一種基于單片機(jī)的lin通信汽車電壓調(diào)節(jié)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單片機(jī)的LIN通信汽車電壓調(diào)節(jié)器，屬于發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，包括單片機(jī)主控理模塊、電源供電模塊、B+端電壓采集模塊、PWM勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊、2倍壓模塊、相信號(hào)處理模塊、溫度采樣模塊、勵(lì)磁電流采樣模塊和LIN通信模塊，其特征在于：電源供電模塊、B+端電壓采集模塊、PWM勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊、2倍壓模塊、相信號(hào)處理模塊、溫度采樣模塊、勵(lì)磁電流采樣模塊和LIN通信模塊與單片機(jī)主控理模塊相連。本發(fā)明的有益效果是：電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模塊化，可移植性強(qiáng)，控制芯片使用單片實(shí)現(xiàn)，程序設(shè)計(jì)靈活性高，在硬件電路不變的情況下，可以通過更改軟件程序?qū)崿F(xiàn)功能的調(diào)整。使開發(fā)周期縮短，降低開發(fā)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭力。
【專利說明】
一種基于單片機(jī)的LIN通信汽車電壓調(diào)節(jié)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車交流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器，屬于汽車交流發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于單片機(jī)的LIN通信汽車電壓調(diào)節(jié)器。
【背景技術(shù)】
[0002]LIN是Local Interconnect Network的縮寫，是基于UART/SCI(通用異步收發(fā)器/串行通信接口)的低成本串行通信協(xié)議，可用于汽車、家電、辦公設(shè)備等多種領(lǐng)域。LIN通信汽車電壓調(diào)節(jié)器是符合LIN通信協(xié)議的一種智能調(diào)節(jié)器，它可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車發(fā)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，如發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流、發(fā)電機(jī)工作溫度、發(fā)電機(jī)工作轉(zhuǎn)速、發(fā)電機(jī)工作電壓等，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給ECU，方便ECU根據(jù)整車工作狀態(tài)有效合理的調(diào)整發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)。這樣不僅可以提高整車的舒適性，而且可以提高整車的能效，并且能與本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)LIN集成，為汽車交流發(fā)電機(jī)提高增強(qiáng)型控制功能。
[0003]在汽車使用的過程中，經(jīng)常由于外界因素和內(nèi)部參數(shù)變化的影響而導(dǎo)致汽車速度不穩(wěn)定，影響汽車的運(yùn)行質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生不良后果。為此應(yīng)在汽車供電線路中安裝交流發(fā)電機(jī)穩(wěn)壓器，已改善和消除上述線性，并且有效控制電池調(diào)節(jié)電壓，以便在汽車的真?zhèn)€生命周期優(yōu)化整體性能和電池使用壽命。
[0004]目前這類調(diào)節(jié)器技術(shù)為一些國際大廠所擁有，如飛思卡爾、B0SCH、英飛凌、三菱和電裝等。他們將此類調(diào)節(jié)器做成功能單芯片，不能修改線路或調(diào)整相應(yīng)功能，技術(shù)封閉，應(yīng)用靈活性低，并且此類芯片價(jià)格高，增加了整體成本。隨著汽車的中低端及我國微型汽車的發(fā)展，成本越低，能夠極大的提高競(jìng)爭力。一款既能滿足功能需求，可靠性需求，開發(fā)周期短，價(jià)格低的LIN通信電壓調(diào)節(jié)器，無疑是制勝的武器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述LIN通信調(diào)節(jié)器現(xiàn)狀和存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于單片機(jī)的LIN通信汽車電壓調(diào)節(jié)器。單片機(jī)為通用型芯片，可選擇的范圍非常廣，并且可以通過不同的軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不同的功能，應(yīng)用靈活，開發(fā)周期短，成本低。本發(fā)明選擇Microchip的PIC16F1829LIN，能夠?qū)崿F(xiàn)飛思卡爾、、BOSCH等LIN端子調(diào)節(jié)器芯片具有的所有功能。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于單片機(jī)的LIN通信汽車電壓調(diào)節(jié)器，包括單片機(jī)主控理模塊、電源供電模塊、B+端電壓采集模塊、PffM勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊、2倍壓模塊、相信號(hào)處理模塊、溫度采樣模塊、勵(lì)磁電流采樣模塊和LIN通信模塊，其特征在于:電源供電模塊、B+端電壓采集模塊、PffM勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊、2倍壓模塊、相信號(hào)處理模塊、溫度采樣模塊、勵(lì)磁電流采樣模塊和LIN通信模塊與單片機(jī)主控理模塊相連。
[0007]所述控制處理模塊選用單片機(jī)為控制芯片。
[0008]所述單片機(jī)還選用Microchip PIC16F1829LIN單片機(jī)，其支持9路10位ADC，2路比較器，F(xiàn)VR參考電壓模塊，2路增強(qiáng)型10位PWM，4個(gè)8位定時(shí)器，I個(gè)16位定時(shí)器，TlG門控功能，超低功耗管理，增強(qiáng)型通用同步/異步收發(fā)器，硬件支持LIN1.3、LIN2.1協(xié)議。
[0009]所述的電源供電模塊由D2和Cl組成，D2接電源正極B+端，D2單向?qū)щ?，Cl為濾波電容，Cl提高單片機(jī)的抗干擾能力，Cl和D2公共端接ICl的PINll腳。PINlO腳接電容C2到E，PINlO腳輸出5V電壓，為ICl和其他電路提供5V電壓，C2提高5V電壓輸出的穩(wěn)定度和抗干擾能力。
[0010]所述的PWM勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊中，ICl的PIN5腳輸出P麗信號(hào)，其P麗信號(hào)的頻率設(shè)計(jì)為200HZ，占空比大小隨發(fā)電機(jī)負(fù)載和B+端電壓而變化，PIN5腳信號(hào)通過開關(guān)管Q3和Q4控制MOS管Ql的柵極，Ql的漏極即F端輸出P麗信號(hào)，控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，Dl為勵(lì)磁電流的回流二極管。
[0011]所述的B+端電壓采集模塊中，Rl、R2、C4和ZDl組成B+電壓處理電路，Rl和R2對(duì)B+電壓進(jìn)行分壓，C4對(duì)B+電壓進(jìn)行濾波處理，ZDl對(duì)超出5V的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，處理好的信號(hào)送入PIN14 腳。
[0012]所述的2倍壓模塊由1?18、1?19、1?20、1?21、09、(:10和03組成，？1吧腳輸出高頻方波控制Q5快速開關(guān)，利用D3的單向?qū)щ娦院虲9兩端電壓不能突變的特征，將ClO的電壓抬高為B+端電壓的2倍，為Ql的柵極提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0013]所述的在單片機(jī)控制處理模塊中，單片機(jī)使用Microchip的PIC16F1829LIN。PIC16F1829LIN腳VDD使用5V供電，PIN20腳VSS接地，RA2、RA3、RC1腳未使用。RC3腳內(nèi)部設(shè)置為Cl比較器模塊負(fù)極，RC3腳輸入PWM勵(lì)磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號(hào)。RA4內(nèi)部設(shè)置為ADC通道，輸入PWM勵(lì)磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號(hào)。RA5輸出數(shù)字電平，輸出高頻方波信號(hào)。RC5腳輸出HVM信號(hào)給PffM勵(lì)磁電流控制模塊。RC4輸出數(shù)字電平，給IC3供電。？1腸腳接LINbus通信接口。RC2內(nèi)部設(shè)置為ADC通道，輸入B+電壓采樣模塊的電壓信號(hào)。RCO腳內(nèi)部設(shè)置為ADC通道，輸入溫度采樣模塊的電壓信號(hào)。RAO和RAl腳內(nèi)部設(shè)置為數(shù)字1口中斷，RAO和RAl腳連接Phase信號(hào)處理模塊。
[0014]所述的在相信號(hào)處理模塊中，1?16、1?15、1?17、1?12、1?13、1?14、1?11、06、07工8和比2組成頻率處理部分，通過RAO 口采樣相信號(hào)頻率，R23、Q2、C12和ZD3組成電壓處理部分，通過RAl 口米樣相信號(hào)電壓。
[0015]所述的在溫度采樣模塊中，由熱敏電阻R22和普通電阻R8組成分壓電路，通過RCO腳米樣分壓電壓。
[0016]所述的在勵(lì)磁電流采樣模塊中，RS、IC3、R10和Cll組成電流電壓轉(zhuǎn)換電路，RA4腳做過壓判斷，RC3腳做電壓采用。
[0017]所述的在LIN通信模塊中，LINbus總線接PIN9腳，C3電容做濾波濾除尖峰干擾，維持LI Nb u s總線的穩(wěn)定。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模塊化，可移植性強(qiáng)，控制芯片使用單片實(shí)現(xiàn)，程序設(shè)計(jì)靈活性高，在硬件電路不變的情況下，可以通過更改軟件程序?qū)崿F(xiàn)功能的調(diào)整。使開發(fā)周期縮短，降低開發(fā)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭力。
【附圖說明】
[0019]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0020]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
[0021]圖中:1、單片機(jī)主控理模塊，2、電源供電模塊，3、B+端電壓采集模塊，4、PffM勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊，5、2倍壓模塊，6、相信號(hào)處理模塊，7、溫度采樣模塊，8、勵(lì)磁電流采樣模塊，9、LIN通信模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，一種基于單片機(jī)的LIN通信汽車電壓調(diào)節(jié)器，包括單片機(jī)主控理模塊
(I)、電源供電模塊(2 )、B+端電壓采集模塊(3 )、PWM勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊(4 )、2倍壓模塊(5 )、相信號(hào)處理模塊(6)、溫度采樣模塊(7)、勵(lì)磁電流采樣模塊(8)和LIN通信模塊(9)。電源供電模塊(2)、B+端電壓采集模塊(3)、PWM勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊(4)、2倍壓模塊(5)、相信號(hào)處理模塊(6 )、溫度采樣模塊(7 )、勵(lì)磁電流采樣模塊(8 )和LIN通信模塊(9 )與單片機(jī)主控理模塊
(I)相連。單片機(jī)主控理模塊(I)中，單片機(jī)使用1丨(^0(^丨？的？1(:16?18291^0。PIC16F1829LIN腳VDD使用5V供電，PIN20腳VSS接地，RA2、RA3、RC1腳未使用。RC3腳內(nèi)部設(shè)置為Cl比較器模塊負(fù)極，RC3腳輸入PWM勵(lì)磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號(hào)。RA4內(nèi)部設(shè)置為ADC通道，輸入PWM勵(lì)磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號(hào)。RA5輸出數(shù)字電平，輸出高頻方波信號(hào)。RC5腳輸出HVM信號(hào)給PffM勵(lì)磁電流控制模塊。RC4輸出數(shù)字電平，給IC3供電。？1腸腳接LINbus通信接口。RC2內(nèi)部設(shè)置為ADC通道，輸入B+電壓采樣模塊的電壓信號(hào)。RCO腳內(nèi)部設(shè)置為ADC通道，輸入溫度采樣模塊的電壓信號(hào)。RAO和RAl腳內(nèi)部設(shè)置為數(shù)字1口中斷，RAO和RAl腳連接Phase信號(hào)處理模塊。
[0023]電源處理模塊(2)中，電源供電模塊由D2和Cl組成，D2接電源正極B+端，D2單向?qū)щ?，Cl為濾波電容，Cl提高單片機(jī)的抗干擾能力，Cl和D2公共端接ICl的PINll腳。PINlO腳接電容C2到E，PIN10腳輸出5V電壓，為ICl和其他電路提供5V電壓，C2提高5V電壓輸出的穩(wěn)定度和抗干擾能力。
[0024]B+端電壓采集模塊(3)中，R1、R2、C4和ZDl組成B+電壓處理電路，Rl和R2對(duì)B+電壓進(jìn)行分壓，C4對(duì)B+電壓進(jìn)行濾波處理，ZDl對(duì)超出5V的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，處理好的信號(hào)送入PIN14 腳。
[0025]P麗勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊(4)中，ICl的PIN5腳輸出P麗信號(hào)，其P麗信號(hào)的頻率設(shè)計(jì)為200HZ，占空比大小隨發(fā)電機(jī)負(fù)載和B+端電壓而變化，PIN5腳信號(hào)通過開關(guān)管Q3和Q4控制MOS管Ql的柵極，Ql的漏極即F端輸出HVM信號(hào)，控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，Dl為勵(lì)磁電流的回流二極管。
[0026]2倍壓模塊(5)中，2倍壓模塊由R18、R19、R20、R21、C9、C10和D3組成，PIN2腳輸出高頻方波控制Q5快速開關(guān)，利用D3的單向?qū)щ娦院虲9兩端電壓不能突變的特征，將ClO的電壓抬高為B+端電壓的2倍，為Ql的柵極提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓。
[0027]相信號(hào)處理模塊(6)中，1?16、1?15、1?17、1?12、1?13、1?14、1?11丄6、07丄8和102組成頻率處理部分，通過RAO 口采樣相信號(hào)頻率，R23、Q2、Cl2和ZD3組成電壓處理部分，通過RAl 口采樣相信號(hào)電壓。
[0028]溫度采樣模塊(7)中，由熱敏電阻R22和普通電阻R8組成分壓電路，通過RCO腳采樣分壓電壓。
[0029]勵(lì)磁電流采樣模塊(8)中，RS、IC3、R10和Cll組成電流電壓轉(zhuǎn)換電路，RA4腳做過壓判斷，RC3腳做電壓采用。
[0030]LIN通信模塊(9)中，LINbus總線接PIN9腳，C3電容做濾波濾除尖峰干擾，維持LI Nb u s總線的穩(wěn)定。
[0031 ]此單片機(jī)LIN通信調(diào)節(jié)器的工作原理為:
調(diào)節(jié)器可以通過LINbus喚醒信號(hào)激活。當(dāng)發(fā)電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如果LIN總線上無通訊，調(diào)節(jié)器將會(huì)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
[0032]激活后且發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，則調(diào)節(jié)器將進(jìn)入預(yù)勵(lì)磁狀態(tài)。在該狀態(tài)下，輸出級(jí)將會(huì)以一定占空比進(jìn)行脈沖調(diào)制，從而確保有足夠的勵(lì)磁以感應(yīng)出可探測(cè)的轉(zhuǎn)速信號(hào)。從而保證轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確探測(cè)，并且當(dāng)轉(zhuǎn)速超過門限值時(shí)調(diào)節(jié)器進(jìn)入到調(diào)節(jié)狀態(tài)。在預(yù)勵(lì)磁狀態(tài)，輸出級(jí)以25Hz的頻率和25%的占空比進(jìn)行脈沖調(diào)制。
[0033]當(dāng)設(shè)定值UsetflO,6V，并且轉(zhuǎn)速超過啟動(dòng)轉(zhuǎn)速門限值時(shí)，調(diào)節(jié)器會(huì)轉(zhuǎn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)。占空比初始值等同于通過LIN發(fā)送的盲區(qū)值。然后占空比將會(huì)根據(jù)調(diào)整過的負(fù)載響應(yīng)上升時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)(在負(fù)載響應(yīng)激活的情況下)。
[0034]為了保證在啟動(dòng)階段相信號(hào)的正確檢測(cè)，占空比將會(huì)通過相電壓調(diào)節(jié)功能進(jìn)行調(diào)節(jié)(相電壓調(diào)節(jié)功能要優(yōu)先于負(fù)載響應(yīng)功能)。該功能會(huì)將占空比調(diào)節(jié)到50%，以保證產(chǎn)生足夠的相電壓幅值。達(dá)到該門限值之后，占空比將重新通過負(fù)載響應(yīng)功能進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0035]如果調(diào)節(jié)器是被相信號(hào)(由轉(zhuǎn)子剩磁感應(yīng)的)激活并且檢測(cè)到轉(zhuǎn)速已經(jīng)超過限值時(shí)，則調(diào)節(jié)器會(huì)進(jìn)入緊急啟動(dòng)程序。在緊急啟動(dòng)程序過程中，相電壓會(huì)被調(diào)節(jié)到一個(gè)規(guī)定的值，以保證能夠監(jiān)測(cè)到緊急啟動(dòng)速度。當(dāng)檢測(cè)到轉(zhuǎn)速已經(jīng)超過緊急啟動(dòng)轉(zhuǎn)速閾值時(shí)，調(diào)節(jié)器進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)并按默認(rèn)設(shè)定值工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單片機(jī)的LIN通信汽車電壓調(diào)節(jié)器，包括單片機(jī)主控理模塊、電源供電模塊、B+端電壓采集模塊、Pmi勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊、2倍壓模塊、相信號(hào)處理模塊、溫度采樣模塊、勵(lì)磁電流采樣模塊和LIN通信模塊，其特征在于:電源供電模塊、B+端電壓采集模塊、PWM勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊、2倍壓模塊、相信號(hào)處理模塊、溫度采樣模塊、勵(lì)磁電流采樣模塊和LIN通信模塊與單片機(jī)主控理模塊相連;所述的電源供電模塊由D2和Cl組成，D2接電源正極B+端，D2單向?qū)щ?，Cl為濾波電容，Cl和D2公共端接ICl的PINl I腳；PINlO腳接電容C2到E，PINlO腳輸出5V電壓； 所述的在PffM勵(lì)磁電流驅(qū)動(dòng)模塊中，ICl的PIN5腳輸出HVM信號(hào)，其HVM信號(hào)的頻率設(shè)計(jì)為200HZ，占空比大小隨發(fā)電機(jī)負(fù)載和B+端電壓而變化，PIN5腳信號(hào)通過開關(guān)管Q3和Q4控制MOS管Ql的柵極，Ql的漏極即F端輸出HVM信號(hào)，控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，Dl為勵(lì)磁電流的回流二極管； 所述的在B+端電壓采集模塊中，Rl、R2、C4和ZDl組成B+電壓處理電路，Rl和R2對(duì)B+電壓進(jìn)行分壓，C4對(duì)B+電壓進(jìn)行濾波處理，ZDl對(duì)超出5V的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，處理好的信號(hào)送入PINl^ip; 所述的在2倍壓模塊由1?18、1?19、1?20、1?21、09、(:10和03組成，？1吧腳輸出高頻方波控制Q5快速開關(guān)，通過D3的單向?qū)щ娦院虲9兩端電壓不能突變，將ClO的電壓抬高為B+端電壓的2倍，為Ql的柵極提供驅(qū)動(dòng)電壓； 所述的在單片機(jī)控制處理模塊中，單片機(jī)使用Microch ip的PICl 6F1829LIN，PIC16F1829LIN腳VDD使用5V供電，PIN20腳VSS接地，RA2、RA3、RC1腳未使用，RC3腳內(nèi)部設(shè)置為Cl比較器模塊負(fù)極，RC3腳輸入PWM勵(lì)磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號(hào)，RA4內(nèi)部設(shè)置為ADC通道，輸入PWM勵(lì)磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號(hào)，RA5輸出數(shù)字電平，輸出高頻方波信號(hào);RC5腳輸出HVM信號(hào)給PffM勵(lì)磁電流控制模塊，RC4輸出數(shù)字電平，給IC3供電，？1腸腳接LINbus通信接口，RC2內(nèi)部設(shè)置為ADC通道，輸入B+電壓采樣模塊的電壓信號(hào)，RCO腳內(nèi)部設(shè)置為ADC通道，輸入溫度采樣模塊的電壓信號(hào)，RAO和RAl腳內(nèi)部設(shè)置為數(shù)字1口中斷，RAO和RAl腳連接Phase信號(hào)處理模塊； 所述在相信號(hào)處理模塊中，1?16、1?15、1?17、1?12、1?13、1?14、1?11工6、07工8和102組成頻率處理部分，通過RAO 口采樣相信號(hào)頻率，R23、Q2、Cl2和ZD3組成電壓處理部分，通過RAl 口采樣相信號(hào)電壓； 所述的在溫度采樣模塊中，由熱敏電阻R22和普通電阻R8組成分壓電路，通過RCO腳采樣分壓電壓； 所述的在勵(lì)磁電流采樣模塊中，RS、IC3、R10和CU組成電流電壓轉(zhuǎn)換電路，RA4腳做過壓判斷，RC3腳做電壓采用； 所述的在LIN通信模塊中，LINbus總線接PIN9腳，C3電容做濾波濾除尖峰干擾，維持LI Nb u s總線的穩(wěn)定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的LIN通信汽車電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述控制處理模塊選用單片機(jī)為控制芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的LIN通信汽車電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于:所述單片機(jī)選用Microchip PIC16F1829LIN單片機(jī)，其支持9路10位ADC，2路比較器，F(xiàn)VR參考電壓模塊，2路增強(qiáng)型1位P WM，4個(gè)8位定時(shí)器，I個(gè)16位定時(shí)器，TIG門控功能，硬件支持CO
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK105938340SQ201610374984
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】白楠
【申請(qǐng)人】江蘇云意電氣股份有限公司