发布时间 : 星期日 文章基于CAN总线的汽车电器网络设计 - 学习can总线宝典 - 图文更新完毕开始阅读
天津工业大学2011届本科生毕业设计（论文）
C206、C208为滤波电容，主要能滤掉电源电路中的中高频尖峰干扰；D200为保护二极管，主要防止输入电源反接导致电流逆向通过LM7805而烧坏稳压管。系统除了通过输入+9V供电外，也可以直接由电脑的USB供电，这样设计丰富了供电方式，方便了系统调试。
LM1117-3.3能将LM7805稳压后的+5V变成+3.3V给工业以太网芯片ENC28J60供电；LM2941S为可调稳压管，通过匹配外围电路能将+5V稳压成+4.2V给TC35模块供电。
图4-5 系统电源模块
4.7系统JTAG调试
JTAG 调试功能允许用户在 MCU 上进行非侵入式、全速的在线系统调试。该调试系统支持观察和修改存储器和寄存器，支持单步、运行和停机、断点和观察点命令。当利用 JTAG 调试时，所有的模拟和数字外设都可以正常运行。FLASH 存储器还具有在线系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储。ATmega128可在工业温度范围工作，工作电压为 +2.7V—+5.5V。ATmega128为64管脚 TQFP 超小封装，从而节省了系统电路板的设计尺寸。ATmega128和JTAG接口在电路板中的位置如图4-6所示。
24
天津工业大学2011届本科生毕业设计（论文）
图4-6 ATmega128在电路板中的位置
4.8按键信号采集接口电路
在中央处理单元中，需要通过4个开关控制车窗开关、灯光开关、这4个信号，这4个信号都是开关量信号，按键部分电路如图4-7所示:
图4-7 按键原理图
4.9 液位检测模块
本系统采用超声波测距模块来检测汽车油箱的液位，该超声波测距模块可实现0~4.5m 的非接触测距功能，拥有2.4~5.5V 的宽电压输入范围，静态功耗低于2mA，
25
天津工业大学2011届本科生毕业设计（论文）
自带温度传感器对测距结果进行校正，同时具有GPIO，等多种通信方式，内带看门狗，工作稳定可靠。测距模块包括超声波发射器、超声波接收器与控制电路，实物图如图4-8所示：
图4-8 超声波测距模块图
测距模块的基本工作原理为给此超声波测距模块一触发信号后发射超声波，当超声波投射到物体而反射回来时，模块输出一回响信号，以触发信号和回响信号间的时间差，来判定物体的距离。
4.10汽车车灯控制器设计
传统车灯控制与状态检测方法如图 4-9 所示，利用车灯开关的开、合来实现整个车灯的点亮与熄灭。对于小电流负载，电源通过导线用一根熔断丝和开关控制车灯如 4-9(a)所示，对于大电流负载，由于车灯开关触点允许流过的电流有限，为了防止开关触点烧坏，采用继电器控制车灯点亮与熄灭，如图 4-9(b)所示。车灯状态通过串联在电路中的状态灯进行指示。
24V熔断丝24VK24V熔断丝状态灯车灯状态灯车灯 (a) 小电流负载时 (b) 大电流负载时
4-9 传统车灯控制与状态检测电路原理图
随着汽车安全性、舒适性、环保性要求的不断提高，汽车上的电子控制单元日
26
天津工业大学2011届本科生毕业设计（论文）
益增多，传统车灯与状态检测方法面临以下问题：(1) 由于采用的是点到点的连接与控制，导线的长度、接点都与车灯的数量成正比。这样增加了线束的质量与体积，加剧了粗大的线束与汽车有限的可用空间的矛盾。(2) 状态灯所检测和指示的信息只是车灯开关的断开/闭合状态，而非车灯的实际工作状态，为汽车行使带来安全隐患；因此，有必要对传统车灯控制与状态检测方法进行改进，提高汽车安全、舒适、环保等性能。下面利用 CAN 总线技术实现车灯控制与状态检测，可以很好的解决传统车灯控制与状态检测方法的弊端。
基于 CAN 的车灯控制与状态自动检测硬件结构如图4-10 所示。微控制器对 CAN 控制器进行初始化设置，控制 CAN 控制器实现数据的接收和发送等通信任务。状态检测电路对车灯的工作状态进行检测，并将检测结果反馈给微控制器。
CAN总线CAN驱动器PCA82C250高速光耦6N137CAN控制器SJA1000微处理器ATMega128车灯驱动电路车灯状态检测图4-10 汽车车灯控制节点
4.11电路板设计时注意事项
画电路板时布线对系统的抗干扰性能有很大影响，本电路板设计时主要从几下几个方面进行考虑：
1．尽量增加电源走线宽度，在电源线输入端并联一个大容量的电解电容和一个小的瓷片电容，其中大容量的电解电容是为抑制电源噪声中的低频分量，而小的瓷片电容则是为抑制噪声中的高频分量。
2．为了进一步输入直流电源的质量，在每个集成电路芯片的直流电源输入端都接 0.1uF的小电容进行滤波，去耦电容安装在芯片的电源线和地线上。
3．晶振和 CPU 的时钟输入端都易产生噪声，所以晶振和 CPU 之间要尽量靠近些。
4．发热量大的器件应考虑散热问题，必要时加装散热片。如本系统的 LM7805管和车窗电机驱动芯片L298N。
4.12本章小结
本章根据汽车电器控制单元的分布特点完成了整体方案设计，将汽车控制网络
27