基于CAN總線的重型汽車內輪差預警系統設計

3.1 CAN總線通信模塊

　　CAN總線協議遵循ISO的標準模型，分為數據鏈路層和物理層。這兩層通常由CAN控制器和收發器了實現的。CAN總線器件可大體分為兩種類型，其一種是帶片上CAN控制器，如87C196CA/CB、MC6837等;另一種的CAN控制器獨立需要和微處理器一起使用，如Philips SJA1000、Intel公司82526及MCP251。前者多用在許多特定情況下，使用集成器件方便用戶制作印制板，使得電路設計簡化、緊湊，效率提高;后者使用上比較靈活，它可以與多種類型的單片機、微型計算機的各類總線進行接口組合。在本系統中，結合前面選擇的微控制器綜合考慮，選Philips 半導體公司的SJAl000作為獨立CAN控制器。SJA1000的主要特性:擴展接收緩沖器（128字節FIFO）;支持CAN 2.0B協議;同時支持11位和29位標識符;位通訊速率為1Mbits/s;增強CAN模式（PeliCAN）;采用24MHz時鐘頻率;支持多種微處理器接口;可編程CAN輸出驅動配置;工作溫度范圍為-40℃～+125℃，足以適應各種惡劣環境。CAN總線驅動器選用Philips公司的 PCA820250，它具有高速性（最高速度可達1Mbps）,能滿足自制動等實時性要求較高的控制需要;具有抗瞬間干擾保護總線的能力，具有降低射頻干擾的斜率控制。此外，它可以與110個節點相連，能夠防止電源與地之間發生短路，并且當某個節點掉電時不影響總線。

　　CAN總線通信模塊主要有AT89C5l微控制器、獨立CAN通信控制器SJAlO00和CAN總線驅動器PCA82C250組成。為了提高系統的抗干擾能力，設計在SJAl000和CAN總線驅動器PCA82C250之間增加了光電隔離器6N137。當微處理器AT89C51將測距結果數據通過P0口發送到CAN總線控制器SJAl000，由SJAl000將并行數據轉換為串行數據從端口TX0發出，經過光電隔離器6N137后到達CAN總線驅動器PCA82C250，最后將數據發送到CAN總線上。相反，來自CAN總線的數據也可以經過相應電路到達微處理器。這樣就可以實現超聲波測距傳感器與上位機的通信功能。

3.2 超聲波傳感器介紹

　　本系統采用單片機AT89C51來實現對SensComp 600系列超聲波傳感器和SensComp 6500超聲波測距模塊的控制。SensComp 600系列靜電換能器的頻率為50kHz;測量范圍為6英寸到35英尺（0.15米～10.7米）。配合SensComp的6500驅動電路時傳感器測量范圍能從2.5厘米到15.2米。AT89C51通過P1.0引腳控制超聲波的發送，然后單片機不停的檢測INT0引腳，當INT0引腳的電平由低電平變為高電平時就認為超聲波已經返回。計數器所計的數據就是超聲波所經歷的時間，通過換算就可以得到傳感器與障礙物之間的距離，如圖3所示為超聲波測距的硬件示意圖。

圖3 超聲波測距電路的硬件示意圖

3.3 溫度補償設計

　　由于溫度每改變10℃，聲速改變量為0.6m/s，因此溫度對測距的影響是相當大的。為了更精確的實現檢測功能，本設計使用了美國DALLAS半導體公司的單線溫度傳感器DS18B20。該傳感器能夠直接讀出被測溫度并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9～12位的數字值讀數方式，測溫范圍 -55℃～+125℃，精度達±0.5℃，現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性，整個產品體積小、價格低、使用靈活，在測溫精度、轉換時間、傳輸距離、分辨率等方面都能夠滿足系統的要求。如圖4為溫度傳感器與單片機的連接原理圖。

圖4 溫度校正部分原理圖