)控，就必須通過兩根信號線和CPU進(jìn)行聯(lián)系。一根是由CPU 發(fā)出的喂狗信號線，而另一根則是由看門狗發(fā)出的復(fù)位信號線。通過前者CPU可以將 自身正常工作的狀態(tài)指示信號傳給看門狗，處在監(jiān)視狀態(tài)的看門狗若能夠在一定的時 間內(nèi)收到有效的喂狗信號，就可以確認(rèn)計算機工作正常，并且繼續(xù)監(jiān)視而

48、不會發(fā)出控 制動作。例如：IMP813L和IMP706P的有效喂狗信號是下降沿或上升沿；而另一種看 門狗X25045的有效喂狗信號是程序設(shè)定的高電平或低電平。如果在規(guī)定的時間內(nèi)看 門狗得不到喂狗信號，就可以判斷出CPU的運行出現(xiàn)了問題，并通過復(fù)位信號線發(fā)出 復(fù)位信號重新啟動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)運行時間，如果發(fā)現(xiàn)程序循環(huán)時間超過設(shè)定的最大循環(huán)運行 時間，就會認(rèn)為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”，需要進(jìn)行出錯處理來使程序脫離“死循環(huán)”， 這種技術(shù)就是“看門狗”技術(shù)。這時強迫程序返回到復(fù)位的入口地址0000H，在0000H 處安

49、排一段出錯處理程序，使得系統(tǒng)運行納入正軌。“看門狗”技術(shù)可以由硬件實現(xiàn)， 也可以由軟件實現(xiàn)。一般在工業(yè)應(yīng)用中，嚴(yán)重的干擾有時可以破壞中斷方式控制字， 關(guān)閉中斷。則系統(tǒng)就會無法定時“喂狗”，硬件看門狗電路就會失效。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)程序跑飛的時候能夠使程序回到正軌。本設(shè)計中軟件“看門狗”監(jiān)視原理為：在主 程序M、車窗防夾程序M1、溫差控制程序M2中各設(shè)一運行觀測變量。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M1、 溫差控制程序M2各執(zhí)行一次，MlWatch

50、、M2Watch加1。在車窗防夾程序M1中通 過檢測M2Watch的變化情況判定溫差控制程序M2運行是否正常，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是否正常運行，在主程序M中通 過檢測MlWatch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，就會轉(zhuǎn)到出錯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M1、溫差控制程序M2定時周期應(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)與糾錯等，因本設(shè)計并未涉及，所以未作討論。在實際的應(yīng)用中通常都是幾種抗干 擾方法

51、并用，互相補充完善，才可以取得較好的抗干擾效果。從根本上來說，硬件抗 干擾是主動的，而軟件抗干擾則是被動的。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)計一套穩(wěn)定可靠、完全可行的單片機系統(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 50C之內(nèi)，在這個溫度范圍內(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 差超過這個界限，身體就會出現(xiàn)不適的癥狀。此時基于車速和溫差

52、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，四個車窗進(jìn)入使能狀態(tài)。以左前車窗為實驗對象，先 啟動300ms延時程序，當(dāng)檢測到時間超過300ms時，置左車窗手動上升或下降；當(dāng)檢 測到時間沒有300ms時，啟動左前車窗自動升降程序，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，啟動溫差控制程序，此時通過車 內(nèi)外溫度傳感分別測得車內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)，計算出車內(nèi)外溫差，數(shù)據(jù)如表4-1所示。表4-1車內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)車窗性能測試數(shù)據(jù)顯示了在供電電壓為9.8V，上升過程正常工作電流在0.65A左 右，下降過程正常工作

53、電流在0.55A左右的直流電機工作情況。當(dāng)車速超過事先設(shè)定 的限定車速100km/h時，上升過程中車內(nèi)外溫差在7.5C(50C)時，采用基于車速和 溫差的控制算法后，車窗上升速度對比之前時，提高了 8.1%，使得車內(nèi)外溫差較大時， 車窗上升時能加快速度；下降過程中車內(nèi)外溫差在6.6C(50C)時，采用了基于車速 和溫差的控制算法后，車窗下降速度對比之前時，降低了 11.4%，使得車窗能緩慢下 降。實驗數(shù)據(jù)顯示，采用基于車速和溫差的算法后，提高了駕駛員的安全性和舒適性。在左前車窗自動上升過程中，如果有人的手、頭或其他障礙物擋住了車窗，通過 車窗控制系統(tǒng)的防夾算法，智能判斷車窗是遇到障礙還是升到頂

54、端，然后車窗電機將 停止轉(zhuǎn)動，避免了安全事故的發(fā)生。防夾功能和溫控功能的結(jié)合提高了駕駛員行車過 程中的安全性和舒適性，具有廣泛的運用范圍和實際的運用價值。LDF文件的配置在開發(fā)LIN網(wǎng)絡(luò)的時候，盡管LIN數(shù)據(jù)庫并不是必須的，但是CANoe軟件還是 強烈的推薦使用LIN數(shù)據(jù)庫。使用LIN配置語言時，通過LDF文件表示LIN數(shù)據(jù)庫。 CANoe 7.0軟件自帶的工具Vector LIN File Editor軟件可以用來編輯車窗系統(tǒng)所用到 LDF文件。LDF描述了整個LIN網(wǎng)絡(luò)，而且還包含了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)所需的所有信息。通過工具的 用戶接口，這些信息足夠可以進(jìn)行有限的仿真控制(例如選擇仿真節(jié)點，選擇進(jìn)度

55、表)。 LIN工具的用戶接口沒有定義句法或語義，讓工具供應(yīng)商可以開發(fā)特殊的工具。另外 LDF文件能被單個部件引用，用于向指定LIN網(wǎng)絡(luò)中的一個電子控制單元寫入軟件。 應(yīng)用程序接口(API)被定義操作規(guī)程建議，可在不同的應(yīng)用程序中用一種唯一的方法訪 問LIN網(wǎng)絡(luò)。但LDF文件不能訪問應(yīng)用程序的功能特征。LlN節(jié)點軟件設(shè)計車窗控制系統(tǒng)的工作性能好壞取決于程序結(jié)構(gòu)的合理性，一個好的程序結(jié)構(gòu)有利 于提高程序運行的速度和功能的正常實現(xiàn)。本次車窗升降控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括兩 個部分：車窗LIN主機節(jié)點以及車窗LIN從機節(jié)點。參照車窗控制LDF文件，本論 文詳細(xì)的說明了 LIN總線主節(jié)點與從節(jié)點的軟件編寫。

56、首先，主節(jié)點完成微控制器的寄存器初始化與變量初始化，然后進(jìn)入自身任務(wù)的 循環(huán)中。在車窗控制方案中，假如中央控制單元檢測到開關(guān)狀態(tài)后，就會向主節(jié)點發(fā) 送消息。此時主節(jié)點會立即啟動LIN報文幀的發(fā)送，首先發(fā)送主機任務(wù)，然后延時幀 內(nèi)響應(yīng)間隔設(shè)定的時間后，再啟動從機任務(wù)發(fā)送。相應(yīng)標(biāo)識符的從節(jié)點接收到從機任 務(wù)內(nèi)容后，執(zhí)行預(yù)先定義的操作，例如打開、關(guān)閉車窗等。主節(jié)點采取邊發(fā)送邊接收 的方式，假如接收到的位和發(fā)送的位不一致，就會取消這一次發(fā)送，重新啟動新的發(fā) 送過程。假如從節(jié)點接收報文后，產(chǎn)生了位錯誤、校驗和錯誤、標(biāo)識符奇偶校驗錯誤， 從節(jié)點就會認(rèn)為沒有收到任務(wù)幀。當(dāng)主節(jié)點啟動總線診斷主機任務(wù)后，從節(jié)點

57、的從機 任務(wù)以診斷信息告知主節(jié)點己經(jīng)發(fā)生錯誤。LIN主機節(jié)點軟件流程圖考慮了車窗整體 執(zhí)行動作的一致性和總線信號傳輸之間的關(guān)系。任何一個車窗當(dāng)輸入信號發(fā)生變化時， 先將此信號通過LIN總線傳輸?shù)狡渌?jié)點上，再同步執(zhí)行該輸入信號所要求的動作。 LIN從機節(jié)點則需要將本地節(jié)點的診斷信息實時地發(fā)送給車窗LIN主機節(jié)點。這樣， LIN主機節(jié)點就可以實時地接收LIN從機節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)?；谏鲜龅脑?，主機節(jié) 點LIN報文的接收放在本地節(jié)點的驅(qū)動函數(shù)執(zhí)行之后進(jìn)行。LIN協(xié)議采用了標(biāo)準(zhǔn)的串 行通信接口，軟件的實現(xiàn)要嚴(yán)格遵守協(xié)議的規(guī)定。5總結(jié)車窗控制系統(tǒng)是汽車車身的重要組成部分，它可以使人們更好的保護(hù)和駕駛汽車。 現(xiàn)在車窗模塊已經(jīng)成為汽車標(biāo)準(zhǔn)功能之一。即使是在成本至上的新興市場，它也是影響 購車者決定的重要因素之一。大多數(shù)購車者將車窗視為必備的舒適功能，因此汽車制造 商都將其作為一種