一種基于單片機的lin通信汽車電壓調節(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的LIN通信汽車電壓調節(jié)器，屬于發(fā)電機調節(jié)技術領域，包括單片機主控理模塊、電源供電模塊、B+端電壓采集模塊、PWM勵磁電流驅動模塊、2倍壓模塊、相信號處理模塊、溫度采樣模塊、勵磁電流采樣模塊和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勵磁電流驅動模塊、2倍壓模塊、相信號處理模塊、溫度采樣模塊、勵磁電流采樣模塊和LIN通信模塊與單片機主控理模塊相連。本發(fā)明的有益效果是：電路設計結構模塊化，可移植性強，控制芯片使用單片實現(xiàn)，程序設計靈活性高，在硬件電路不變的情況下，可以通過更改軟件程序實現(xiàn)功能的調整。使開發(fā)周期縮短，降低開發(fā)成本，提高市場競爭力。
【專利說明】
一種基于單片機的LIN通信汽車電壓調節(jié)器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車交流發(fā)電機調節(jié)器，屬于汽車交流發(fā)電機調節(jié)技術領域，具體是一種基于單片機的LIN通信汽車電壓調節(jié)器。
【背景技術】
[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、辦公設備等多種領域。LIN通信汽車電壓調節(jié)器是符合LIN通信協(xié)議的一種智能調節(jié)器，它可以實時監(jiān)測汽車發(fā)電機的相關參數(shù)，如發(fā)電機勵磁電流、發(fā)電機工作溫度、發(fā)電機工作轉速、發(fā)電機工作電壓等，并將這些數(shù)據(jù)實時傳輸給ECU，方便ECU根據(jù)整車工作狀態(tài)有效合理的調整發(fā)電機工作狀態(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LIN集成，為汽車交流發(fā)電機提高增強型控制功能。
[0003]在汽車使用的過程中，經(jīng)常由于外界因素和內部參數(shù)變化的影響而導致汽車速度不穩(wěn)定，影響汽車的運行質量，嚴重時還會產(chǎn)生不良后果。為此應在汽車供電線路中安裝交流發(fā)電機穩(wěn)壓器，已改善和消除上述線性，并且有效控制電池調節(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]目前這類調節(jié)器技術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。他們將此類調節(jié)器做成功能單芯片，不能修改線路或調整相應功能，技術封閉，應用靈活性低，并且此類芯片價格高，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，能夠極大的提高競爭力。一款既能滿足功能需求，可靠性需求，開發(fā)周期短，價格低的LIN通信電壓調節(jié)器，無疑是制勝的武器。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述LIN通信調節(jié)器現(xiàn)狀和存在的技術問題，本發(fā)明提供一種基于單片機的LIN通信汽車電壓調節(jié)器。單片機為通用型芯片，可選擇的范圍非常廣，并且可以通過不同的軟件設計實現(xiàn)不同的功能，應用靈活，開發(fā)周期短，成本低。本發(fā)明選擇Microchip的PIC16F1829LIN，能夠實現(xiàn)飛思卡爾、、BOSCH等LIN端子調節(jié)器芯片具有的所有功能。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):一種基于單片機的LIN通信汽車電壓調節(jié)器，包括單片機主控理模塊、電源供電模塊、B+端電壓采集模塊、PffM勵磁電流驅動模塊、2倍壓模塊、相信號處理模塊、溫度采樣模塊、勵磁電流采樣模塊和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勵磁電流驅動模塊、2倍壓模塊、相信號處理模塊、溫度采樣模塊、勵磁電流采樣模塊和LIN通信模塊與單片機主控理模塊相連。
[0007]所述控制處理模塊選用單片機為控制芯片。
[0008]所述單片機還選用Microchip PIC16F1829LIN單片機，其支持9路10位ADC，2路比較器，F(xiàn)VR參考電壓模塊，2路增強型10位PWM，4個8位定時器，I個16位定時器，TlG門控功能，超低功耗管理，增強型通用同步/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單向導電，Cl為濾波電容，Cl提高單片機的抗干擾能力，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勵磁電流驅動模塊中，ICl的PIN5腳輸出P麗信號，其P麗信號的頻率設計為200HZ，占空比大小隨發(fā)電機負載和B+端電壓而變化，PIN5腳信號通過開關管Q3和Q4控制MOS管Ql的柵極，Ql的漏極即F端輸出P麗信號，控制發(fā)電機勵磁電流，Dl為勵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B+電壓進行分壓，C4對B+電壓進行濾波處理，ZDl對超出5V的電壓進行穩(wěn)壓，處理好的信號送入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，利用D3的單向導電性和C9兩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動電壓。
[0013]所述的在單片機控制處理模塊中，單片機使用Microchip的PIC16F1829LIN。PIC16F1829LIN腳VDD使用5V供電，PIN20腳VSS接地，RA2、RA3、RC1腳未使用。RC3腳內部設置為Cl比較器模塊負極，RC3腳輸入PWM勵磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號。RA4內部設置為ADC通道，輸入PWM勵磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號。RA5輸出數(shù)字電平，輸出高頻方波信號。RC5腳輸出HVM信號給PffM勵磁電流控制模塊。RC4輸出數(shù)字電平，給IC3供電。？1腸腳接LINbus通信接口。RC2內部設置為ADC通道，輸入B+電壓采樣模塊的電壓信號。RCO腳內部設置為ADC通道，輸入溫度采樣模塊的電壓信號。RAO和RAl腳內部設置為數(shù)字1口中斷，RAO和RAl腳連接Phase信號處理模塊。
[0014]所述的在相信號處理模塊中，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 口采樣相信號頻率，R23、Q2、C12和ZD3組成電壓處理部分，通過RAl 口米樣相信號電壓。
[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]所述的在勵磁電流采樣模塊中，RS、IC3、R10和Cll組成電流電壓轉換電路，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:電路設計結構模塊化，可移植性強，控制芯片使用單片實現(xiàn)，程序設計靈活性高，在硬件電路不變的情況下，可以通過更改軟件程序實現(xiàn)功能的調整。使開發(fā)周期縮短，降低開發(fā)成本，提高市場競爭力。
【附圖說明】
[0019]下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0020]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
[0021]圖中:1、單片機主控理模塊，2、電源供電模塊，3、B+端電壓采集模塊，4、PffM勵磁電流驅動模塊，5、2倍壓模塊，6、相信號處理模塊，7、溫度采樣模塊，8、勵磁電流采樣模塊，9、LIN通信模塊。
【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，一種基于單片機的LIN通信汽車電壓調節(jié)器，包括單片機主控理模塊
(I)、電源供電模塊(2 )、B+端電壓采集模塊(3 )、PWM勵磁電流驅動模塊(4 )、2倍壓模塊(5 )、相信號處理模塊(6)、溫度采樣模塊(7)、勵磁電流采樣模塊(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勵磁電流驅動模塊(4)、2倍壓模塊(5)、相信號處理模塊(6 )、溫度采樣模塊(7 )、勵磁電流采樣模塊(8 )和LIN通信模塊(9 )與單片機主控理模塊
(I)相連。單片機主控理模塊(I)中，單片機使用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腳內部設置為Cl比較器模塊負極，RC3腳輸入PWM勵磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號。RA4內部設置為ADC通道，輸入PWM勵磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號。RA5輸出數(shù)字電平，輸出高頻方波信號。RC5腳輸出HVM信號給PffM勵磁電流控制模塊。RC4輸出數(shù)字電平，給IC3供電。？1腸腳接LINbus通信接口。RC2內部設置為ADC通道，輸入B+電壓采樣模塊的電壓信號。RCO腳內部設置為ADC通道，輸入溫度采樣模塊的電壓信號。RAO和RAl腳內部設置為數(shù)字1口中斷，RAO和RAl腳連接Phase信號處理模塊。
[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單向導電，Cl為濾波電容，Cl提高單片機的抗干擾能力，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B+電壓進行分壓，C4對B+電壓進行濾波處理，ZDl對超出5V的電壓進行穩(wěn)壓，處理好的信號送入PIN14 腳。
[0025]P麗勵磁電流驅動模塊(4)中，ICl的PIN5腳輸出P麗信號，其P麗信號的頻率設計為200HZ，占空比大小隨發(fā)電機負載和B+端電壓而變化，PIN5腳信號通過開關管Q3和Q4控制MOS管Ql的柵極，Ql的漏極即F端輸出HVM信號，控制發(fā)電機勵磁電流，Dl為勵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，利用D3的單向導電性和C9兩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動電壓。
[0027]相信號處理模塊(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 口采樣相信號頻率，R23、Q2、Cl2和ZD3組成電壓處理部分，通過RAl 口采樣相信號電壓。
[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]勵磁電流采樣模塊(8)中，RS、IC3、R10和Cll組成電流電壓轉換電路，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LIN通信調節(jié)器的工作原理為:
調節(jié)器可以通過LINbus喚醒信號激活。當發(fā)電機不運轉時，如果LIN總線上無通訊，調節(jié)器將會進入待機狀態(tài)。
[0032]激活后且發(fā)電機運轉時，則調節(jié)器將進入預勵磁狀態(tài)。在該狀態(tài)下，輸出級將會以一定占空比進行脈沖調制，從而確保有足夠的勵磁以感應出可探測的轉速信號。從而保證轉速的準確探測，并且當轉速超過門限值時調節(jié)器進入到調節(jié)狀態(tài)。在預勵磁狀態(tài)，輸出級以25Hz的頻率和25%的占空比進行脈沖調制。
[0033]當設定值UsetflO,6V，并且轉速超過啟動轉速門限值時，調節(jié)器會轉入調節(jié)狀態(tài)。占空比初始值等同于通過LIN發(fā)送的盲區(qū)值。然后占空比將會根據(jù)調整過的負載響應上升時間進行調節(jié)(在負載響應激活的情況下)。
[0034]為了保證在啟動階段相信號的正確檢測，占空比將會通過相電壓調節(jié)功能進行調節(jié)(相電壓調節(jié)功能要優(yōu)先于負載響應功能)。該功能會將占空比調節(jié)到50%，以保證產(chǎn)生足夠的相電壓幅值。達到該門限值之后，占空比將重新通過負載響應功能進行調節(jié)。
[0035]如果調節(jié)器是被相信號(由轉子剩磁感應的)激活并且檢測到轉速已經(jīng)超過限值時，則調節(jié)器會進入緊急啟動程序。在緊急啟動程序過程中，相電壓會被調節(jié)到一個規(guī)定的值，以保證能夠監(jiān)測到緊急啟動速度。當檢測到轉速已經(jīng)超過緊急啟動轉速閾值時，調節(jié)器進入調節(jié)狀態(tài)并按默認設定值工作。
【主權項】
1.一種基于單片機的LIN通信汽車電壓調節(jié)器，包括單片機主控理模塊、電源供電模塊、B+端電壓采集模塊、Pmi勵磁電流驅動模塊、2倍壓模塊、相信號處理模塊、溫度采樣模塊、勵磁電流采樣模塊和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勵磁電流驅動模塊、2倍壓模塊、相信號處理模塊、溫度采樣模塊、勵磁電流采樣模塊和LIN通信模塊與單片機主控理模塊相連;所述的電源供電模塊由D2和Cl組成，D2接電源正極B+端，D2單向導電，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勵磁電流驅動模塊中，ICl的PIN5腳輸出HVM信號，其HVM信號的頻率設計為200HZ，占空比大小隨發(fā)電機負載和B+端電壓而變化，PIN5腳信號通過開關管Q3和Q4控制MOS管Ql的柵極，Ql的漏極即F端輸出HVM信號，控制發(fā)電機勵磁電流，Dl為勵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B+電壓進行分壓，C4對B+電壓進行濾波處理，ZDl對超出5V的電壓進行穩(wěn)壓，處理好的信號送入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，通過D3的單向導電性和C9兩端電壓不能突變，將ClO的電壓抬高為B+端電壓的2倍，為Ql的柵極提供驅動電壓； 所述的在單片機控制處理模塊中，單片機使用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腳內部設置為Cl比較器模塊負極，RC3腳輸入PWM勵磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號，RA4內部設置為ADC通道，輸入PWM勵磁電流控制模塊的F端電壓采樣信號，RA5輸出數(shù)字電平，輸出高頻方波信號;RC5腳輸出HVM信號給PffM勵磁電流控制模塊，RC4輸出數(shù)字電平，給IC3供電，？1腸腳接LINbus通信接口，RC2內部設置為ADC通道，輸入B+電壓采樣模塊的電壓信號，RCO腳內部設置為ADC通道，輸入溫度采樣模塊的電壓信號，RAO和RAl腳內部設置為數(shù)字1口中斷，RAO和RAl腳連接Phase信號處理模塊； 所述在相信號處理模塊中，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 口采樣相信號頻率，R23、Q2、Cl2和ZD3組成電壓處理部分，通過RAl 口采樣相信號電壓； 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； 所述的在勵磁電流采樣模塊中，RS、IC3、R10和CU組成電流電壓轉換電路，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)權利要求1所述的一種基于單片機的LIN通信汽車電壓調節(jié)器，其特征在于所述控制處理模塊選用單片機為控制芯片。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于單片機的LIN通信汽車電壓調節(jié)器，其特征在于:所述單片機選用Microchip PIC16F1829LIN單片機，其支持9路10位ADC，2路比較器，F(xiàn)VR參考電壓模塊，2路增強型1位P WM，4個8位定時器，I個16位定時器，TIG門控功能，硬件支持CO
【文檔編號】G05B19/042GK105938340SQ201610374984
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】白楠
【申請人】江蘇云意電氣股份有限公司