電氣工程和車輛工程畢業(yè)論文答辯ppt

1、LOGO指指導(dǎo)教師導(dǎo)教師：XXX論論文文題題目：目：CANCAN總線在汽車控制上的應(yīng)用和研究總線在汽車控制上的應(yīng)用和研究n答辯人：答辯人：XXXXXXXXn班級(jí)：班級(jí)：XXXXXXXXXXn學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 2002009 9級(jí)本科生級(jí)本科生學(xué)位論文學(xué)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(jì)80年代以來，隨著科技的不斷提高，大量電氣設(shè)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(dòng)機(jī)控制,傳動(dòng)系統(tǒng)控制和車身系統(tǒng)控制形成一個(gè)復(fù)雜的汽車電子網(wǎng)絡(luò),因此對(duì)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(hào)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(hào)也需要實(shí)時(shí)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(shè)備相通，將導(dǎo)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(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，但隨之增加的復(fù)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(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這種需求，為此德國(guó)BOSCH公司開發(fā)了一種解決汽車中眾多的控制與測(cè)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(duì)汽車上日益復(fù)雜的控制子系統(tǒng)的不同需要，國(guó)外許多汽車制造商傾向于采用多個(gè)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(jìn)行數(shù)據(jù)通訊?，F(xiàn)在，典型的應(yīng)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(jìn)行外圍設(shè)備控制；而汽車高速控制系統(tǒng)單元如應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱,ABS，安全氣囊，制動(dòng)力分配等實(shí)時(shí)性要求特別強(qiáng)的控制模塊，主要使用高速CAN總線進(jìn)行連接，而車身控制模塊領(lǐng)域主要運(yùn)用低速CAN總線進(jìn)行連接，但是迄今為止，還沒有一個(gè)車載網(wǎng)絡(luò)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(luò)協(xié)議將是汽車電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新的里程碑。論文采用的方法及其達(dá)到的目的論文采用的方法及其達(dá)到的目的利用單片機(jī)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(shè)計(jì)開發(fā)車載CAN總線數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)并與原車車身控制系統(tǒng)CAN總線網(wǎng)絡(luò)匹配，完成車內(nèi)溫度和車內(nèi)空氣中酒精濃度分別對(duì)空調(diào)和點(diǎn)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(duì)于我們理解車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制的結(jié)構(gòu)與功能及其運(yùn)作方法并設(shè)計(jì)車載CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊單元節(jié)點(diǎn)，具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義：對(duì)于我們自主研發(fā)整車車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)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(luò)系統(tǒng)分析總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析u

5、第三章：車載第三章：車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)u第四章：車載第四章：車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)u第五章：結(jié)論第五章：結(jié)論一一車載網(wǎng)絡(luò)車載網(wǎng)絡(luò)CAN總線的通訊方式總線的通訊方式二車載網(wǎng)絡(luò)CAN總線基本構(gòu)成由于汽車的很多部分都由獨(dú)立的電子控制器進(jìn)行控制, 為了將整個(gè)汽車內(nèi)各系統(tǒng)統(tǒng)一管理, 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和相互之間協(xié)同工作,利用總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞是一個(gè)必然的趨勢(shì)。目前汽車上的網(wǎng)絡(luò)連接方式主要采用兩條CAN, 一條用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高速CAN, 速率一般可達(dá)到500Kb/S, 最高可達(dá)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(dòng)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(dòng)機(jī)、ABS和自動(dòng)變速器電腦。CAN總線可以同時(shí)傳遞10組數(shù)據(jù)(發(fā)動(dòng)機(jī)電腦5組、ABS電腦3組自動(dòng)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?yàn)椋篈BS電控單元、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、自動(dòng)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(gè)車門控制單元。該系統(tǒng)主要提供：中央門鎖、電動(dòng)車窗，照明開關(guān)、電動(dòng)后視鏡、自診斷五個(gè)功能。由于采用CAN總線系統(tǒng)后，車門過線大量減少，線路簡(jiǎn)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(shí)，每一組數(shù)據(jù)大約需要lms，而每個(gè)控制單元20ms發(fā)送一次數(shù)據(jù)。優(yōu)先權(quán)順序?yàn)椋褐醒肟刂茊卧?、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(diǎn)，這樣一來，如果一個(gè)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(gè)舒適系統(tǒng)的正常工作。三三車載網(wǎng)絡(luò)車載網(wǎng)絡(luò)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(luò)系統(tǒng)與以前的相比更為復(fù)雜，為了有效地進(jìn)行車輛的負(fù)荷管理實(shí)現(xiàn)車內(nèi)燈控制和燃油供給控制等功能，特意設(shè)計(jì)了一個(gè)控制功能獨(dú)特且較為集中的車載網(wǎng)絡(luò)控制單

8、元J519， 由于其承擔(dān)了以前一直由單獨(dú)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(luò)控制單元J519的主要功能如下： 1.負(fù)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(huì)引起發(fā)電機(jī)過載，進(jìn)而導(dǎo)致蓄電池放電。這種現(xiàn)象尤其會(huì)出現(xiàn)在短途行車和冬季行駛時(shí)，以及時(shí)停時(shí)走和裝備過多的車輛中。考慮到短時(shí)間用電器的電流需求，車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制單元的負(fù)荷管理系統(tǒng)會(huì)定期監(jiān)控蓄電池電壓。 如果識(shí)別到車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中電壓不足，車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制單元將會(huì)采取提高怠速，增加噴油量，關(guān)閉部分用電設(shè)備等措施，以保持行駛能力及車

9、輛重新啟動(dòng)能力。 如果電壓降到12.2V以下，車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制單元將控制用電器暫時(shí)停止工作；如果重新達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)電壓，車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制單元會(huì)恢復(fù)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(diǎn)開關(guān)將信號(hào)發(fā)送到車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制單元，接著車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制單元控制燃油供給繼電器，并使燃油泵運(yùn)行大約2s。主要是為了建立起來燃油的壓力，便于啟動(dòng)。打開點(diǎn)火開關(guān)或起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后，燃油泵通過燃油泵繼電器由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制。 在車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制單元中有設(shè)置一個(gè)定時(shí)開關(guān)，在駕駛員側(cè)車門短暫開啟時(shí)，能夠避免燃油泵持續(xù)運(yùn)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(diǎn)位置，在車輛停止而車門未關(guān)閉狀態(tài)下，車載網(wǎng)絡(luò)控制單元會(huì)控制車內(nèi)燈點(diǎn)亮10min后自動(dòng)關(guān)閉，這樣可以避免蓄電池不必要的放電。在拔出點(diǎn)火鑰匙時(shí)，30s后車內(nèi)燈會(huì)自動(dòng)接通；在打開點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，車內(nèi)燈會(huì)立即關(guān)閉。車內(nèi)燈在撞車時(shí)會(huì)自動(dòng)接通。 車內(nèi)燈控制的另一個(gè)作用是，在點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉約30min后，車載網(wǎng)絡(luò)控制單元自動(dòng)關(guān)閉由手動(dòng)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(luò)車載網(wǎng)絡(luò)CAN總線的應(yīng)用方案分析總線的應(yīng)用方案分析 由于使用由于使用CANCAN總線會(huì)使系統(tǒng)成本增加，在一些不需要總線會(huì)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(chǎng)合，

11、可以使用總線的帶寬和多功能的場(chǎng)合，可以使用LINLIN總線，如上圖所總線，如上圖所示方案，因?yàn)槭痉桨?，因?yàn)?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(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)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(luò)統(tǒng)控制。它能為現(xiàn)有汽車網(wǎng)絡(luò)( (例如例如CANCAN總線總線) )提供輔助功能。提供輔助功能。LINLIN的標(biāo)準(zhǔn)化將簡(jiǎn)化多種現(xiàn)存的多點(diǎn)解決方案，且將降低在的標(biāo)準(zhǔn)化將簡(jiǎn)化多種現(xiàn)存的多點(diǎn)解決方案，且將降低在汽車電子領(lǐng)域中的開

12、發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)和后勤成本。汽車電子領(lǐng)域中的開發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)和后勤成本。 典型的典型的LINLIN總線應(yīng)用是汽車中的聯(lián)合裝配單元，如門、座總線應(yīng)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(duì)于成本比較敏感的單元，椅、空調(diào)、照明燈等。對(duì)于成本比較敏感的單元，LINLIN可以可以使機(jī)械元件可以很容易的連接到汽車網(wǎng)絡(luò)中并得到十分方便使機(jī)械元件可以很容易的連接到汽車網(wǎng)絡(luò)中并得到十分方便的維護(hù)和服務(wù)。的維護(hù)和服務(wù)。五五.車載車載CAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點(diǎn)，在不改變?cè)囓囕dCAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與硬件結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行了系統(tǒng)匹配，通過采集模擬量，實(shí)現(xiàn)車

13、內(nèi)溫度、空氣中酒精含量、對(duì)原車空調(diào)及其點(diǎn)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(diǎn)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(dú)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(fù)責(zé)SJA1000的初始化，通過控制SJAl000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通訊任務(wù)。(2)CAN(2)CAN總線數(shù)據(jù)通訊節(jié)點(diǎn)與單片機(jī)控制的連接總線數(shù)據(jù)通訊節(jié)點(diǎn)與單片機(jī)控制的連接(3).(3).數(shù)據(jù)采集模塊電路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊電路設(shè)計(jì) 1）A/D轉(zhuǎn)換 PCF8591 它是具有1個(gè)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(jī)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(qiáng)模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。與單片機(jī)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(hào)的器件。但按鍵的機(jī)械彈性在按下與松開時(shí)有大約各10ms的抖動(dòng)，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(duì)其進(jìn)行消抖。它與單片機(jī)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(luò)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)(4)(4)車載車載CANCAN總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)1)CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的整體調(diào)總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點(diǎn)的整體調(diào)試試 1) 1)模擬量信號(hào)采取模擬量信號(hào)采取車內(nèi)溫度測(cè)量的敏感元件選用溫度傳感器DS18B20，通過對(duì)其外圍電阻的合理匹配，完成車內(nèi)溫度的測(cè)量。車內(nèi)酒精含量測(cè)量的敏感元件選用氣體傳

16、感器TGS202，當(dāng)TGS202探測(cè)到空氣中酒精時(shí)，傳感器的內(nèi)阻變小，輸出電壓迅速上升，通過對(duì)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(cè)量。 由于缺少TGS202元件，所以調(diào)試過程中空氣質(zhì)量信號(hào)暫由標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源提供O5v模擬信號(hào)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(diǎn)的電路，檢查無誤后，上電并運(yùn)行。給CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集模塊信號(hào)輸入端提供車內(nèi)空氣中酒精含量、車內(nèi)溫度。當(dāng)改變某個(gè)輸入信號(hào)大小，使它達(dá)到程序設(shè)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(shí)，可以看到數(shù)碼管在閃爍，這時(shí)CAN總線數(shù)據(jù)采集通訊節(jié)點(diǎn)的智能CAN通訊模塊應(yīng)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?？刂浦噶畋粚?duì)應(yīng)的控制單元節(jié)點(diǎn)接收后，就會(huì)對(duì)點(diǎn)火開關(guān)和空