基于CAN总线的客车互联系统设计与实现

论文摘要

随着计算机技术的发展,国家对机动车欧三排放法规的严格要求以及人们对于客车安全性、舒适性、快捷性的需求,欧三电控发动机、ABS/ASR防抱死、ECAS气囊升降、车载娱乐系统等电控单元和电子产品在客车上应用越来越广泛,而传统的点对点开关、继电器逻辑控制,模拟信号传递已无法满足客车电器智能控制设计发展需要。本文作者所在单位——中通客车股份有限公司,是一家专业生产高、中、低档客车的大型生产企业,有着50年的客车制作经验,目前年产客车8000台,产值超过18个亿,出口创收超过5个亿。作者作为公司技术中心一名客车电器系统主要研发人员,从事过多年大客车电器系统设计,具备一定的设计理论知识和一线应用实践经验,正是根据市场发展趋势并结合本公司对客车电子产品技术不断创新发展的要求,提出并主导了本系统的研制开发,该系统经过多次试验、调试,目前已成功应用于我公司大型高二级（含高二级）以上车型上,充分满足了市场及设计需求。本系统的主要工作如下:（1）本系统采用微处理器嵌入技术,通过基于CAN总线的客车互联系统代替了传统客车电器点对点控制;相对单一、独立的单元控制以及单纯的导线连接方式。（2）在深入研究CAN总线技术和客车电器控制的基础上,设计了基于CAN总线的客车组合仪表系统和前、后输入输出模块,实现客车电器信息检测、控制、传输与显示。（3）组合仪表主要实现电器信息的传输和显示,以具有增强CAN控制模块的PIC18F8585单片机作为中央控制器,PIC18F8585控制TJA1040 CAN总线驱动器实现CAN总线信息的接收和发送;通过SPI方式与步进电机驱动器MC33970进行通讯,控制M-SXC5步进电机对车速、发动机转速、冷却水温度、机油压力、燃油量、电压、气压1和气压2八个参数进行了实时显示:控制LCD显示日计里程、累计里程和各种工作、报警指示信息,按键控制LCD翻屏显示;控制LED指示灯显示客车电器故障和工作状态信息。（4）输入输出模块主要实现电器信息的传递与控制,采用PICI8F8585单片机作为中央控制器,控制输入模块检测车速、发动机转速等八种参数以及各种开关量,将分散电器的信息集中处理,然后通过功率输出模块控制车灯、各种继电器、直流电机等执行相应功能,并将采集的传感器信息通过CAN总线发送给组合仪表显示,实现信息共享。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 系统开发背景
• 1.2 客车控制系统的发展现状及发展趋势
• 1.2.1 国内、外客车控制系统的发展现状
• 1.2.2 客车控制系统的发展趋势
• 1.3 系统需要解决的主要问题
• 1.4 本文的主要工作
• 1.5 本文的主要组织结构
• 第2章 CAN,总线和SAE J1939协议研究
• 2.1 汽车网络技术
• 2.2 CAN总线技术
• 2.2.1 CAN总线
• 2.2.2 CAN总线的分层结构
• 2.3 SAE J1939协议
• 2.3.1 SAE J1939协议
• 2.3.2 网络分层及功能
• 第3章 组合仪表设计
• 3.1 组合仪表的功能分析
• 3.2 组合仪表结构与工作原理
• 3.3 组合仪表硬件系统设计
• 3.3.1 主控制器
• 3.3.2 电源模块
• 3.3.3 复位和时钟电路
• 3.3.4 CAN通讯接口
• 3.3.5 步进电机驱动模块
• 3.3.6 LCD显示模块
• 3.3.7 LED示警模块
• 3.4 组合仪表软件系统设计
• 3.4.1 主控制程序
• 3.4.2 初始化程序
• 3.4.3 中断处理程序
• 3.4.4 步进电机驱动程序设计
• 3.4.5 LCD显示程序设计
• 第4章 I/O模块设计
• 4.1 I/O模块的功能分析
• 4.2 I/O模块的结构与工作原理
• 4.3 I/O模块硬件系统设计
• 4.3.1 电源模块
• 4.3.2 状态量输入模块
• 4.3.3 功率模块
• 4.4 I/O模块软件系统设计
• 4.4.1 主控程序
• 4.4.2 数据采集及处理程序
• 4.4.3 CAN通信程序
• 第5章 系统调试与实验
• 5.1 CAN通讯实验研究
• 5.1.1 节点的CAN一致性测试
• 5.1.2 CAN,总控制系统的通讯实验
• 5.2 装车实验
• 5.2.1 与发动机ECU通讯实验
• 5.2.2 开关量检测实验
• 5.2.3 模拟量检测实验
• 5.2.4 转速检测实验
• 5.2.5 控制功能实验
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表