基于CAN總線的汽車性能檢測線尾氣工位機的設(shè)計

莊彥霞，汪東明

淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系，江蘇淮安 223003

基于CAN總線的汽車性能檢測線尾氣工位機的設(shè)計

莊彥霞，汪東明

淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系，江蘇淮安 223003

針對目前汽車性能檢測線存在的成本高、實時性和可靠性不高等問題，本文以尾氣工位機為例，提出了一種基于CAN總線的汽車性能檢測性工位機的設(shè)計方案。

汽車性能；性能檢測線；尾氣工位機

隨著汽車保有量的增加，帶來了環(huán)境污染、交通事故等社會問題，因此，國家規(guī)定汽車要定期進(jìn)行性能檢測，發(fā)現(xiàn)存在的問題并監(jiān)督其檢修，以保證汽車具有良好性能。

目前，汽車性能檢測線的數(shù)據(jù)傳輸多采用以太網(wǎng)，工位機采用工業(yè)計算機，具有成本高、布線困難等缺點，而CAN總線具有通信速率高、實時性好、抗干擾能力強等優(yōu)點。本文以尾氣工位機為例，提出了一種用CAN總線傳輸數(shù)據(jù)、用微控制器作為工位機的汽車性能檢測線設(shè)計方案。

1 尾氣工位機的硬件設(shè)計

基于CAN總線的汽車檢測線尾氣工位機的總體設(shè)計框圖如圖1所示。硬件上主要包括信號處理電路及LCD顯示電路、CAN接口電路的設(shè)計。

圖1 基于CAN總線的汽車檢測線尾氣工位機的總體框圖

1.1 信號處理及LCD顯示電路的設(shè)計

信號處理及LCD顯示電路中采用AT89C52微控制器實現(xiàn)對煙度計、尾氣分析儀的控制、檢測信號的接收以及LCD顯示的控制，采用MAX232實現(xiàn)煙度計、尾氣分析儀輸出的RS232電平與微控制器TTL電平之間的轉(zhuǎn)換，采用128*64 LCD顯示屏實現(xiàn)提示信息和檢測數(shù)據(jù)的顯示。

AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可擦寫的只讀程序存儲器和256 bytes的隨機數(shù)據(jù)存儲器。

MAX232是一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片，用來實現(xiàn)RS232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換，它包含了2個驅(qū)動器、2個接收器和一個電壓發(fā)生器電路，提供TIA/EIA-232-F電平，可以實現(xiàn)兩路TTL/RS-232電平的轉(zhuǎn)換。

LCD顯示器有字段顯示和字符顯示兩種，本文中LCD因需要顯示提示信息，故采用字符型顯示LCD顯示器，可根據(jù)需要顯示基本字符。本文中采用128*64LCD液晶顯示模塊，其主要技術(shù)參數(shù)如下。

顯示容量：32個中文漢字。

芯片工作電壓：4.5—5.5V。

工作電流：2.0mA（5.0V）。

模塊最佳工作電壓：5.0V。

字符尺寸：2.95×4.35（W×H）mm。

1.2 CAN接口電路的設(shè)計

CAN接口電路主要由CAN控制器SJA1000T、CAN收發(fā)器TJA1050及其外圍電路組成。CAN控制器執(zhí)行完整的CAN協(xié)議，是CAN通信的核心器件，主要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)以CAN報文的形式傳遞，包括發(fā)送信息緩沖和接收信息濾波，并進(jìn)行系統(tǒng)的診斷、測試以及CAN總線的錯誤處理等。CAN收發(fā)器是CAN控制器和CAN總線之間的物理接口，完成信號的轉(zhuǎn)換，增大通信距離，提高系統(tǒng)的抗干擾性能。

2 尾氣工位機的軟件設(shè)計

該工位機實現(xiàn)的功能是駕駛員根據(jù)LCD顯示的提示信息改變汽車的運行工況，煙度計、尾氣分析儀分別檢測柴油機的煙度和汽油機的尾氣信號，信號處理電路將檢測的信號處理后送給微控制器，再由微控制器送到LCD上進(jìn)行顯示并通過CAN接口電路發(fā)送到CAN總線上，其軟件設(shè)計主要包括汽油機尾氣檢測程序、柴油機煙度檢測程序、CAN初始化程序以及CAN發(fā)送程序。

2.1 柴油機煙度檢測程序設(shè)計

柴油機煙度檢測程序流程圖如圖2所示，通過該程序?qū)崿F(xiàn)柴油機煙度信號的檢測以及檢測結(jié)果的顯示。

圖2 柴油機煙度檢測程序流程圖

2.2 汽油機尾氣檢測程序設(shè)計

汽油機尾氣檢測流程類似于柴油機煙度檢測流程，通過該程序?qū)崿F(xiàn)汽油機尾氣成分的檢測以及檢測結(jié)果的顯示。

2.3 CAN初始化程序設(shè)計

CAN初始化的本質(zhì)就是正確配置CAN控制器的相關(guān)寄存器，保證CAN節(jié)點能夠正確的進(jìn)行CAN通信。

CAN初始化主要實現(xiàn)工作方式的設(shè)置、濾波方式的設(shè)置、接收報文的設(shè)置、波特率參數(shù)的設(shè)置等功能。本設(shè)計設(shè)置BTR0、BTR1的值分別為00H、14H，即設(shè)置通信波特率為1Mbps。

CAN初始化只有在復(fù)位模式下才可以進(jìn)行，所以在此程序中，CPU先通過對SJA1000T模式寄存器的設(shè)置使其進(jìn)入復(fù)位模式，初始化完成后，再使其進(jìn)入工作模式開始通信工作。

2.4 CAN發(fā)送程序設(shè)計

CAN發(fā)送程序?qū)崿F(xiàn)將尾氣分析儀和煙度計檢測的信號發(fā)送到CAN總線上。微控制器只需將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按CAN格式組成一幀報文，寫入SJA1000T的發(fā)送緩沖區(qū)，然后將命令寄存器中的“發(fā)送請求”標(biāo)志位置“1”，啟動發(fā)送命令，然后就由硬件來自動完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。

3 結(jié)論

本文設(shè)計的尾氣工位機用微控制器對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和顯示控制，成本低、安裝調(diào)試簡化、可靠性好；CAN總線傳輸速率高達(dá)1Mbps，數(shù)據(jù)傳輸實時性好，能滿足汽車檢測線尾氣工位機數(shù)據(jù)傳輸要求，且CAN總線采用相互纏繞的雙絞線及差分電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，抗干擾能力強。

[1]莊彥霞.CAN總線在汽車性能檢測線中的應(yīng)用研究[J].通訊世界，2012（12）：215.

[2]梁勇，馬興平.汽車自動檢測線計算機控制系統(tǒng)的研究[J].實驗技術(shù)與管理，2013（9）：107-110.

[3]金濤，馬靜，王苑超，等.一種新型分布式汽車多檢測線系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)[J].長安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012（4）：93-97.

TP3

A

1674-6708（2015）150-0176-02

項目名稱：淮安市汽車技術(shù)公共服務(wù)平臺，項目編號：HAP201411，類型：市科技創(chuàng)新平臺與產(chǎn)學(xué)研載體建設(shè)計劃項目

莊彥霞，講師，工程師，碩士，所在學(xué)院：淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：汽車電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)