基于CAN总线的客车运控系统设计研究

论文摘要

汽车电子技术步入控制系统综合化、信息共享化、机能智能化的发展新阶段。针对目前国内客车大量使用传统仪表、传统点到点控制的通信方式以及独立的控制单元,本文对客车运控系统进行了探讨,研制了基于CAN总线技术、智能检测技术、微型计算机控制技术的客车运控系统。该系统改变了客车的线束控制方式和传统仪表,实现了电器信息的集中检测、控制以及数据共享,易于扩展,减少了线束,提高系统维护性和可靠性,减少成本。本文分析和探讨了客车电子控制系统和车辆网络技术的发展现状及趋势,提出了应用CAN总线代替客车传统线束的总线传输方式,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。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-S XC5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显示单里程数、总里程数和各种示警信息,按键控制LCD翻屏显示;控制LED指示灯显示客车电器故障和状态信息。输入输出模块主要实现电器信息的检测、控制与传输,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,并将采集的仪表信息通过驱动TJA1040发送给组合仪表显示,实现信息共享。本系统通过计算机的在线调试与系统模拟试验,初步验证了系统的综合性能及CAN总线通讯的可靠性,初步达到了预期的目的和要求,为下一步的改进和完善奠定了的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 客车电子控制系统的发展现状及发展趋势
• 1.2.1 国内、外客车电子控制系统的发展现状
• 1.2.2 目前客车电子控制系统存在的主要问题
• 1.2.3 客车电子控制系统的发展趋势
• 1.3 车载网络技术的发展现状
• 1.4 本课题研究的意义
• 1.5 本课题主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 第2章 基于CAN总线的客车运控系统
• 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总线的特点
• 2.2.3 CAN总线的分层结构
• 2.3 SAE J1939协议
• 2.3.1 SAE J1939简介
• 2.3.2 SAE J1939协议的特点
• 2.3.3 网络分层及功能
• 2.3.4 数据帧应用
• 2.4 系统结构
• 2.5 本章小结
• 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 组合仪表的硬件设计
• 3.3.1 主控制器
• 3.3.2 步进电机驱动模块
• 3.3.3 LCD模块
• 3.3.4 LED示警模块
• 3.3.5 CAN通讯接口设计
• 3.3.6 电源模块设计
• 3.3.7 复位和时钟
• 3.4 组合仪表的程序设计
• 3.4.1 主控制程序流程
• 3.4.2 初始化程序
• 3.4.3 中断处理程序
• 3.4.4 步进电机程序设计
• 3.4.5 LCD显示程序设计
• 3.5 本章小结
• 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模块的硬件设计
• 4.3.1 状态量输入模块
• 4.3.2 功率模块
• 4.3.3 电源模块
• 4.4 I/O模块的程序设计
• 4.4.1 主控程序
• 4.4.2 数据采集及处理模块
• 4.4.3 CAN通信模块
• 4.5 本章小结
• 第5章 程序调试与模拟实验
• 5.1 程序调试
• 5.2 模拟实验
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 1. 结论
• 2. 展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表