基于单片机CAN总线的车灯控制系统设计.docx
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基于单片机CAN总线的车灯控制系统设计.docx
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基于单片机CAN总线的车灯控制系统设计
毕业设计(论文)
设计(论文)题目:
基于单片机CAN总线的车灯控制系统设计
学生姓名:
指导教师:
二级学院:
专 业:
班 级:
学 号:
提交日期:
2014年5月15日答辩日期:
2014年5月17日
1绪论1
1.1汽车电子的概念1
1.2汽车电子的发展过程1
1.3汽车电子的现状及发展趋势1
1.4汽车网络技术综述2
1.5汽车网络的分类及CAN协议3
1.6发展和使用汽车网络的意义5
1.7本课题研究的内容5
2CAN总线的技术分析7
2.1CAN总线的性能特点7
2.2CAN总线的一些基本概念7
2.3CAN总线的位数值表示与通信距离8
2.4CAN总线协议的技术规范9
2.5CAN总线的报文及其帧格式14
2.6CAN总线的错误对策21
2.7CAN总线的位定时和位同步22
3硬件电路设计24
3.1设计方案24
3.2元器件选择26
3.3电源电路31
3.4按键电路32
3.5输出电路33
4车灯控制系统软件设计34
4.1系统应用层协议制定34
4.2标识符ID的定义34
4.3数据域的编码36
4.4车灯控制系统软件设计36
4.5CAN节点软件设计36
4.6控制模块程序设计39
4.7子模块程序设计41
4.8软件测试42
5总结47
参考文献48
附录49
致谢68
基于单片机CAN总线的车灯控制系统设计
摘要
近年来,随着汽车内部电控系统的日益复杂,电子控制系统间的数据通讯变得越来越重要,汽车网络技术应运而生。
CAN(ControllerAreaNetwork)总线是一种串行局域网总线,能有效支持分布式实时控制的串行通信。
本文深入研究CAN总线网络协议及其技术规范,在CAN技术规范CAN2.0B的基础上,完成车灯控制系统应用层协议的制定。
对汽车车灯系统组成进行了分析,并将整车车灯控制系统分成了控制模块、左前模块、左后模块、右前模块、右后模块和车内照明模块。
采用了“CAN单片机+CAN收发器”的CAN节点构成方案。
在硬件设计部分对所用芯片进行了介绍,并对各功能电路进行了详细分析,给出了详细的设计电路。
阐述了车灯控制系统的软件设计思想,给出了CAN节点的程序设计,分析了控制模块以及子模块的程序功能并给出了程序流程图。
关键词:
CAN总线,89S52,SJA1000,车灯控制
ThedesignofcontrolsystembasedonMCUCANbuslamp
Abstract
Inrecentyears,withthevehicleelectroniccontrolsystemwithinthegrowingcomplexityofelectroniccontrolsystemsfordatacommunicationsisbecomingincreasinglyimportant,automotivenetworkingtechnologycameintobeing.CAN(ControllerAreaNetwork)busisaserialbuslocalareanetworks,cansupportdistributedreal-timecontroloftheserialcommunication.ThisarticlestudiestheCANbusnetworkprotocolsandtechnicalspecifications,technicalspecificationsCAN2.0BinCANbasedonthecompletelightcontrolsystem,thedevelopmentapplicationlayerprotocol.Compositionofvehicleheadlightssystemsanalysisandvehiclelightscontrolsystemisdividedintoacontrolmodule,leftthemodule,leftrearmodule,rightfrontmodule,rightafterthemoduleandtheinteriorlightingmodule.Adoptedthe"CANMCU+CANtransceiver,"theCANnodesoftheprogram.Inthehardwaredesignusedbysomeofthechipswereintroduced,andthefunctionscarriedoutadetailedanalysisofthecircuit,giventhedetaileddesignofthecircuit.Describedlightcontrolsystemsoftwaredesign,givestheprogramCANnodedesign,analysis,controlsub-moduleoftheprogrammodulesandfeaturesandgivestheprogramflowchart.
Keywords:
CANBus,89S52,SJA1000,LightControl
1绪论
1.1汽车电子的概念
汽车电子是指应用于汽车上的有利于提升汽车驾驶安全性、减少燃料消耗、减少废气排放以及增加驾乘舒适性和便捷性的电子装置。
汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命,汽车电子化的程度被看作是衡量现代汽车发展水平的重要标志,是用来开发新车型,改进汽车性能最重要的技术措施。
总的说来,汽车电子技术是一个技术复杂、门类多、知识密集的高技术领域,涉及电子、机械、计算机等多个学科。
汽车正由单纯的机械产品向机电一体化(机电热、机电液、机电光)方向发展,汽车必将进入电脑控制的“电子汽车”时代。
1.2汽车电子的发展过程
汽车电子化的过程经历了四个阶段:
二极管的发明促使了汽车电子的诞生(第一阶段,车载收音机、发电机硅整流器、晶体管无触点点火技术是当时的代表技术)、晶体管和模拟集成电路的诞生促生了汽车电子技术的第二阶段(发电机电子管理系统、电控自动变速器系统、制动防抱死系统得到了很大的发展)、微型计算机的兴起使汽车电子进入了第三阶段(动力传动总成控制系统、制动/转向/悬架控制系统、车身电子控制系统、通讯和导航系统等)、灵巧传感器和大容量存储系统的发展使汽车电子进入第四阶段(电子技术、自动控制技术、传感器技术、网络技术和机电一体化得到了很大的发展)。
1.3汽车电子的现状及发展趋势
改变世界的机器是汽车,而改造当代汽车并使其发生质的变化的是电子信息化。
当代汽车越来越广泛地采用电子信息技术,以提升汽车的性能和服务功能,满足人们的各种办公和娱乐需要,使汽车从单纯的代步工具逐渐演变成“流动的办公室”、“流动的家庭”和“流动的娱乐室”。
当代汽车技术的发展紧紧围绕着安全、环保、节能、舒适这四个主题,电子信息化也正是从上述四个方面逐步提升汽车性能。
当前汽车电子产品中使用最广泛的、超过汽车电子产品销售额50%的是娱乐和舒适性产品。
如各种车载收放机、CD机、DVD机、车载电话、导航设施,以及车身各附件控制模块等。
这些设施不涉及汽车基本功能,只是增加辅助功能而己。
可以说成熟的家电产品都可以移植到汽车上使用。
汽车电子的技术基础来源于半导体行业、软件行业、传感器和执行器等电子技术的发展。
汽车电子技术行业的发展最终依赖于汽车工业的蓬勃发展以及汽车工业在工业领域中所处的地位。
2003年中国汽车的产销量高达444万辆,其中轿车占201万辆,并以超过两位数的年增长率持续发展。
中国汽车市场由潜在变为现实,中国汽车电子信息产品市场也随之迅速扩大,部分核心控制技术正在逐步国产化。
随着集成控制技术、计算机技术和网络技术的发展,汽车电子技术已明显向集成化、智能化和网络化等方向发展。
①集成化
近年来嵌入式系统、局域网控制和数据总线技术的成熟,使汽车电子控制系统的集成成为汽车技术发展的必然趋势。
将发电机管理系统和自动变速器控制系统,集成为动力传动系统的综合控制;将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统和驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制;通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过纵向进行连接,控制器通过复杂的控制运算,对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统。
②智能化
智能化传感技术和计算机技术的发展,加快了汽车的智能化进程。
汽车智能化相关的技术问题已受到汽车制造商的高度重视。
其主要技术中“自动驾驶仪”的构想必将依赖于电子技术实现。
智能交通系统(ITS)的开发将与电子、卫星定位等多个交叉学科相结合,能根据驾驶员提供的目标资料,向驾驶员提供距离最短而且能绕开车辆密度相对集中处的最佳行驶路线。
它装有电子地图,可以显示出前方道路、并采用卫星导航。
从全球定位卫星获取沿途天气、车流量、交通事故、交通堵塞等各种情况,自动筛选出最佳行车路线。
③网络化
随着越来越多的电控器件应用在汽车上,车载电子设备间的数据通信变得越来越重要。
以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是十分必要的。
大量数据的快速交换、高可靠性及低成本是对汽车电子网络系统的要求。
在该系统中,各子处理机独立运行,控制改善汽车某一方面的性能,同时在其它处理机需要时提供数据服务。
主处理机收集整理各子处理机的数据,并生成车况显示。
通信控制器保证数据的正常流动。
电子技术已经广泛应用于汽车的各个领域,极大地改善了汽车的综合性能,使汽车在安全、节能、环保、舒适等各方面都有了长足的进步。
1.4汽车网络技术综述
汽车网络是计算机网络技术和工业现场总线控制技术在汽车中应用的结果。
汽车网络控制是研究如何利用总线数据通信原理实现现代汽车中各个独立电子系统和控制装置间控制信息传递通道的简洁互连,实时、可靠的数据交换及综合协调控制的一门最新技术。
它是以科学、合理的数据通信协议及支持这样协议的大规模集成电路器件为基础的,是汽车行业发展的必然结果。
早期的汽车网络中,通用网络标准并未得到广泛的认同和应用,用户通常利用自己制定的电路和通用异步收发器(UART)设备来实现简单的串行通信。
由于没有统一标准,各汽车制造商都有一套独立定义的接口规范和专用供应商。
这样,供应商虽然纵向紧密地与汽车制造商合作,却缺乏与其它供应商的横向联系,导致生产的同类产品不能兼容互换。
采用标准化网络技术以后,各供应商按照统一的标准生产部件,提高了同类产品的兼容性和互换性。
而汽车制造商可以委托任意一家合格的供应商开发符合标准的模块。
国际著名汽车制造商和零部件制造商于二十世纪八十年代就致力于汽车网络技术的研究与应用,迄今已推出多种网络标准,如J1850、VAN、CAN等。
在各种汽车网络中,CAN以其独特的设计,优异的性能和极高的可靠性得到了最为广泛的应用。
尤其在欧洲,DaimlerChrysler、BMW、Volkswagen及Volvo公司等都将CAN作为他们电子系统控制器网络化的一种手段。
美国的制造商也正逐步将他们的汽车网络系统由J1850过渡到CAN。
随着
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- 基于 单片机 CAN 总线 车灯 控制系统 设计