智能化车窗升降控制系统的设计

目录摘要................................................................1关键词..............................................................1Abstract............................................................1Keywords............................................................1引言.................................................................1总线控制系统......................................................31.1基于LIN总线控制系统..................................................31.2LIN总线的技术特点....................................................31.3LIN总线协议..........................................................41.4车窗控制系统的硬件设计................................................51.5LIN节点设计..........................................................52分电路设计和论证..................................................62.1电源模块设计..........................................................62.2电机驱动模块设计......................................................72.3温度传感器模块设计....................................................82.4A/D转换模块设计.....................................................92.5汽车车窗系统智能控制实现.............................................102.5.1车窗系统防夹功能的实现.............................................10.........................................................................112.6系统硬件抗干扰设计...................................................123软件设计...............................................................133.1系统主程序流程图.......................................................3.2LIN主机程序..........................................................3.3LIN从机程序..........................................................3.4A/D转换程序..........................................................3.5温度控制模块程序.....................................................173.6系统软件抗干扰设计...................................................184软硬件系统的调试.................................................204.1LDF文件的配置......................................................204.2LlN节点软件设计......................................................5展望...................................................................21参考文献.............................................................致谢.................................................................智能车窗升降控制系统的设计摘要：随着汽车电子技术的迅猛发展，消费者对汽车的舒适性和安全性要求也在不断提高。车窗系统是汽车车身的重要组成部分，大多数消费者都把电动车窗作为不可缺少的舒适功能，它能使人们更好地保护和驾驶汽车，因此汽车制造商都将其看作一种基本功能。当前车窗系统正朝着模块化、智能化、人性化的方向发展。本设计是基于温差和车速的车窗控制算法，能够提高驾驶员快速行驶时的舒适性和安全性，在此基础上，构建了采用LIN总线技术的车窗和LIN网络控制系统。关键词：LIN总线；车窗智能控制；安全性；舒适性DesignofIntelligentWindowControlSystemAbstract：Withtherapiddevelopmentoftheautomobileelectronictechnology,people’sdemandsonautomobile’ssafetyandcomfortrequirementsarealsorising.Windowsystemasanimportantpartofautomobilebody,Mostofthepurchaserwillbeconsideredpowerwindowsasnecessarycomfortfeatures,Itmakespeopledrivingandprotectingautomobilemuchbetter,therefore，automobilemanufacturersconsidereditasabasicfunction.Atpresent,thewindowsystemisdevelopingalongthedirectionofmodular,intelligentandhumane.Inthispaper,awindowcontrolalgorithmbasedonthedrivingspeedandtemperaturedifferencewasgiven,whichcanimprovethedriver’ssafetyandcomfortathighspeed.Onthisbasis,constructingwindowsLINnetworkcontrolsystemwasconstructedbasedonLIN-bustechnology.Keywords:LINbus;automobilewindowsintelligentcontrol;safety;comfort引言近年来随着我国汽车行业的快速发展，汽车电子市场也迅速扩大，整个市场以超过40％的比例高速增长，其中车身电子产品占到所有汽车电子产品的35％～40％。目前，车身电子的热点应用排名前三的是车窗控制、车载空调和车灯控制。在车身电子中，对半导体需求量排名前三位的应用领域分别是：车载空调，大约占44％；车窗控制，大约占22％；车灯控制，大约占10％，排名第四位的是电动车门控制。根据汽车电子专业调研公司的数据，去年中国汽车市场车身电子的半导体器件需求量约为19亿美元，而中国本地设计的比例大约在10％～15％之间，预计未来几年这一比例将会快速增长。综上所述，车窗控制产品已成为车身电子产品重要的组成部分[1]。随着汽车的普及，人们越来越重视汽车的安全性方面。在车窗控制系统中，汽车电动车窗具有防夹功能成为系统的必备要求。这样当车窗上升遇到障碍物(如头、手等)时能够自动后退到底，从而可以有效避免事故的发生，车窗防夹功能对汽车的安全性能来说是一种十分人性化的设计。一般来说在驾驶员高速行驶过程中，如果手动控制车窗升降速度，就会使驾驶员分心，而且很有可能在调控车窗时发生安全事故，因此汽车高速行驶过程中一般使用车窗自动升降。而在车窗自动升降过程中，如果车内外温度差异过大则会在车窗开关的过程中产生较大气流，从而影响到汽车的稳定性，与此同时也会引起人体的不适，导致安全事故的发生。由此可见，温度因素是影响驾驶员身体不适、导致安全事故的重要原因之一。基于以上原因，本设计在温差控制方面做出了改进，使得车窗系统更人性化和智能化。本设计在车窗控制系统上增加了温度传感器模块，可以在驾驶员行车速度超过标定车速时，通过温度传感器检测测得车内外温度，再由A/D转换电路把温度数据传到微控制器，使用新的车窗控制算法控制车窗电机智能实现车窗升降器的升降，从而提高驾驶员行车过程中的舒适性和安全性，更进一步改善了车窗控制系统的安全性能。与此同时，在我国国外企业垄断了利润丰厚、技术含量高的发动机电子、车身电子和底盘电子等产品的汽车电子市场，国内企业仍局限于低端产品，如车载音响等。国内的汽车公司大多数没有建立自己的总线网络技术标准，更多的还是主要开发支持CAN/LIN的车载设备，配合某种车型的CAN/LIN网络使自己的产品支持这种总线通信协议。目前我们的研发工作还处于向国外学习的阶段，但许多与汽车电子技术相关的外国文献都是讲其优势而不讲其缺陷。结果使我国许多从事汽车电子技术的研发人员在进行研发的过程中，不能取长补短，使研发陷入困境。突破技术封锁也是我国面临的巨大挑战[2]。本设计旨在提出一种基于LIN总线技术的汽车车窗智能控制系统，使得该系统具有低功耗、低成本、易于维护和稳定性好等优点。首先对LIN总线协议进行了研究，制定了相应的LIN总线协议规范，然后完成了车窗控制系统软硬件功能的实现，包括汽车车窗防夹系统与温控车窗舒适系统的实现，改进了车窗控制系统的舒适性和安全性，使得车窗控制系统的设计更加人性化。1总线控制系统1.1基于LIN总线控制系统车载网络可分为舒适网络和驱动网路。一般来说CAN协议用于驱动网络，而LIN协议用于舒适网络。相对于开发高速CAN网络所需要的成本，LIN网络更加适合用于性能要求不高的舒适网络，因此在车门，车灯，车窗等部件中，引入了LIN总线，这样既可以满足系统正常运行的需要，又可以使整个车的成本得以减少。本次车窗控制系统总体框架图如图1-1所示。图1-1车窗升降控制系统总体框图当驾驶员按下车窗的按键开关时，车速传感器把信号传到微控制器，如果车速超过设定的标定车速时，通过温度传感器检测测得车内外温度，再由A/D转换电路把温度数据传到微控制器，使用新的车窗控制算法来控制车窗电机智能实现车窗升降器的升降。在车窗的升降过程中，智能功率驱动器件MC33486通过监测电机的电流变化，通过相关的防夹算法来实现车窗的防夹功能，实现了车窗系统的智能化控制过程，提高了驾驶员行车过程中的舒适性和安全性[3]。1.2LIN总线的技术特点LIN总线是一种成本低的串行通讯网络，用来实现汽车中的分布式电子系统控制。LIN总线的目标是为现有汽车网络提供辅助功能。LIN总线协议是建立在通用的UART(Universal