無觸點控制的汽車CAN總線燈光系統研究設計
摘要:針對傳統車燈控制系統布線復雜、可靠性低等問題,以及機械觸點開關速度慢、有磨損等缺點,采用霍爾元件并結合CAN總線技術設計了無觸點開關的汽車CAN總線車燈控制系統,同時對CAN總線進行了電磁兼容性設計,以減少控制器等干擾源帶來的電磁干擾。文中采用飛思卡爾高性能單片機MC9S08DZ60和CAN收發器TJA1050,給出了電路整體設計方案及軟件設計流程以及各個模塊的組成結構,驗證了該方案的可行性。
關鍵詞:車燈控制;CAN總線;MC9S08DZ60;霍爾元件
隨著科學技術的發展,人們對汽車操控性、舒適性以及可靠性要求的越來越高。而傳統的汽車電子技術多采用“點對點”的控制方式對汽車中某些部件進行電子控制,過程簡單、設備復雜、技術落后,已遠不能滿足汽車電子技術發展的要求。這就促進了現代的汽車電子技術的進一步發展。目前,汽車電子技術已經向車身整體集成電子化、網絡化、智能化和模塊化的方向發展,汽車網絡總線以及無觸點開關控制是汽車電子技術的一個重要發展方向。
現場總線是20世紀80年代中期發展起來的,是當今自動化領域技術發展的主要方向之一,它的出現極大地推動了現代汽車電子技術的發展。控制器局域網(Controller Area Network,CAN)總線屬于現場總線中比較典型的一種,已廣泛應用于汽車控制與通信系統,同時也在其他工業領域得到廣泛的應用。文中提出了一種采用CAN總線技術和霍爾開關的汽車車燈控制系統,其優點是無機械磨損、可靠性高、實用壽命長,能夠滿足未來汽車車燈控制系統發展的需要。通過對車燈控制系統進行了硬件設計和軟件編程,實現了無觸點開關控制的汽車CAN總線燈光控制系統,有一定的實用價值。
1 核心元件以及CAN總線介紹
1.1 MC9S08DZ60單片機
飛恩卡爾S08D系列8位微控制器功能強大,它在一個單芯片上提供了更多的存儲器和組件。S08DZ系列是S08D系統中的旗艦號,提供了飛恩卡爾內嵌CAN微控制器,并且將內嵌CAN、內嵌EPROM和片上仿真/調試模塊組合在一起,在單片上集成了所有的功能,方便設計人員進行設計。
MC9S08DZ60單片機提供60KB的片上可讀取/編程/擦除的Flash存儲器、有2KB的EEPROM在線可編程內存、最大4KB的RAM,具有實時時鐘計數器(RTC)、串行外設接口(SPI)、串行通信接口(SCI)、飛恩卡爾控制器局域網(MSCAN)、數/模轉換器(ADC)等外圍設備,內核集成了中央處理器(CPU)、后臺調試控制器(BDC)、看門狗定時器(COP)等設備。具有良好的擴充性和易用性,其獨特的片上仿真/調試模塊(BDG)能夠大大簡化設計,從而確保了MC9S08DZ60在汽軍和工控的應用。
1. 2 霍爾開關
霍爾效應是指通過電流的半導體在垂直電流方向下的磁場作用下,在與電流和磁場垂直的方向上形成電荷累積和出現電勢差的現象。在一定的工作電流IH下,霍爾電壓UH與外磁場磁感應強度成正比,這就是霍爾效應檢測磁場的原理。
在一定的外磁場中,霍爾電壓UH與通過霍爾片的電流強度IH(工作電流)成正比,這就是霍爾效應檢測電流的原理。
霍爾開關屬于有源磁電轉換器件,它是在霍爾效應原理的基礎上,利用集成封裝和組裝工藝制作而成,可方便的把磁輸入信號轉換成實際應用中的電信號,同時又具備實用、易操作和可靠性的性能。其內部結構圖如圖1所示,磁電轉換效應原理如圖2所示。
霍爾開關具有無觸點、功耗低、使用壽命長、響應頻率高等優點,內部采用環氧樹脂封灌成一體,能夠在各類惡劣環境下可靠的工作。霍爾開關作為一種新型的電器配件,可應用于接近開關,壓力開關,里程表開關等。
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