無觸點控制的汽車CAN總線燈光系統(tǒng)研究設(shè)計

摘要：針對傳統(tǒng)車燈控制系統(tǒng)布線復(fù)雜、可靠性低等問題，以及機械觸點開關(guān)速度慢、有磨損等缺點，采用霍爾元件并結(jié)合CAN總線技術(shù)設(shè)計了無觸點開關(guān)的汽車CAN總線車燈控制系統(tǒng)，同時對CAN總線進行了電磁兼容性設(shè)計，以減少控制器等干擾源帶來的電磁干擾。文中采用飛思卡爾高性能單片機MC9S08DZ60和CAN收發(fā)器TJA1050，給出了電路整體設(shè)計方案及軟件設(shè)計流程以及各個模塊的組成結(jié)構(gòu)，驗證了該方案的可行性。
關(guān)鍵詞：車燈控制；CAN總線；MC9S08DZ60；霍爾元件

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對汽車操控性、舒適性以及可靠性要求的越來越高。而傳統(tǒng)的汽車電子技術(shù)多采用“點對點”的控制方式對汽車中某些部件進行電子控制，過程簡單、設(shè)備復(fù)雜、技術(shù)落后，已遠不能滿足汽車電子技術(shù)發(fā)展的要求。這就促進了現(xiàn)代的汽車電子技術(shù)的進一步發(fā)展。目前，汽車電子技術(shù)已經(jīng)向車身整體集成電子化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和模塊化的方向發(fā)展，汽車網(wǎng)絡(luò)總線以及無觸點開關(guān)控制是汽車電子技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。
現(xiàn)場總線是20世紀80年代中期發(fā)展起來的，是當今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的主要方向之一，它的出現(xiàn)極大地推動了現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的發(fā)展?？刂破骶钟蚓W(wǎng)(Controller Area Network，CAN)總線屬于現(xiàn)場總線中比較典型的一種，已廣泛應(yīng)用于汽車控制與通信系統(tǒng)，同時也在其他工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。文中提出了一種采用CAN總線技術(shù)和霍爾開關(guān)的汽車車燈控制系統(tǒng)，其優(yōu)點是無機械磨損、可靠性高、實用壽命長，能夠滿足未來汽車車燈控制系統(tǒng)發(fā)展的需要。通過對車燈控制系統(tǒng)進行了硬件設(shè)計和軟件編程，實現(xiàn)了無觸點開關(guān)控制的汽車CAN總線燈光控制系統(tǒng)，有一定的實用價值。

1 核心元件以及CAN總線介紹
1．1 MC9S08DZ60單片機
飛恩卡爾S08D系列8位微控制器功能強大，它在一個單芯片上提供了更多的存儲器和組件。S08DZ系列是S08D系統(tǒng)中的旗艦號，提供了飛恩卡爾內(nèi)嵌CAN微控制器，并且將內(nèi)嵌CAN、內(nèi)嵌EPROM和片上仿真／調(diào)試模塊組合在一起，在單片上集成了所有的功能，方便設(shè)計人員進行設(shè)計。
MC9S08DZ60單片機提供60KB的片上可讀取／編程／擦除的Flash存儲器、有2KB的EEPROM在線可編程內(nèi)存、最大4KB的RAM，具有實時時鐘計數(shù)器(RTC)、串行外設(shè)接口(SPI)、串行通信接口(SCI)、飛恩卡爾控制器局域網(wǎng)(MSCAN)、數(shù)／模轉(zhuǎn)換器(ADC)等外圍設(shè)備，內(nèi)核集成了中央處理器(CPU)、后臺調(diào)試控制器(BDC)、看門狗定時器(COP)等設(shè)備。具有良好的擴充性和易用性，其獨特的片上仿真／調(diào)試模塊(BDG)能夠大大簡化設(shè)計，從而確保了MC9S08DZ60在汽軍和工控的應(yīng)用。
1. 2 霍爾開關(guān)
霍爾效應(yīng)是指通過電流的半導(dǎo)體在垂直電流方向下的磁場作用下，在與電流和磁場垂直的方向上形成電荷累積和出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象。在一定的工作電流IH下，霍爾電壓UH與外磁場磁感應(yīng)強度成正比，這就是霍爾效應(yīng)檢測磁場的原理。

在一定的外磁場中，霍爾電壓UH與通過霍爾片的電流強度IH(工作電流)成正比，這就是霍爾效應(yīng)檢測電流的原理。

霍爾開關(guān)屬于有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實際應(yīng)用中的電信號，同時又具備實用、易操作和可靠性的性能。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，磁電轉(zhuǎn)換效應(yīng)原理如圖2所示。

霍爾開關(guān)具有無觸點、功耗低、使用壽命長、響應(yīng)頻率高等優(yōu)點，內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體，能夠在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作。霍爾開關(guān)作為一種新型的電器配件，可應(yīng)用于接近開關(guān)，壓力開關(guān)，里程表開關(guān)等。