无触点控制的汽车CAN总线灯光系统研究设计

作者：时间：2013-01-14来源：网络收藏

摘要：针对传统车灯控制系统布线复杂、可靠性低等问题，以及机械触点开关速度慢、有磨损等缺点，采用霍尔元件并结合CAN总线技术设计了无触点开关的汽车CAN总线车灯控制系统，同时对CAN总线进行了电磁兼容性设计，以减少控制器等干扰源带来的电磁干扰。文中采用飞思卡尔高性能单片机MC9S08DZ60和CAN收发器TJA1050，给出了电路整体设计方案及软件设计流程以及各个模块的组成结构，验证了该方案的可行性。
关键词：车灯控制；CAN总线；MC9S08DZ60；霍尔元件

随着科学技术的发展，人们对汽车操控性、舒适性以及可靠性要求的越来越高。而传统的汽车电子技术多采用“点对点”的控制方式对汽车中某些部件进行电子控制，过程简单、设备复杂、技术落后，已远不能满足汽车电子技术发展的要求。这就促进了现代的汽车电子技术的进一步发展。目前，汽车电子技术已经向车身整体集成电子化、网络化、智能化和模块化的方向发展，汽车网络总线以及无触点开关控制是汽车电子技术的一个重要发展方向。
现场总线是20世纪80年代中期发展起来的，是当今自动化领域技术发展的主要方向之一，它的出现极大地推动了现代汽车电子技术的发展。控制器局域网(Controller Area Network，CAN)总线属于现场总线中比较典型的一种，已广泛应用于汽车控制与通信系统，同时也在其他工业领域得到广泛的应用。文中提出了一种采用CAN总线技术和霍尔开关的汽车车灯控制系统，其优点是无机械磨损、可靠性高、实用寿命长，能够满足未来汽车车灯控制系统发展的需要。通过对车灯控制系统进行了硬件设计和软件编程，实现了无触点开关控制的汽车CAN总线灯光控制系统，有一定的实用价值。

1 核心元件以及CAN总线介绍
1．1 MC9S08DZ60单片机
飞恩卡尔S08D系列8位微控制器功能强大，它在一个单芯片上提供了更多的存储器和组件。S08DZ系列是S08D系统中的旗舰号，提供了飞恩卡尔内嵌CAN微控制器，并且将内嵌CAN、内嵌EPROM和片上仿真／调试模块组合在一起，在单片上集成了所有的功能，方便设计人员进行设计。
MC9S08DZ60单片机提供60KB的片上可读取／编程／擦除的Flash存储器、有2KB的EEPROM在线可编程内存、最大4KB的RAM，具有实时时钟计数器(RTC)、串行外设接口(SPI)、串行通信接口(SCI)、飞恩卡尔控制器局域网(MSCAN)、数／模转换器(ADC)等外围设备，内核集成了中央处理器(CPU)、后台调试控制器(BDC)、看门狗定时器(COP)等设备。具有良好的扩充性和易用性，其独特的片上仿真／调试模块(BDG)能够大大简化设计，从而确保了MC9S08DZ60在汽军和工控的应用。
1. 2 霍尔开关
霍尔效应是指通过电流的半导体在垂直电流方向下的磁场作用下，在与电流和磁场垂直的方向上形成电荷累积和出现电势差的现象。在一定的工作电流IH下，霍尔电压UH与外磁场磁感应强度成正比，这就是霍尔效应检测磁场的原理。

在一定的外磁场中，霍尔电压UH与通过霍尔片的电流强度IH(工作电流)成正比，这就是霍尔效应检测电流的原理。

霍尔开关属于有源磁电转换器件，它是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺制作而成，可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号，同时又具备实用、易操作和可靠性的性能。其内部结构图如图1所示，磁电转换效应原理如图2所示。