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1、本科生毕业设计（论文）题 目： 智能化车窗升降控制器的设计 学生姓名： 系 别： 电气信息工程系 专业年级： 2007级电气工程及其自动化专业 指导教师： 2011年 5 月 20 日摘 要单片微处理器又称单片机，它是将计算机的中央处理器、输入输出接口、存储器、计数器/定时器等多个功能部件集成在一块芯片里，是具有完整计算机功能的大规模集成电路。与计算机相比，它具有更好的性价比和实时处理能力，而且体积小，抗干扰能力强，容易嵌入产品内部，成为产品的一个元件，从而使这类产品具有智能化的特征。由于单片机面向控制，它是过程控制的核心，所以单片机又称为嵌入式微控制器。本设计主要完成的矿井提升机信号系统设计
2、和组态设计。设计中运用PLC控制技术，PLC系统采用欧姆龙系列作为主控制器，采用PLC控制不但提高了信号传输的可靠性和准确性,而且具有极大的灵活性和扩展性。在不改变系统硬件的前提下,仅靠改变PLC内部的程序就可满足用户要求。有效地解决了信号系统中的远距离传输和可靠性问题。关键词：智能；控制系统；车窗；温度ABSTRACT:Single-chip microprocessor, also known as SCM, it is the computers central processor, input and output interfaces, memory, counters / time
3、rs, and other features integrated in a chip inside, is a full computer function LSI. Compared with the computer, it has a better cost performance and real-time processing capability, and small size, anti-interference ability, easy to embed inside of the product as a component of the product, so thes
4、e products with intelligent features. For the control of the microcontroller, which is the core process control, it is also known as an embedded single chip micro-controller. Completed the design of the main mine hoist signal system design and configuration design. The use of PLC control design, PLC
5、 system uses Omron series as a main controllerWith PLC control not only improves the reliability and accuracy of signal transmission, but also has great flexibility and scalability. Hardware without changing the system under the premise of the program alone can change the internal PLC to meet user r
6、equirements. Effectively solve the long-distance signal transmission and system reliability.Keywords: Intelligent Window; Temperature; Control system目 录前 言5第一章 总线控制系统61.1基于LIN总线控制系统61.2功能独立的模块化车窗升降控制系统7第二章 分电路设计和论证82.1电源模块设计82.2电机驱动模块设计92.3温度传感器模块设计112.4 A/D转换模块设计122.5汽车车窗系统智能控制实现142.5.1车窗系统防夹功能的实现1
7、42.5.2 车速与温差的车窗控制162.6 系统软件抗干扰设计172.6.1软件“看门狗”设计17第三章 软件设计193.1程序流程193.1.1系统主程序流程图193.1.2 LIN主机程序流程图203.1.3 LIN从机程序流程图213.1.4A/D转换程序流程图223.1.5温度控制模块程序流程图23第四章 软硬件系统的调试244.1 LDF文件的配置254.2LlN节点软件设计25致 谢27参考文献2823前 言近年来随着我国汽车行业的迅速发展，汽车电子市场迅速扩大，整个市场以超过40的比例快速增长，其中车身电子产品占到整个汽车电子产品的3540。在目前，车身电子的热点应用排名前三的
8、是车载空调、车窗控制和车灯控制。在车身电子中，对半导体需求量排列前三位的应用领域分别是：车载空调，约占44；车窗控制，约占22；车灯控制，约占10，第四位是电动车门控制。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为1015之间，预计未来几年这一比例将会迅速增长。如上所述，车窗控制产品已成为车身电子产品重要的组成部分。随着汽车的普及，人们对汽车的安全性方面也越来越重视。在车窗控制系统中，汽车电动车窗具备防夹功能成为系统的必需要求。这样当车窗上升遇到障碍物(如手、头等)时可以自动后退到底，从而可以避免事故的发生，车窗防夹功能对
9、汽车的安全性能而言是一种十分人性化的设计。一般在驾驶员高速行驶过程中，如果手动控制车窗升降速度，则会使驾驶员分心，很有可能在调控车窗时发生安全事故，故汽车高速行驶过程中一般采用车窗自动升降。而在车窗自动升降过程中，如果车内外温度反差过大则会在车窗开关得过程中产生过大气流，从而影响到汽车的稳定性，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。基于以上原因，本课题在温差控制方面作出了改进，使得车窗系统更智能化和人性化。第一章 总线控制系统1.1 基于LIN总线控制系统车载网络可分为驱动网络和舒适网络。一般CAN协议用于驱动网络，而LIN
10、协议用于舒适网络。相对于开发高速CAN网络的所需要的成本，LIN网络更适合用于性能要求不高的舒适网络，于是在车门，车窗，车灯等部件中，引入了LIN总线，这样既能满足系统运行的正常需要，又能使整车成本得以减少。此次车窗控制系统总体框架图如图1-1：图 1-1 车床升降控制系统总体框图当驾驶员按下车窗按键开关时，车速传感器将信号传到微控制器，如果车速超过设定的限定车速时，通过温度传感器测得车内外温度，再由A/D转换电路将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。在车窗升降过程中，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实现车窗的
11、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安全性和舒适性。1.2 功能独立的模块化车窗升降控制系统DCK103型电子车窗控制器内部由单片机、电流检测电路、输入输出接口电路、电源电路等组成。将这些组成电路的元器件焊装在一块印刷电路板上，并封装于防水、阻燃的塑料外壳内，就构成了一个智能型的电子控制器。它通过引线与汽车线路相连接实现对门窗电动机的各种控制。第二章 分电路设计和论证2.1 电源模块设计目前汽车内的蓄电池电源通常都是直流+12V，汽车内很多电子设备需要依靠它来供电，比如电子打火器，各类电子仪表，自动车窗等。虽然是蓄电池，仍难以保证其稳定输出。车载网络中主要用到两种
12、电源：+12V、+5V，+12V的电压主要是为电机驱动供电，+5V的电压则是给电路中的其它芯片供电，因此需要进行+12V到+5V的转换，而且车载电源的稳定性差，需要其输出电压进行稳压。2.2 电机驱动模块设计电机驱动模块的合理设计，主要在于调节步进电机程序的启动频率。这是启动频率的极限，实际使用时，只要启动频率小于或等于这个极限值，步进电动机就可以直接带动负载启动了。利用单片机控制步进电机的控制系统如图2-1所示：图 2-1 单片机控制步进电机的系统框图合理地选用步进电动机是相当重要的，通常希望步进电动机的输出转矩大，启动频率和运行频率高，步距误差小，性能价格比高。但增大转矩与快速运行存在一定
13、矛盾，高性能与低成本存在矛盾，因此实际选用时，必须全面考虑。表1步进电动机的工作方式和一般电动机不同，它是采用脉冲控制方式工作的。只有按一定规律对各相绕组轮流通电，步进电动机才能实现转动。目前采用的功率步进电动机有3相、4相、5相和6相等。工作方式有单m拍、双m拍、3m拍及2*m拍等。，一般情况电机的相数越多，工作方式越多。本案采用的是3相6拍步进电机控制程序。车窗电机一般采用供电电压1115 V，工作电流不大于15 A，堵转电流不大于28A的永磁直流电机，需要的电机功率较大并伴有冲击电流的正反相控制要求。智能功率芯片MC33486可外接两个MOSFET管(这里选用P60N06，能够输出较大的
14、工作电流驱动电机)组成一个H桥。电流最大达到10 A，直流输入电压范围为828 V，而且当电压高于28 V时具有过压保护功能。它能够采集电机的电流，利用它反馈给单片机AD采样模块得到电机电流值，从而完成电机的双向控制和实现车窗防夹功能，达到了车窗电机驱动模块的设计要求。电机控制原理如下：初始状态中，GLSl和GLS2都同时置高电平或低电平，OUTl和OUT2一直保持高电平。当U6中的栅极为低电平且U7的栅极为高电平时，直流电机正转，车窗上升；反之，当U6中的栅极为高电平且U7的栅极为低电平时，直流电机反转，车窗下降，这样就足以完成永磁直流电机的正反相控制要求。除此之外，飞思卡尔的功率芯片MC3
15、3486还具有负载电流的线性复制功能，CurR输出电流和负载电流成线性比例，CurR输出电流再通过采样电阻和限流电阻把电流转化为电压输入到单片机的来实现电机的双向控制。其正常工作温度范围在400C到1500C，正常连续输出采样端。电压进行A/D转换和一些计算后就可以得到负载的真实电流。因此，监测输入到单片机端口的电压就等同于监测车窗运动中电机的电流。车窗上升过程、下降过程、上升遇到阻力过程中经过电机的电流都呈规律性的变化，而这些电流变化都可以通过电流采样实时地反映到单片机中。2.3 温度传感器模块设计 图2-2 ICL7135典型电路ICL7135是高精度4.5位CMOS双积分型A/D转换器，提供-20000+20000的计数分辨率。具有双极性高阻抗差动输入、自动调0、自动极性、超量程判别和输出为动态扫描BCD码等功能。ICL7
