毕业设计智能化车窗升降控制系统的设计.doc

摘要 1关键词 1Abstract 1Keywords 1引言 11总线控制系统 31. 1基于LIN总线控制系统 31.2 LIN总线的技术特点 31.3 LIN总线协议 41.4车窗控制系统的硬件设计 51.5 LIN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 82.4 A/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 102. 5.2车速与温差的车窗控制 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 13LIN主机程序 14LIN从机程序 15A/D转换程序 163.5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. 1 LDF文件的配置 20L1N节点软件设计 205展望 21参考文献 22致谢 22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，消费考对汽车的舒适性和安全性耍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、 解能化、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Design of Intelligent Window Control SystemAbstract： With the rapid development of the automobile electronic technology, peopled demands on automobile^ 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 necessary 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 algorithm based on the driving speed and temperature difference was given, which can improve the driver^ 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; 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%o R 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⑴随着汽车的普及，人们越来越重视汽车的安全性方而在车窗控制系统中，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 和底盘电子等产甜的汽车电子市场，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 议冃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 战叫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± 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屯机狛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⑶。

1.2 LIN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 Asynchronous Receiver/Transmitter,即异步串行通信）硬件接 口上，实现 起來比较简单，只要具有UART功能模块的单片机都可以作为LIN网络的节点在物理 上仅仅使用一根12V信号线，采用单主多从的结构，避免了总线报文的竞争通常情况下，一个LIN网络上的节点数量不应超过16,最大标示符的数量为64否 则，节点的增加将减少网络阻抗，会导致环境条件变差用户不需要改变现有的LIN从 节点的硬件和软件就可以在LIN网络上增加节点LIN总线的目标是为现有的汽车网络 提供辅助功能，LIN网络作为现有网络的补充提高了汽车总体网络的性能，降低了汽车 电子控制装置的开发以及生产成本在不需要CAN总线的带宽和多功能的场合，比如车 窗控制系统制动装置和智能传感器Z间的通讯，使用LIN总线可以大大节约成本LIN 总线的出现使人们可以采用更低成本的解决方案来补充汽车高端CAN总线的不足⑷。

LIN总线的主要特性有以下几点：(1) 单主多从的结构，无需总线仲裁，由主节点控制总线访问2) 低成本单线12V数据传输，线的驱动特性符合改进的IS09141标准3) 基于通用的UART接口，几乎所有微控制器都具备LIN必需的硬件4) 从机节点不需石英或陶瓷谐振器可以实现自同步，减少了硬件成本5) 传输速率最高达20Kbit/so从LIN协议通讯的角度来看，一个LIN网络由一个主机任务模块(master task)和若干 个从机任务模块(slave task)组成主机节点中既有主机任务模块又有从机任务模块，其 它的节点都只有从机任务模块在LIN网络中，由主机任务模块来决定什么吋候在总线 上传输什么报文帧，而从机任务模块则提供每一帧需要传送的数据从机任务模块和主 机任务模块都是帧处理层的组成部分⑷本次车窗控制系统把驾驶室侧作为主节点，其 他的作为从节点构成了车窗系统的LIN.0网络，如图2・2所示在车窗LIN网络中，主节 点的主要功能是用来采集车窗升降信号和温度传感器信号，同时控制整个网络通信的发 起；从节点的主要功能是来通过判断由主节点发来的控制信息和本身所采集的状态，控 制相应的车窗电机工作。

如图1・2所示图1・2 UN总线网络结构图LIN总线最初是为汽车电子控制系统设计的，也可以用于工业控制或者家用电子产 品如冰箱中、洗衣机对车载网络的典型应用是在汽车中的联合装配单元，如车门、车 灯、座椅、温度传感器等对于这些比较敏感的单元，LIN总线可以把这些器件很容易 的连接到车载网络中，并可以得到十分方便的维护和服务1.3 LIN总线协议LIN协会于1998年由主要汽车制造商成立，主要目标是定义和实现汽车使用的高品 质线性总线系统的低成本、开放式标准LIN协会在1999年7月发布了最初的LINvl.O版 本在2006年11月，LIN协会推出了目前为止最新版本的I」N v2. 1协议，它对以前的版 本的兼容性增强了，对部分LIN v2. 0的功能进行了说明，其中详细说明和修改了总线配 置部分，增强了传输层，增加了总线诊断功能LIN v2. 1总线规范包括了3个主要部分:LTN v2. 1协议规范一一介绍了IJN的物理层、 数据链路层和传输层的协议规范；LIN API操作规程建议一一介绍了网络和应用程序Z 间的接口； LIN配置语言规范一一介绍了LIN配置文件的格式，用于配置整个网络1.4车窗控制系统的硬件设计车窗控制系统主要是由车窗、车窗电机模块、车窗升降器、控制开关以及相。