基于LIN总线的汽车空调控制系统

汽车空调

计算机技术应用 《机电技术》2008年第2期

基于LIN总线的汽车空调控制系统

廖应生 刘 克

(福建省机械科学研究院，福建 福州 350000)

摘 要：介绍基于LIN总线的汽车空调控制系统的总体构成以及软、硬件的设计。通过选用18F6390单片机作

为中央控制单元的微处理器，TJA1020为LIN接口芯片以及TLE4208芯片为模式风门和混和风门电机的驱动器，达到工作可靠、实时性好的效果。

关键词：LIN 汽车空调 控制器 实时性

中图分类号:TP393.13 文献标识码：A 文章编号：1672-4801（2008）02-07-03

1 概述

随着汽车上电子控制单元的增多，线束也变得越来越庞大，不仅增加了车身的重量，而且提高了系统成本，同时降低了系统的可靠性和可维护性。若采用总线技术来实现汽车上各电子控制单元的通讯，能够简化布线、减小整车重量、降低成本、降低能耗，易于实现信息资源的共享，提高汽车总体运行的可靠性。在汽车上采用总线技术逐渐成为

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汽车工业发展的一个趋势。汽车空调控制系统作为车身系统的一部分，由于其通讯速率要求不高，可以通过LIN总线纳入车身控制系统，从LIN总线接收和发送数据，实现对空调系统的控制。

点或从机节点根据标志符场的信息发出，由2个、4个或8个字节长度的数据和1个字节的校验和构成。校验和通过计算数据的全部字节而得到，用于接收方验证数据的正确性。

3 汽车空调控制系统

汽车空调装置极大的改善了汽车的舒适性，

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已经成为现代汽车技术发展标志之一。汽车空调控制系统是通过采集控制面板上的按键信息，实现对空调系统中模式风门电机、混和风门电机、内/外循环风门电机运转角度以及空调系统中的鼓风机风量大小的控制。空调控制系统向车身LIN总线传送压缩机开关、后除霜开关、鼓风机开关的请求信号，控制它们的开关，同时从车身LIN总线接收压缩机开关状态信息，后除霜开关状态信息，按键和液晶显示屏背光灯亮度信息。系统通过控制面板上的液晶显示屏显示空调系统模式风门、混和风门、内/外循环风门、风量大小、压缩机、后除霜等工作状态，通过背光灯亮度调节模块实现按键和液晶显示屏背光亮度调节。其系统框图如图2所示：

2 LIN总线技术

LIN总线是一种低成本的串行通信网络,由一

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个主机节点和多个从机节点构成，是基于通用UART／SCI硬件接口，传输速率最高可达20kbit／s，是通过报文帧的形式进行LIN的数据传输。一个完整的报文帧，是由1个主机节点发送的报文头和1个主机节点或从机节点发送的响应信息组成

如图1所示。

图1 LIN通讯

报文头包括间隔场、同步场和标志符场。间隔场由至少13个位时的持续显性电平（0）组成，标志着一次数据通信过程报文帧的开始。同步场包含时钟同步信息，其格式是0x55，所有从机节点在正确接收同步字节场后，准确计算出主机节点将要发送数据的波特率，并以此波特率作为下一步要发送或接收数据的波特率设定值，从而实现从机节点与主机节点时钟的同步。标志符场是定义了信息的内容和长度。报文响应是由主机节

图2 汽车空调控制系统框图

4 系统的硬件设计

4.1 微处理器的选择

本系统选用型号为18F6390的PIC单片机作为中央控制单元的微处理器。该款单片机具有增强型通用同步/异步收发器，能够完成自动波特率的检测和校准，同步间隔字符自动唤醒等功能，易于实现

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LIN总线的通讯。单片机集成了液晶显示驱动模块，最多能够驱动4公共端和32段的面板，从而减少系统的外围电路。单片机还包含12路10位A/D转换模块，2路捕捉/比较/PWM模块，看门狗定时器等等，资源丰富，能够实现系统的功能要求。 4.2 LIN接口设计

为了实现与车身LIN总线系统的高速通信，并且具备很好的电磁兼容性，LIN接口的设计采用了波特率高达20 Kbits/ s的芯片TJA1020，接口电路如图3所示。TJA1020的RXD脚连接到微处理器的串行数据接收脚，TXD脚连接到微处理器的串行数据发送脚，NSLP接到微处理器的普通I/O口。当TJA1020接收到TXD输入的数据后，转换成LIN总线

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有过载、过温等保护。

为了实现鼓风机的调速，系统采用了一个大功率的场效应管，通过改变输入的电压值得到不同的风速。按键背光和液晶显示器背光亮度的调节也是通过输入不同的电压值得到。由于该微处理器本身不带D/A转换接口，因此实现电压的连续调节就采用了微处理器自带的PWM模块输出PWM信号，该信号再通过运算放大电路等，得到所需的连续可调的电压。

5系统的软件设计

系统的软件主要包括实现控制器与LIN总线的通讯的中断程序以及控制器对空调各部分系统的控制的主程序。为了确保通讯的实时性，系统采用了为了保证系图4 与LIN总线通讯流程框图

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中首先扫描按键，其次查看是否需要传送数据到LIN总线以及处理LIN总线传来的数据，接着处理LCD、按键背光以及LCD图标的显示，然后检测模式风门、混和风门和内/外循环风门是否到达相应位置，未到位置的话则驱动电机运转，否则不处理，最后检测鼓风机风量，通过调节PWM的占空比实现鼓风机的风量控制。系统采用了中断实现与LIN总线的通信，通过循环扫描的方式对各系统进行控制，具有实时性好、工作可靠的特点。

6结束语

综上所述，本文介绍了一种基于LIN总线的汽车空调控制系统的软、硬件设计。随着汽车电子技术的进一步发展，采用总线技术实现车载动力系统、车身系统、空调系统、辅助驾驶系统等的统一管理将成为今后汽车行业的发展方向。而LIN总线由于其较低的成本，在实时性要求较低的系统中将会得到广泛的应用。

图5 主程序流程框图

系统的主程序流程如图5所示。系统在主程序

参考文献：

[1]胡思德. 汽车车载（VAN/CAN/LIN）技术详解[M].北京：机械工业出版社，2006. [2]TJA1020 LIN TRANSCEIVER PHILIP Semiconductor data sheet. [3]林钢. 汽车空调[M].北京：机械工业出版社.2007. [4]PIC18F6390/6490/8390/8490 data sheet.

[5]LIN Specification Package 2.0 online. LIN Consortium.2003. [6]TLE4208 data sheet. [7]BSP75A data sheet. 作者简介：廖应生，（1979年～），男，助理工程师，主要研究方向：机电一体化。 （上接第3页）

NX Nastran软件对发生瓦斯煤尘爆炸和透水事故情况下生命球系统的受力情况进行了动态仿真模拟，充分分析了球表面的等效应力、等效塑性应变和变形位移，验证了生命球系统的可行性。并

参考文献：

根据仿真分析得出，选用材料为16Mn、壁厚为11mm的生命球不仅能够完全满足瓦斯煤尘爆炸和透水事故时的强度要求，大大降低了制造成本，还能使生命球系统的整体性能达到最优。

[1] 杨源林.瓦斯煤尘爆炸的超压计算与预防 [J]. 煤炭工程师，1996（2）.

[2] 罗春喜.关于煤矿水害事故原因分析及防治问题的探讨 [J]. 煤炭技术，2006（11）.

[3] 姚斌，陈春榕，毛芳萍，石林，王飞.矿难救险生命球系统的研发[J].煤炭科学技术，2006（11）. [4] 周心全，吴兵，徐景德. 煤矿井下瓦斯 …… 此处隐藏：1581字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……