基于can总线的汽车传感器平台

传感器部分
嵌入式部分
• 中央处理显示核心
嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统 运行的硬件单元。范围极其广阔，从最初的4位处理器， 目前仍在大规模应用的8位单片机，到最新的受到广泛青 睐的32位，64位嵌入式CPU。 这个汽车传感器平台的微处理器选用的是我国宏晶生产 的STC12C5A60S2单片机。它接收到各个传感器的数据 后转发给电脑、处理并做出相应动作。必须温度超过 28℃时自动打开风扇，当加速度、速度过高时进行报警 ，强行减速等等。
LABVIEW部分
LABVIEW程序框图
谢谢
LABVIEW部分
LABVIEW
LabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI） 公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是 LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语 言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的 是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 其特点主要有： •尽可能采用了通用硬件，各种仪器的差异主要是软件。 •可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以 创造出功能更强的仪器。 •用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器
现场总线部分
SJA1000通讯控制器是飞 利浦公司1997年推出的 一款CAN总线控制器，可 完成增强CAN模式 （PeliCAN），支持 2.0B协议。适用于汽车 和一般工业环境。
现场总线部分
控制 器
通讯 线
现场总线部分
电 源 管 理 部 分
通 讯 接 口
LABVIEW部分
虚拟仪器显示界面
LABVIEW部分
虚拟仪器（virtual instrument）是基于计算机的仪器。 计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向 。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪 器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功 能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越 来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方 式是将仪器装入计算机。以通用计算机硬件及操作系统为 依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。 虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集 系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数 据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广 泛的计算机语言是美国NI 公司的 LabVIEW。
传感器部分
线加速度计的原理是惯性原理，也就是力的平衡 ，A(加速度)=F(惯性力)/M(质量) 我们只需要测量F就可 以了。怎么测量F？用电磁力去平衡这个力就可以了。 就可以得到 F对应于电流的关系。只 需要用实验去标定这个比例系数就行 了。当然中间的信号传输、放大、滤 波就是电路的事了。最后通过AD转换 成数字信号传输到控制器里。 多数加速度传感器是根据压电效 应的原理来工作的。
传感器部分
传感器Leabharlann Baidu分
陀螺仪加速度传感器
MPU-6050为全球首例整合性6轴运动处理组件， 包含有三轴陀螺仪三轴加速度模块，MPU-6050的角速 度全格感测范围为±250、±500、±1000与 ±2000°/sec (dps)，可准确追踪快速与慢速动作，并 且，用户可程式控制的加速器全格感测范围为±2g、 ±4g±8g与±16g。产品传输可透过最高至400kHz的 IC。可用来汽车加速或减速状态，配合速度传感器给 ABS系统提供判断信号。同时也能用在汽车自动驾驶的 状态判断上。其比普通光电式，水银式、压电式等传感 器精度更高，反应更快。
传感器部分
系统可发出8 个40KHZ 的超声波脉冲，然 后检测回波信号。当检测到回波信号后，模块还 要进行温度值的测量，然后根据当前温度对测距 结果进行校正，将校正后的结果通Echo/RX 管脚 输出。模块将距离值转化为340m/s 时的时间值 的2倍，通过Echo 端输出一高电平，可根据此高 电平的持续时间来计算距离值。即距离值为：(高 电平时间*340m/s)/2。
传感器部分
DS18B20工作原理是电桥一个桥臂用对温 度敏感的材料做成,在温度改变的时候电阻随着改 变,使得电桥失去平衡,达到测量温度的效果。将 这个电阻模拟量转换为电压模拟量进行A/D（模 数）转换，得到温度数字量，然后通过串行传输 送出来。
传感器部分
传感器部分
气压传感器
BMP085是BOSCH公司出产的一种基于压阻效应技 术的，具有稳定的电磁兼容性、高精度、线性性以及稳定 性。 半导体压敏电阻式进气压力传感 器用来检测电控燃油喷射系统进气管 的压力，它根据发动机的负荷检测出 进气歧管内压力的变化，并将其转换 成电信号输送给电控单元控制系统， 决定喷油器的基本喷油量。
传感器部分
半导体压敏电阻式进气压力传感器的工作原理是， 硅膜片装在与真空环境内，一面真空，一面承受来自进 气歧管中气体的压力，此压力与真空室压力之差使硅膜 片变形，且压力越大变形越大，以惠斯登电桥方式连接 的应变电阻的阻值在此压力的作用下就会发生变化，再 经真空室内的混合集成电路变换为电压信号，经AD转换 成数字信号传输到控制器中。
传感器部分
水温、室温传感器
DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可 应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式， 不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877， LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外 观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循 环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净 室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐 碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种 狭小空间设备数字测温和控制领域。
现场总线部分
与其他同类技术相比，CAN在可靠性，实时 性和灵活性方面具有独特的技术优势，其主要技 术特点如下： • 节点不分主从，通讯方式灵活 •实时性很强，最快可以在134us得到响应 •通讯距离10km（5KB/S），最快1MB/S（40m ） •可连接110个节点，扩展性强 •极好的检错效果，总线仲裁机制 •在节点退出或错误时，其他节点不受影响
基于CAN总线的汽车传感器平台
09级电气工程与自动化 陶静
指导老师：朱海霞
项目简介
• 汽车技术发展特征之一就是越来越多的部件采用电子控制 。根据传感器的作用，可以分类为测量温度、压力、流量、位 置、气体浓度、速度、光亮度、干湿度、距离等功能的 汽车传 感器 • 传感器，它们各司其职，一旦某个传感器失灵，对应的装 置工作就会不正常甚至不工作。因此，传感器在汽车上的作用 是很重要的。 • 汽车传感器过去单纯用于发动机上，现在巳扩展到底盘、 车身和灯光电气系统上了。这些系统采用的传感器有100多种。
嵌入式部分
STC12C5A60S2
• • • • 高速可靠，运算速度是普通51单片机的6倍以上 多串口，带AD转换，PCA计数阵列，PWM斩波 强抗干扰 国产
嵌入式部分
12864液晶显示屏
USB转串口
传感器部分
现场总线部分
CAN总线
CAN是控制器局域网络的简称，是由研发和生产汽车 电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国 际标准。是国际上应用最广泛的现场总线之一。 在北美和 西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入 式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协 议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。 现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地 应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。 现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为 自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统 实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技 术支持。
传感器部分 现场总线部分 嵌入式部分 LABVIEW部分
霍尔测 速
光电测 速 超声波 测距
浮子测 油量
室温
气压
水温
湿度
陀螺仪
CAN总线 中央处理显示核心
上位机 LABVIEW
传感器部分
霍尔式车速传感器
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。 霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔于1879年 在研究金属的导电机构时发现的。广泛地应用于工业自动 化技术、检测技术及信息处理等方面。 在非磁性材料的圆盘边上粘一块磁钢，霍尔传感器 放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出 一个脉冲，从而可测出转数（计数器），若接入频率计， 便可测出转速。 如果把开关型霍尔传感器按预定位置有 规律地布置在轨道上，当装在运动车辆上的永磁体经过它 时，可以从测量电路上测得脉冲信号。根据脉冲信号的分 布可以测出车辆的运动速度。
传感器部分
传感器部分
浮子可变电阻式液位传感器
浮子可变电阻式液位传感器由浮子、内装滑动电阻 的本体以及连接这两者的 浮子臂组成。这种液位传 感器的浮子可以随液位上 下移动，滑动臂可在电阻 上滑动，从而改变了搭铁 与浮子间的电阻值，利用 这一特性将电阻的变化信 号转换成电流的变化信号，然后单片机利用AD转化口将 模拟量转化为数字量，通过运算，显示出目前油箱里的 存油量。
传感器部分
传感器部分
光电式车速传感器
光电式车速传感器是固态的光电半导体传感器， 他由带孔的转盘和一个发光二极管，一个作为光传感器 的光敏三极管及安装在转速表驱动轴上的遮光板构成。
传感器部分
传感器部分
超声波测距传感器
超声波距离传感器就是利用超声波的发射和 接收原理进行距离测定的传感器，也称为声波换 能器，主要用于倒车雷达系统中车辆与障碍物距 离的测量，或者在车距控制辅助系统中，用于测 定后车与前车的跟车距离。