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毕业设计方案论证

发布时间：2024-11-17 来源：未知

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毕业设计方案论证

1、设计课题：

基于CAN总线的汽车信号与照明系统设计

2、CAN总线与其他总线的区别：

（1）其它总线：

总线是指计算机各功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束。随着信息技术的发展，如今存在多种总线，如FSB总线（前端总线），HT总线（高速串行总线），QPI总线（快速通道互联），DMI总线（直接媒体接口），CAN总线。FSB总线：是将中央处理器（CPU）连接到北桥芯片的系统总线，它是CPU和外界交换数据的主要通道。前端总线的数据传输能力对计算机整体性能影响很大，如果没有足够带宽的前端总线，即使配备再强劲的CPU，用户也不会感觉到计算机整体速度的明显提升，目前前端总线CPU 与内存、频率存在冲突。HT总线：为K8平台专门设计的高速串行总线，现在使用的企业还是很少。QPI总线：用来实现芯片之间的直接互联。DMI总线：直接媒体接口。

（2）CAN总线

在自动化设施的通讯中，CAN总线具备十分广泛的运用，特别是在智能化、自动化等领域具备更加广泛的应用，而且CAN总线的功能也在不断的改进当中。当前，CAN总线的研究通常包含下面几方面：

1) CAN总线应用系统。在汽车行业，CAN总线具备十分广泛的应用，

世界上许多先进的汽车生产厂商，例如劳斯莱斯、法拉利、保时捷、奔驰等多种品牌的汽车，都运用了CAN总线技术。由于CAN总线具备十分独特的优势，不仅在汽车行业得到了广泛的使用，还在许多工业智能化、自动化领域取得了很大的进展。按照工业生产的实际要求，许多公司都以CAN总线为基础开发了功能强大的系统，例如以CAN总线为基础的振动智能检测仪等，在实际工作中都取得了飞速的发展。

2) CAN总线芯片控制。自从CAN总线被广泛应用于系统的设计当中，

许多厂家都设计了能够兼容CAN总线的各种芯片。例如，1987年，英特尔公司设计的82526 CAN总线芯片，在硬件上首次实现了CAN总线协议。之后，菲利普公司也开发了PCA82C200 CAN总线芯片，使得CAN总线芯片取得了进一步发展。随着CAN总线在许多工业领域的广泛运用，CAN总线芯片控制技术的创新也获得了相关行业的广泛关注。

3) CAN总线协议。自从CAN总线协议在硬件上成功实现之后，许多厂

家都在设计各种CAN总线的应用层协议，高速媒体存储单元、时间出发通讯、CAN总线物理层、数据链路层等技术都取得了飞速的发展。

（3）CAN总线的特点：

同其他总线技术比较，CAN总线具备下面几个独特的优势[6]：

1) CAN总线具备错误状态检测、错误报文重新发送、CRC校验等多种

功能，具备比较先进的错误处理与检测机制，使得通讯系统具备更高的可靠性。如果数据在CAN总线上传输的过程中发生较大的错误，系统就会将输出功能自动关闭，从而防止CAN总线上其他节点受到干扰。

2) 当数据通过多个节点进行传输时，CAN总线能够允许对报文作相应

的仲裁，将较低优先级的节点数据传输自动终止，确保更高优先级的节点不受干扰，从而使得通讯时间显著降低，防止出现网络瘫痪的情形。

3) 通过CAN总线对数据作相应的编码，能够不受到节点数量的约束，

能够按照标识符的不同对报文的优先级进行确认。通过CAN总线来传输报文时，运用了具备8个字节的短帧结构，使得数据传输具备更高的传输速率与更强的抗干扰能力。

3.汽车信号与照明系统的组成：

汽车信号与照明系统，主要由车内照明系统、自适应前照灯系统与改进的信号照明系统构成，如表2-1。

表2.1 汽车信号与照明系统的基本构成

子系统构成部分

车内照明系统车门夜间照明灯后视镜照明灯

改进的信号照明系统后雾灯转向灯制动灯

自适应前照灯系统恶劣天气照明城镇照明

乡间照明

高速公路照明弯道照明

(1) 车内照明系统

随着广大群众对汽车安全新与舒适性的要求越来越高，汽车开发商正在加大技术创新的力度，来减轻汽车行驶过程中乘客与司机的压力，车内照明系统也更加完善。出于对汽车行驶过程中乘客与司机心理方面的考虑，汽车开发商对车内照明系统进行了许多改善，例如：在后视镜中间安置能够发出温和灯光的综合照明灯，在把手处设置照明灯方便夜间车门的开关，在乘客与司机搁脚处设置照明灯，让乘客与司机体会到更加空旷舒适的感觉等。

目前，V olvo汽车就设置了外部照明入口，对车门进行远程控制时，就能够开启

内部的信号与照明系统。这种方法具备很强的实用性，能够方便地开启汽车的辅助照明系统。

实际上，汽车内部照明系统还处于发展初期，照明的控制大多通过手动的方式来进行，而且这方面的政策法规还不多，智能化进展仍然相对缓慢。

(2) 改进的信号照明系统

改进的信号照明系统由制动灯、转向灯与后雾灯三个部分构成。

1) 制动灯

制定灯是确保汽车驾驶安全、防止事故发生的重要照明系统之一。过去，制动灯是与制动踏板相连，通过汽车的制动将灯的亮与灭信号传达出来，将汽车是否处于制动状态告知路上的行人与车辆。随着交通的发展与汽车技术的不断提升，道路上的汽车行驶速度不断增加，越来越多人都拥有了私家车，传统的制动灯已经难以符合当前汽车行驶安全的需要了。随着科学技术的快速进步，汽车制动灯中引入了先进的智能化技术，使得汽车驾驶的安全性有了显著的提升。目前，有许多高级汽车都具有ESP系统和ABS系统，通过车辆的行驶速度，对汽车的悬挂、发动机、变速、制动等系统进行更加智能的控制，使得汽车事故的预防有了更加先进的技术保障。

2) 转向灯

在汽车转弯的过程中，转向灯能够将汽车的转弯信号告知道路上的行人与车辆，从而提醒行人与其他车辆注意。在一些狭窄的路段，转向灯也能够起到照明的作用，从而方便司机对障碍物的观察，当同时开启两侧的转向灯时，还能够起到示宽的功能。

3) 后雾灯

在雨天或者雾天等可见度较差的天气，后雾灯能够让道路上的行人与车辆看到汽车，所以，通常后雾灯都是采用了具备很强穿透性的光源，大多数汽车使用的是卤素后雾灯，还有一些汽车使用了氙气后雾灯。但是由于成本较高，大部分汽车只是安装了车后侧的后雾灯。在尘埃弥漫、雨天、雪天或者雾天等可见度较差的情形下，后雾灯使得道路上的行人与车辆能够更容易发现前方行驶的汽车，安置在汽车后侧，具备比后位灯更强的穿透性。然而，由于尘埃弥漫、雨天、雪天或者雾天等可见度较差的天气差异较大，恶劣程度也有很大差异，所以，就要求按照天气恶劣程度的不同，及时变换后雾灯的穿透性。

(3) 自适应前照灯系统

自适应前照灯系统，是汽车信号与照明系统必不可少的一部分。自适应前照灯系统具备恶劣天气照明、城镇照明、乡间照明、高速公路照明与弯道照明等多个功能[8]。

1) 恶劣天气照明：该功能通过降雨传感器，来判断挡风玻璃上雨滴的数量，从而能够对驾驶员的可见度作相应的判断，如果驾驶员的可见度降低到了恶劣天气的判断标准，自适应前照灯系统就智能化地开启恶劣天气照明。这种功能，对于雾天的判断有较大的难度，需要利用照相机成像系统，并采用准确性较高的可见度传感器，从而确保可见度的检测具备更高的精度。

2) 城镇照明、乡间照明、高速公路照明：这三种照明功能，是按照汽车的平均速度作相应的控制的。当汽车在城市行驶时，通常路面相对复杂，所以光源照射的范围比较广泛，但是由于汽车行驶速度受到限制，所以城镇照明与乡间照明的距离通常较近。在高速公路上，由于汽车具备较高的行驶速度，因而高速公路照明的距离通常较远。在运用自适应前照灯系统后，就算路况比较复杂，汽车也

能够自动选择最合适的照明方式。这样，司机就能够对汽车的架势进行更加准确的判断，并在遇到异常情况时及时制定合理的应对策略，降低驾车过程中遇到的各种风险概率，为驾车的舒适性与安全性提供了可能。

3) 弯道照明：汽车行驶在弯道附近时，通过照明器件状态传感器、车身倾斜度传感器、方向盘角度传感器、速度传感器等，自动开启弯道照明功能。在这项功能中，比较重要的信息是道路的曲率半径，因而，通过方向盘角度传感器与速度传感器，得到汽车两侧车轮速度的相关信息，进而得知前方路面的弯曲状况，是弯道照明功能实现的比较方便、经济的一种方式。

4.方案一

汽车信号与照明系统的总体设计图如图4.11。

图4.1 汽车信号与照明系统的总体设计图

1) 智能控制策略的设计

本文通过对相关标准的分析，对后雾灯、近光灯与远光灯的智能控制策略作了相应的设计，并对车灯作了相应的控制，确保后雾灯、近光灯与远光灯的功能能够符合国家标准的规定。

(2) CAN总线设计

本文运用了具备较高可靠性与效率的CAN总线，对参数测量与车灯控制数据进行实时的传输，对CAN总线的硬件部分作了相应的设计，并在硬件的基础上实现了软件的设计[10]。

(3) 中央控制节点的设计

作为系统控制的中心，中央控制节点对于CAN总线数据的实时传递是十分

关键的。中央控制节点能够实时将参数测量的数据存储到缓冲区中，对车灯的状态进行实时的监控，如果检测到车灯的开启状态，就按照车灯的开启类型，将测量的参数从缓冲区通过CAN总线传输到相应的车灯控制节点上；如果检测到车灯的关闭状态，就通过CAN总线将关闭命令传出到相应的车灯控制节点上。

(4) 车灯控制节点的设计

虽然近光灯与远光灯的控制策略有所差别，但是硬件部分是相同的，而且通过远光灯与近光灯的硬件电路，也能够实现后雾灯的光强控制。所以，本文分别从角度控制与光强控制两个部分，对车灯控制节点进行设计与实现，其中，运用步进电机实现角度控制部分，而运用放大电路与A/D转换器来实现光强控制部分。