canbus汽车电动门窗(附件)
本次课题的任务基于CAN总线完成汽车电动门窗电子控制器的设计。此次电动门窗电子控制器的设计是基于CAN总线来研究的，本文首先对CAN总线协议的原理及特点进行介绍，基于CAN总线协议的工作原理，设计出门窗控制器的整体方案；依据整体设计方案，计算元器件的参数并选择各类元器件，并且通过使用Altium Designer软件完成电源模块、微处理器模块、总线模块、驱动模块电路原理图的设计，绘制出PCB板，制作出门窗控制器的实物；最后使用Keil软件编写控制程序，对设计的门窗控制器进行调试，基本符合设计任务的要求。关键词 汽车，电动门窗，控制器，CAN总线
目 录
1绪论1
1.1课题的背景及意义1
1.2电动车窗的发展历程1
1.3本课题的研究内容2
2电动车窗控制系统构成及工作原理2
3 CAN总线协议4
3.1 CAN总线通信原理 4
3.2 CAN协议的结构分层 5
3.3 CAN总线报文传送6
3.4 CAN总线的错误检测 8
3.5 CAN总线的特点9
4门窗控制系统参数计算及元器件的确定10
4.1执行机构电机的确定10
4.2驱动模块芯片的选择11
4.3微处理器单片机的选择12
4.4 CAN模块芯片的选择14
5电路原理图的设计16
5.1控制器部分原理图设计16
5.2驱动模块原理图设计19
5.3绘制PCB板图20
6控制系统程序开发20
6.1程序开发的环境21
6.2主程序系统开发21
6.3子程序系统开发22
7调试25
总结28
致谢29
参考文献30
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
在当前集成信息电路发达的背景下，电子产品在汽车领域已经得到广泛的应用[1]。有了电子系统的融入不仅极大的提高了汽车行驶时的安全主动性，还提高了汽车的经济性和稳定性，增强了汽车对使用环境的适应性。目前，汽车性能的提高和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
功能的扩展已经很难通过改善传统机械的物理结构来实现，汽车领域百分之七十的技术更新是通过运用集成化的电子系统得到实现的。上个世纪八十年代，德国博世公司首次推出局域控制网，简称“CAN总线”，并开发出应用于汽车上面的协议规范，自此，开启了汽车网络总线的发展的始端。另外，它的短帧数据结构、非破坏性总线仲裁技术以及灵活的通讯方式,使总线具有很高的可靠性和抗干扰性,满足了汽车对总线的实时性和可靠性的要求。二十世纪九十年代出现了多种不同功能、不同性能的总线,汽车电子控制网络进入了实用化阶段。
现代的每一辆汽车上面都会配置车窗，它已经是车身上不可或缺的部件，不仅有遮挡风雨的作用，还为驾驶者提供了宽阔的视野，提高行驶安全，除此之外，侧面可升降的车窗还可以通过调节车窗的开度大小来保证车内的空气流动、调节车内的湿度和温度，以达到适应驾驶人和乘客需求的目的。当汽车在车窗打开的情况下以极高的速度行驶时，此时，一定会使汽车行驶时的风阻系数增加，从而增加汽车行驶时克服空气阻力所需要的发动机做功，使汽车的燃油经济性下降。另外，高速行驶时风会产生一定的噪音，人的耳朵长时间处于噪音的环境下，会对人的听力造成一定的伤害；同时，高速行驶时汽车一旦发生意外事故，打开的车窗会存在安全隐患，不利于保护驾驶人和乘客的人身安全。当汽车低速行驶时，驾驶者和乘客会经常根据自身乘坐舒适的需求频繁的调整车窗开度大小，因此车窗的升降方式对乘坐舒适性有很大影响。鉴于以上几个原因，汽车车窗根据驾驶人不同的需求会经常性的进行打开和关闭，升降系统操作否简单灵活和性能安全可靠成了电动车窗控制系统未来发展的关键所在。
1.2 电动车窗的发展历程
自上个世纪七十年代电动车窗问世以来，电动车窗控制技术已经经历了近半个世纪的发展，此间，电动车窗控制技术的发展可大致分为两个阶段。第一阶段：这一阶段的电动车窗控制系统是一个独立的控制系统，它是通过点对点传统的连接方式进行指令的传送，无法实现与其他电路控制系统进行共用控制模块[2]。由于这一阶段的电路控制系统是通过物理导线实现的控制功能，因此整个车身的线束非常繁杂，而且灵活性和安全性不高。
第二个阶段：这一阶段电动车窗的发展是伴随着集成信息化电路高速发展而出现，此时的车窗控制器以整个车身网络通信为依托，通过一个智能化的节点与车身串行总线进行信号的传输。此阶段的电动车窗控制系统不仅灵活性和安全性得到显著的提高，而且维修和维护的难度也得到降低，另外，这一阶段车窗控制系统的最大特点是它不再是一个独立的控制系统，可以与其他的控制单元协同工作，在CPU的协作下以最优化的方式进行选择控制，当前汽车上面所使用的车窗控制系统就是这一阶段的控制系统。就未来车身控制系统的发展而言，必定离不开车身网络总线的辅助，因此，本次课题进行研究的也是这一阶段的电动车窗控制系统。
1.3 本课题的研究内容
本次论文探讨的电动车窗控制系统就是以整个车身通信网络为基础的子系统[2]，基于CAN总线对车窗控制器的设计需要完成以下几个问题的探讨：
1）研究CAN总线协议及其通信原理。
2）基于CAN总线协议设计出某款大众车窗控制器的整体方案。
3）依据设计方案，计算各元器件的参数。
4）分模块进行设计，画出微处理器、驱动电路、电源部分、总线控制模块的原理图，并绘制出PCB板。
5）根据计算参数选购各元器件，并制作控制器的实物。
6）编写控制器程序语言，通过调试以达到车窗控制的任务要求。
2 电动车窗控制系统构成及工作原理
现代人们舒适性要求的提高，传统的物理特性的车窗升降控制系统已经被人们所摒弃，汽车生产厂家新一代的车窗控制系统已经越来越多的应用到生活中。所谓的新一代的车窗控制器系统，即是通过CAN总线协议将车窗控制系统接入整个的车身网络控制系统中，与传统的线束传输模式相比，可以通过软件编程对汽车车窗实现控制，同时简化了车身的线束，节省了材料。总线协议电动车窗控制系统是由微处理器、总线控制块、电机驱动电路、电机和减速执行机构五大部分组成组成，其中，微处理器是控制系统中的核心组成，如图21控制器结构示意图。下面对每个组成部分进行一些简单的介绍。
目 录
1绪论1
1.1课题的背景及意义1
1.2电动车窗的发展历程1
1.3本课题的研究内容2
2电动车窗控制系统构成及工作原理2
3 CAN总线协议4
3.1 CAN总线通信原理 4
3.2 CAN协议的结构分层 5
3.3 CAN总线报文传送6
3.4 CAN总线的错误检测 8
3.5 CAN总线的特点9
4门窗控制系统参数计算及元器件的确定10
4.1执行机构电机的确定10
4.2驱动模块芯片的选择11
4.3微处理器单片机的选择12
4.4 CAN模块芯片的选择14
5电路原理图的设计16
5.1控制器部分原理图设计16
5.2驱动模块原理图设计19
5.3绘制PCB板图20
6控制系统程序开发20
6.1程序开发的环境21
6.2主程序系统开发21
6.3子程序系统开发22
7调试25
总结28
致谢29
参考文献30
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
在当前集成信息电路发达的背景下，电子产品在汽车领域已经得到广泛的应用[1]。有了电子系统的融入不仅极大的提高了汽车行驶时的安全主动性，还提高了汽车的经济性和稳定性，增强了汽车对使用环境的适应性。目前，汽车性能的提高和 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
功能的扩展已经很难通过改善传统机械的物理结构来实现，汽车领域百分之七十的技术更新是通过运用集成化的电子系统得到实现的。上个世纪八十年代，德国博世公司首次推出局域控制网，简称“CAN总线”，并开发出应用于汽车上面的协议规范，自此，开启了汽车网络总线的发展的始端。另外，它的短帧数据结构、非破坏性总线仲裁技术以及灵活的通讯方式,使总线具有很高的可靠性和抗干扰性,满足了汽车对总线的实时性和可靠性的要求。二十世纪九十年代出现了多种不同功能、不同性能的总线,汽车电子控制网络进入了实用化阶段。
现代的每一辆汽车上面都会配置车窗，它已经是车身上不可或缺的部件，不仅有遮挡风雨的作用，还为驾驶者提供了宽阔的视野，提高行驶安全，除此之外，侧面可升降的车窗还可以通过调节车窗的开度大小来保证车内的空气流动、调节车内的湿度和温度，以达到适应驾驶人和乘客需求的目的。当汽车在车窗打开的情况下以极高的速度行驶时，此时，一定会使汽车行驶时的风阻系数增加，从而增加汽车行驶时克服空气阻力所需要的发动机做功，使汽车的燃油经济性下降。另外，高速行驶时风会产生一定的噪音，人的耳朵长时间处于噪音的环境下，会对人的听力造成一定的伤害；同时，高速行驶时汽车一旦发生意外事故，打开的车窗会存在安全隐患，不利于保护驾驶人和乘客的人身安全。当汽车低速行驶时，驾驶者和乘客会经常根据自身乘坐舒适的需求频繁的调整车窗开度大小，因此车窗的升降方式对乘坐舒适性有很大影响。鉴于以上几个原因，汽车车窗根据驾驶人不同的需求会经常性的进行打开和关闭，升降系统操作否简单灵活和性能安全可靠成了电动车窗控制系统未来发展的关键所在。
1.2 电动车窗的发展历程
自上个世纪七十年代电动车窗问世以来，电动车窗控制技术已经经历了近半个世纪的发展，此间，电动车窗控制技术的发展可大致分为两个阶段。第一阶段：这一阶段的电动车窗控制系统是一个独立的控制系统，它是通过点对点传统的连接方式进行指令的传送，无法实现与其他电路控制系统进行共用控制模块[2]。由于这一阶段的电路控制系统是通过物理导线实现的控制功能，因此整个车身的线束非常繁杂，而且灵活性和安全性不高。
第二个阶段：这一阶段电动车窗的发展是伴随着集成信息化电路高速发展而出现，此时的车窗控制器以整个车身网络通信为依托，通过一个智能化的节点与车身串行总线进行信号的传输。此阶段的电动车窗控制系统不仅灵活性和安全性得到显著的提高，而且维修和维护的难度也得到降低，另外，这一阶段车窗控制系统的最大特点是它不再是一个独立的控制系统，可以与其他的控制单元协同工作，在CPU的协作下以最优化的方式进行选择控制，当前汽车上面所使用的车窗控制系统就是这一阶段的控制系统。就未来车身控制系统的发展而言，必定离不开车身网络总线的辅助，因此，本次课题进行研究的也是这一阶段的电动车窗控制系统。
1.3 本课题的研究内容
本次论文探讨的电动车窗控制系统就是以整个车身通信网络为基础的子系统[2]，基于CAN总线对车窗控制器的设计需要完成以下几个问题的探讨：
1）研究CAN总线协议及其通信原理。
2）基于CAN总线协议设计出某款大众车窗控制器的整体方案。
3）依据设计方案，计算各元器件的参数。
4）分模块进行设计，画出微处理器、驱动电路、电源部分、总线控制模块的原理图，并绘制出PCB板。
5）根据计算参数选购各元器件，并制作控制器的实物。
6）编写控制器程序语言，通过调试以达到车窗控制的任务要求。
2 电动车窗控制系统构成及工作原理
现代人们舒适性要求的提高，传统的物理特性的车窗升降控制系统已经被人们所摒弃，汽车生产厂家新一代的车窗控制系统已经越来越多的应用到生活中。所谓的新一代的车窗控制器系统，即是通过CAN总线协议将车窗控制系统接入整个的车身网络控制系统中，与传统的线束传输模式相比，可以通过软件编程对汽车车窗实现控制，同时简化了车身的线束，节省了材料。总线协议电动车窗控制系统是由微处理器、总线控制块、电机驱动电路、电机和减速执行机构五大部分组成组成，其中，微处理器是控制系统中的核心组成，如图21控制器结构示意图。下面对每个组成部分进行一些简单的介绍。
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