CN2896342Y

CN2896342Y - 用于汽车网络系统的中央控制器

Info

Publication number: CN2896342Y
Application number: CNU2005201239177U
Authority: CN
Inventors: 龚进峰; 曹健; 汪葵; 黄森仁; 戎辉
Original assignee: Tianjin CATARC Auto High Tech Co
Current assignee: Tianjin CATARC Auto High Tech Co
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-05-02
Anticipated expiration: 2015-12-12

Abstract

本实用新型公开了一种取消了继电器、保险丝，具有故障存储和显示等功能的用于汽车网络系统的中央控制器，包括与MCU(微控制器单元)连接的电源管理及CAN通讯模块、开关触点扫描模块、车速信号调理电路、电机驱动模块和LCD显示模块；所述电机驱动模块包括两路电机驱动电路，一路连接洗涤泵，另一路以PWM调速方式与雨刮电机连接；所述车速信号调理电路由运算放大器LM224、触发器HC14和低速光耦构成；所述电源管理及CAN通讯模块通过其上的3线SPI与MCU接口；所述开关触点扫描模块通过SPI接口与MCU连接，LCD显示模块通过并口线与MCU相联，车速信号调理电路经过触发器HC14连接到MCU。

Description

用于汽车网络系统的中央控制器

技术领域

本实用新型涉及一种汽车网络系统中的控制器，尤其涉及一种汽车网络系统中的中央控制器。

背景技术

在汽车网络中，典型的车身电子系统包括如下控制对象：中控门锁、车门及后备箱锁、车窗玻璃升降器、电动后视镜，各种车灯，前后雨刮器及前后玻璃清洗器、除霜加热器、油箱、天窗、暖风机及空调机、电动座椅、蜂鸣器的控制等。在具备遥控功能的情况下，还包括对遥控信号的接收处理和防盗系统的控制。

汽车网络系统中的中央控制器是完成上述各功能必不可少的关键部件，目前，汽车网络系统中的中央控制器主要包括后备箱开启控制、油箱盖开启控制、遥控接收等功能，上述现有技术的其不足之处是：由于雨刷和灯光等大功率用电设备只能采用传统继电器控制和保险丝结构，电磁干扰现象十分严重；另外，没有接收组合开关的信号，从而不能有效地减少汽车仪表板下的线束；不具备故障存储和显示功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供用于汽车网络系统的中央控制器，本实用新型可以大大减少汽车线束，配合其它车身控制模块协调工作，从而完成灯光、门窗、雨刷等控制，取消了传统的继电器、保险丝结构，具有故障存储和显示等功能。

为了解决上述技术问题，本实用新型用于汽车网络系统的中央控制器，包括分别与MCU(微控制器单元)连接的电源管理及CAN通讯模块、开关触点扫描模块、车速信号调理电路、电机驱动模块和LCD显示模块；所述电机驱动模块包括分别与MCU相联的两路电机驱动电路，其中一路连接洗涤泵，另一路以PWM调速方式与雨刮电机连接；所述车速信号调理电路由运算放大器LM224、触发器HC14和低速光耦构成；所述电源管理及CAN通讯模块通过其上的3线SPI与MCU接口；所述开关触点扫描模块通过SPI接口与MCU连接，LCD显示模块通过8个并口线与MCU直接相联，电机驱动模块上的两路电机驱动电路分别通过一个三极管与MCU连接，车速信号调理电路经过触发器HC14连接到MCU。

本实用新型用于汽车网络系统的中央控制器，其中，所述MCU采用MC68HC908AZ60单片机结构。所述电源管理及CAN通讯模块采用MC33889结构芯片，用来为MCU提供+5V电源和低速容错CAN收发器。所述开关触点扫描模块采用MC33993结构芯片，所述开关触点扫描模块与22路开关连接，用以检测22路开关输入信号。所述电机驱动电路采用BTS6143D芯片结构。所述LCD显示模块采用OCM4X8C液晶显示模块。

与现有技术相比，本实用新型用于汽车网络系统的中央控制器具有以下有益效果：

(1)大大减少汽车线束，取消相应继电器、保险丝，净化电磁环境；

(2)将开关电流降到毫安级，避免大电流直接经过开关而造成的烧结现象；

(3)具有网络诊断功能和用电设备的自动保护及恢复功能；

(4)具有故障信息的汉字显示和提示功能，便于驾乘人员及时采取措施；

(5)雨刷调速采用PWM方式，节省能源；

(6)与其它网络节点共同工作，可实现一系列智能控制功能。

附图说明

图1是本实用新型用于汽车网络系统的中央控制器的结构框图；

图2是如图1中所示的车速信号调理电路的原理图；

图3是本实用新型用于汽车网络系统的中央控制器主程序流程图；

下面是本实用新型说明书附图中附图标记的说明。

1——MCU(微控制器单元) 2——电源管理及CAN通讯模块

3——开关触点扫描模块 4——电机驱动模块

5——LCD显示模块 6——车速信号调理电路

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型用于汽车网络系统的中央控制器，包括分别与MCU(微控制器单元)1连接的电源管理及CAN通讯模块2、开关触点扫描模块3、车速信号调理电路6、电机驱动模块4和LCD显示模块5；所述MCU采用MC68HC908AZ60单片机结构；所述电源管理及CAN通讯模块采用MC33889结构芯片，用来为MCU提供+5V电源和低速容错CAN收发器。所述开关触点扫描模块采用MC33993结构芯片，所述开关触点扫描模块与22路开关连接，用以检测22路开关输入信号。所述电机驱动模块4包括分别与MCU1相联的两路电机驱动电路，其中一路连接洗涤泵，另一路以PWM方式与雨刮电机连接；所述电机驱动电路采用BTS6143D芯片结构；所述LCD显示模块采用OCM4X8C液晶显示模块。所述车速信号调理电路6由运算放大器LM224、触发器HCl4和低速光耦构成，如图2所示。

本实用新型用于汽车网络系统的中央控制器中各模块的连接关系如图1所示，所述电源管理及CAN通讯模块2通过其上的3线SPI与MCU1接口；所述开关触点扫描模块3通过SPI接口与MCU1联接，其余的开关量通过光耦与MCU1接口，LCD显示模块5通过8个并口线与MCU1直接相联，电机驱动模块4上的两路电机驱动电路分别通过一个三极管与MCU1联接，车速信号调理电路6经过触发器HCl4连接到MCU1，因此，车速信号可以通过运算放大器LM224放大，经过光耦和触发器HCl4输送到MCU1中。

利用本实用新型用于汽车网络系统的中央控制器，该汽车的组合开关状态信息可以通过MC33993芯片和14路灯光开关输入给MC68HC908AZ60；通过本实用新型中央控制器输出仪表指示灯的信息和CAN总线的指令信息；在汽车中央控制器的LCD显示屏则可显示出当前的最新故障信息，通过操作翻屏键还可以查阅历史故障信息。

采用本实用新型用于汽车网络系统的中央控制器进行控制的工作过程如下：

如图3所示，给设备上电后，初始化MC68HC908AZ60，然后通过SPI接口初始化外围器件MC33889和MC33993，最后初始化LCD显示屏内部寄存器，读FLASH，调取故障信息码；若有故障，则显示故障码，若无故障，则显示一切正常。进入无限循环程序，中断计算车速，周期扫描开关接口状态，判断灯光状态，钥匙和雨刷开关和LCD翻屏键，调用各自的子程序模块，故障信息CAN中断接受，判断后存储到FLASH。由此可见，本实用新型中央控制器工作过程中，开关触点扫描模块不断扫描组合开关的状态，通过检查状态的改变，向CAN总线发送相应的信息以控制其它节点的动作、通过LED显示相应的信息(如左右转向灯信息)，并直接控制前雨刷电机和前洗涤泵。同时从CAN总线上接收其它各个节点发送的故障信息，将故障信息储存至单片机，同时在液晶显示屏上显示相应内容。

下面结合具体实施例详细描述本实用新型中各功能模块的作用及最佳选型。

所述MCU(微控制器单元)1：本实用新型中的最主要部件，该模块的选择对于整个硬件电路的设计起到关键作用。在车身网络控制系统中为了简化设计和增加系统的可靠性，最好选择集成CAN控制器的单片机，例如：选择Freescale公司生产的08系列微控制器MC68HC908AZ60。该单片机专为汽车应用环境设计，功能强大，具有一个通用定时器及两个8通道有输入捕捉、输出比较和PWM输出功能的定时器，15通道8位AD转换，MSCAN08通信控制器，外部中断控制，SCI、SPI扩展通讯，具有内部锁相环，可将外部32KHz的频率通过内部锁相环升至8.4MHz总线频率，60K带保护功能的Flash，2K RAM，1K E2PROM等，并提供52个通用可配置双向IO端口(共64根管脚)。由于AZ60单片机具有CAN控制器模块，不仅不需要设计单片机和CAN控制器之间的连线电路，而且提高了可靠性，此外由于汽车空间较为紧张，选择这样的单片机为本实用新型的小型化提供了可能。

所述电源管理及CAN通讯模块2：现有技术中，汽车使用的电源系统通常是12V系统，蓄电池的电压范围一般为9～15V。而一般单片机的输入电压和各个管脚的最大输入电压为5V。因此，在中央控制器中需要一个电源管理模块来满足电源电压的转换。

所述CAN通信模块主要包括MC68HC908AZ60中的MSCAN08控制器和CAN总线收发器。MSCAN08控制器是Freescale公司专为其8位和16位系列单片机定制的CAN控制器，该控制器支持CAN2.0B。本车身网络中CAN网络属于低速CAN，位数率设为125kbps。

综合上述要求并考虑到节省成本，本实用新型中采用Freescale公司生产的电源管理芯片MC33889；所述电源管理芯片MC33889具有以下功能：工作电压9V-27V，可抗最大40V的尖峰电压；两种供电模式可供选择，在扩展方式下，最小200mA的驱动能力；四种操作模式：标准、等待、停止、睡眠以及较为方便的调试模式；外部开关唤醒功能(提供150mA的驱动电流)；低电压、过温检测及保护，内置看门狗；具有外部复位及异常情况时的中断请求；与MCU通过SPI方式通讯，节省I/O口资源；其封装形式为SO-28。

所述开关触点扫描模块：本实用新型中所有的信号来源都由外部开关量进行模拟，因此，需要一个外部开关量与内部单片机的接口芯片，使单片机能够准确、迅速的采集到外部信号的变化。为了降低成本，最好选用了Freescale公司生产的MC33993触点监测芯片，其主要功能如下：设计工作范围为5.5V-26V；开关电压输入范围为：-14-输入电压；直接与3.3V/5.0V的单片机系统进行SPI通讯；可以选择的状态变化唤醒功能；可以选择按键操作电流(16mA或者2mA)；8个可编程的开关输入(接通电源或者地)；INT随开关状态的变化而变化。

所述电机驱动模块：针对雨刷和洗涤泵的电机，一般为最大电流为5-10A的直流电机，考虑到控制的可靠性，可以选用Infineon公司的BTS6143D高边开关功率芯片，其具有如下功能：典型驱动电流8A；极限电流75A；可编程控制输出；短路、过载、过温、过压、失地保护；电流检测。

所述LCD显示模块：本实用新型采用的LCD显示模块是OCM4X8C液晶显示模块。OCM4X8C液晶显示模块是128*64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形。提供两种界面来连接微机处理器：8位并行及串行两种连接方式。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims

1.一种用于汽车网络系统的中央控制器，包括分别与MCU连接的电源管理及CAN通讯模块、电机驱动模块和LCD显示模块；其特征在于：

所述MCU分别连接开关触点扫描模块和车速信号调理电路；

所述电机驱动模块包括分别与MCU相连的两路电机驱动电路，其中一路连接洗涤泵，另一路以PWM方式与雨刮电机连接；

所述车速信号调理电路由运算放大器LM224、触发器HC14和低速光耦构成；

所述电源管理及CAN通讯模块通过其上的3线SPI与MCU接口；所述开关触点扫描模块通过SPI接口与MCU连接，LCD显示模块通过8个并口线与MCU直接连接，电机驱动模块上的两路电机驱动电路分别通过一个三极管与MCU连接，车速信号调理电路经过触发器HC14连接到MCU。

2.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的中央控制器，其特征在于，所述MCU采用MC68HC908AZ60单片机结构。

3.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的中央控制器，其特征在于，所述电源管理及CAN通讯模块采用MC33889结构芯片，用来为MCU提供+5V电源和低速容错CAN收发器。

4.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的中央控制器，其特征在于，所述开关触点扫描模块采用MC33993结构芯片，所述开关触点扫描模块与22路开关连接，用以检测22路开关输入信号。

5.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的中央控制器，其特征在于，所述电机驱动电路采用BTS6143D芯片结构。

6.根据权利要求1所述的用于汽车网络系统的中央控制器，其特征在于，所述LCD显示模块采用OCM4X8C液晶显示模块。