CN101713969A - 电动天窗防夹电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动天窗防夹电路。普通电动天窗容易夹伤乘客，存在着严重的安全隐患，少部分具备防夹功能的天窗，其防夹电路也比较简单，存在精度低、误差大等问题。本发明包括微控制器、电机驱动电路、LIN驱动电路、信号采样电路、电源电路、位置传感电路、按键电路、状态指示电路、调试接口电路和数据存储电路。电机驱动电路与微控制器的控制端信号连接，LIN驱动电路与微控制器串行通讯端口信号连接，信号采样电路与微控制器模拟数字采样端口信号连接，位置传感电路与微控制器位置I/O口信号连接，存储电路与微控制器存储I/O口信号连接。本发明防夹精度高，误差小，一致性强，成本低。

Description

电动天窗防夹电路

技术领域

本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种电动天窗防夹电路。

背景技术

没有防夹功能的普通电动天窗容易夹伤乘客，存在着严重的安全隐患，90年代中期以来，防夹电动天窗系统逐渐出现，国际上也出台了相应的安全规范。

电动天窗在打开的过程中要克服重力、摩擦力等各种干扰后才能进行防夹。防夹设计过程中要克服的主要问题是：(1)在探测区域内精确的探测并迅速释放障碍物；(2)保证被夹障碍物的最大受力小于一定值；(3)克服防夹电动天窗机械参数及电气参数随着使用时间变化(老化、变形、磨损等)对防夹性能的影响；(4)克服环境的变化(温度、湿度、结冰等)对防夹性能的影响。

具有防夹功能的电动天窗由电动天窗防夹电路和传动机构组成，传动机构由电机和机械平移机构两大部分组成。防夹电动天窗控制系统通过一定的算法结合传感器信号进行位置探测和防夹判断，电动天窗防夹电路是系统的一个核心部分。

很多汽车的天窗不具备防夹功能，少部分具备防夹功能的天窗，其防夹电路也比较简单，存在精度低、误差大、一致性差、功耗高、成本高等一系列缺点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种电动天窗防夹电路。

为解决上述技术问题，本发明所采取的具体技术方案是：

电动天窗防夹电路包括微控制器、电机驱动电路、LIN驱动电路、信号采样电路、电源电路、位置传感电路、按键电路、状态指示电路、调试接口电路和数据存储电路。

电机驱动电路与微控制器的控制端信号连接，LIN驱动电路与微控制器串行通讯端口信号连接，信号采样电路与微控制器模拟数字采样端口信号连接，位置传感电路与微控制器位置I/O口信号连接，存储电路与微控制器存储I/O口信号连接；

所述的微控制器采用Freescale公司的型号为S9S08AW16CFGE的芯片；

所述的电机驱动电路包括第一电机端电压极性切换电路、第二电机端电压极性切换电路和电机导通截止电路；

所述的第一电机端电压极性切换电路包括第一限流电阻R1，第一三极管Q1，第一二极管D2和第一继电器；第一限流电阻R1一端与微控制器37脚连接，另一端与第一三极管Q1基极连接，第一三极管Q1集电极、第一二极管D2的正端与第一继电器的5脚连接，第一二极管D2的负端、第一继电器的4脚与12V电源连接，第一三极管Q1发射极接地，第一继电器1脚与电机正极连接，第一继电器3脚与12V电源连接；

所述的第二电机端电压极性切换电路包括第二限流电阻R2，第二三极管Q2，第二二极管D3和第二继电器；第二限流电阻R2一端与微控制器38脚连接，另一端与第二三极管Q2基极连接，第二三极管Q2集电极、第二二极管D3的正端与第二继电器的5脚连接，第二二极管D3的负端、第二继电器的4脚与12V电源连接，第二三极管Q2发射极接地，第二继电器1脚与电机正极连接，第二继电器3脚与12V电源连接；

所述的电机导通截止电路包括第一上拉电阻R10、第二上拉电阻R12、第三限流电阻R11、第一滤波电阻R13、第一采样电阻R14、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一肖特基二极管D4、MOS管Q6、第一滤波电容C16；第一上拉电阻R10一端接5V电源，第一上拉电阻R10另一端、第三限流电阻R11一端与微控制器6脚连接，第三限流电阻R11另一端与第三三极管Q3的基极连接，第三三极管Q3的集电极、第四三极管Q4的基极、第五三极管Q5的基极与第二上拉电阻R12一端连接，第二上拉电阻R12另一端、第四三极管Q4的集电极与12V电源连接，第三三极管Q3的发射极、第五三极管Q5的发射极接地，第四三极管Q4的发射极、第五三极管Q5集电极与MOS管Q6栅极连接，MOS管Q6漏极、第一继电器2脚、第一继电器2脚与第一肖特基二极管D4正端连接，第一肖特基二极管D4负端与12V电源连接，MOS管Q6源极、第一采样电阻R14的一端与第一滤波电阻R13一端连接，第一采样电阻R14的另一端接地，第一滤波电阻R13另一端、第一滤波电容C16正极与信号采样电路连接，第一滤波电容C16负极接地。

所述的LIN驱动电路包括第二滤波电容C1、第三滤波电容C2、第四滤波电容C3、第四限流电阻R5和LIN总线物理层芯片TH8062，第二滤波电容C1的一端、第三滤波电容C2、第四限流电阻R5一端、LIN总线物理层芯片1脚与12V电源连接，LIN总线物理层芯片7脚与微控制器21脚连接，第二滤波电容C1的另一端和第三滤波电容C2另一端并联接地，第四限流电阻R5另一端与LIN总线物理层芯片2脚连接，第四滤波电容C3的一端与LIN总线物理层芯片4脚连接，第四滤波电容C3的另一端接地；

所述的信号采样电路包括电流采样电路、温度采样电路和电压采样电路。

所述的电流采样电路包括第一放大系数匹配电阻R19、第二放大系数匹配电阻R18、第二滤波电阻R22、第五滤波电容C13、第六滤波电容C12、放大器芯片LM2904，第一放大系数匹配电阻R19的一端接地，第一放大系数匹配电阻R19的另一端、第二放大系数匹配电阻R18的一端与放大器芯片6脚连接，第二放大系数匹配电阻R18的另一端、第二滤波电阻R22的一端与放大器芯片7脚连接，第二滤波电阻R22的另一端、第五滤波电容C13的一端与微控制器24脚连接，第五滤波电容C13的另一端接地，第六滤波电容C12的一端与放大器芯片5脚连接，第六滤波电容C12的另一端接地。

所述的温度采样电路包括第一温度传感电阻NTC、第一分压电阻R16、第三滤波电阻R15、第七滤波电容C19，第一温度传感电阻NTC的一端接5V电源，第一温度传感电阻NTC的另一端、第一分压电阻R16的一端与第三滤波电阻R15的一端连接，第一分压电阻R16的另一端接地，第三滤波电阻R15的另一端、第七滤波电容C19的一端与微控制器25脚连接，第七滤波电容C19的另一端接地。

所述的电压采样电路包括第二分压电阻R7、第三分压电阻R8、第四滤波电阻R6、第八滤波电容C15、第一稳压管DZ1，第二分压电阻R7的一端接12V电源，第二分压电阻R7的另一端、第三分压电阻R8的一端与第四滤波电阻R6的一端连接，第三分压电阻R8的另一端接地，第四滤波电阻R6的另一端、第八滤波电容C15的一端、第一稳压管DZ1的负端与微控制器23脚连接，第八滤波电容C15的另一端、第一稳压管DZ1的正端接地。

所述的电源电路包括第九滤波电容C4、第十滤波电容C5、第十一滤波电容C6、第十二滤波电容C7、第十三滤波电容C8、第二肖特基二极管D5、第二稳压管DZ2、第一电压转换芯片U4，第九滤波电容C4的一端、第十滤波电容C5的一端、第十一滤波电容C6的一端、第一电压转换芯片U4第3脚连接接5V电源，第九滤波电容C4的另一端、第十滤波电容C5的另一端、第十一滤波电容C6的另一端接地，第十二滤波电容C7的一端、第十三滤波电容C8的一端、第二稳压管DZ2的一端、第二肖特基二极管D5的负端、第一电压转换芯片U4第1脚连接12V电源，第十二滤波电容C7的另一端、第十三滤波电容C8的另一端、第二稳压管DZ2的另一端、第一电压转换芯片U4第2脚、第一电压转换芯片U4第4脚接地，第二肖特基二极管D5的正端接汽车12V电池正极。

所述的位置传感电路包括第一霍尔滤波电阻R20、第二霍尔滤波电阻R21、第一霍尔滤波电容C17、第二霍尔滤波电容C18、第十四滤波电容C 14、第一施密特触发芯片U3，第一霍尔滤波电阻R20的一端连接一个电机霍尔信号，第一霍尔滤波电阻R20的另一端、第一霍尔滤波电容C17的一端与第一施密特触发芯片U3第1脚连接，第一霍尔滤波电容C17的另一端接地，第二霍尔滤波电阻R21的一端连接另一个电机霍尔信号，第二霍尔滤波电阻R21的另一端、第二霍尔滤波电容C18的一端与第一施密特触发芯片U3第3脚连接，第二霍尔滤波电容C18的另一端接地，第十四滤波电容C14的一端、第一施密特触发芯片U3第14脚接5V电源，第十四滤波电容C14的另一端接地，第一施密特触发芯片U3第2脚接第一施密特触发芯片U3第13脚，第一施密特触发芯片U3第4脚接第一施密特触发芯片U3第11脚，第一施密特触发芯片U3第12脚、微控制器32脚与微控制器4脚连接，第一施密特触发芯片U3第10脚、微控制器31脚与微控制器5脚连接，第一施密特触发芯片U3第7脚接地。

所述的按键电路包括第一按键滤波电阻R23、第二按键滤波电阻R24、第三按键滤波电阻R25、第一按键滤波电容C10、第二按键滤波电容C11、第三按键滤波电容C20、第一按键UP、第二按键DOWN、第三按键LOCK，第一按键滤波电阻R23的一端接第一按键UP的一端，第一按键滤波电阻R23的另一端、第一按键滤波电容C10的一端与微控制器18脚连接，第一按键滤波电容C10的另一端接地，第一按键UP的另一端接地，第二按键滤波电阻R24的一端接第二按键DOWN的一端，第二按键滤波电阻R24的另一端、第二按键滤波电容C11的一端与微控制器19脚连接，第二按键滤波电容C11的另一端接地，第二按键DOWN的另一端接地，第三按键滤波电阻R25的一端接第三按键LOCK的一端，第三按键滤波电阻R25的另一端、第三按键滤波电容C20的一端与微控制器20脚连接，第三按键滤波电容C20的另一端接地，第三按键LOCK的另一端接地。

所述的状态指示电路包括第五限流电阻R4、第一指示灯LED1、第二指示灯LED2，第五限流电阻R4的一端接地，第五限流电阻R4的另一端、第一指示灯LED1的负端与第二指示灯LED2的负端连接，第一指示灯LED1的正端与微控制器27脚连接，第二指示灯LED2的正端与微控制器28脚连接。

所述的调试接口电路包括第三上拉电阻R3、第十五滤波电容C9、第一调试接插件BDMIN，第三上拉电阻R3的一端接5V电源，第三上拉电阻R3的另一端、第十五滤波电容C9的一端、第一调试接插件BDMIN第4脚与微控制器3脚连接，第十五滤波电容C9的另一端接地，第一调试接插件BDMIN第1脚与微控制器36脚连接，第一调试接插件BDMIN第2脚接地，第一调试接插件BDMIN第6脚接5V电源。

所述的数据存储电路包括第四上拉电阻R9、非易失性存储器U5，第四上拉电阻R9的一端接5V电源，第四上拉电阻R9的另一端、非易失性存储器U5第1脚与微控制器12脚连接，非易失性存储器U5第2脚与微控制器13脚连接，非易失性存储器U5第3脚、第4脚接地，非易失性存储器U5第5脚与微控制器14脚连接，非易失性存储器U5第6脚与微控制器15脚连接，非易失性存储器U5第7脚、第8脚接5V电源。

本发明所具有的有意效果是：

(1)防夹精度高，误差小，一致性强，成本低；

(2)能有效克服外界环境变化对防夹效果的影响；

(3)防夹阈值可调，反应速度快，灵活性好，系统带反馈，具备多种电路保护功能。

附图说明

图1为本发明使用场合的结构示意图；

图2为本发明中电动天窗防夹电路示意图；

图3为图2中微控制器模块示意图；

图4为图2中电机驱动电路模块示意图；

图5为图2中LIN驱动电路模块示意图；

图6为图2中信号采样电路模块示意图；

图7为图2中电源电路模块示意图；

图8为图2中位置传感电路模块示意图；

图9为图2中按键电路模块示意图；

图10为图2中状态指示电路模块示意图；

图11为图2中调试接口电路模块示意图；

图12为图2中数据存储电路模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，完整的电动天窗防夹系统包括配套传动机构1和电动天窗防夹电路2。配套传动结构1包括天窗1-2、传动1-3、齿轮1-4、直流电机1-5、位置传感器1-6。电动天窗防夹电路2包括微控制器2-1、电机驱动电路2-2、LIN驱动电路2-3、信号采样电路2-4、电源电路2-5、位置传感电路2-6、按键电路2-7、状态指示电路2-8、调试接口电路2-9和数据存储电路2-10，用来控制配套传动结构1，当电动天窗防夹系统遇到障碍物1-1时启动自动防夹功能。

如图2所示，电动天窗防夹电路2包括微控制器2-1、电机驱动电路2-2、LIN驱动电路2-3、信号采样电路2-4、电源电路2-5、位置传感电路2-6、按键电路2-7、状态指示电路2-8、调试接口电路2-9和数据存储电路2-10。

如图3所示，微控制器所述的微控制器采用Freescale公司的型号为S9S08AW16CFGE的芯片，微控制器37脚连接电机驱动电路，用来控制第一继电器的释放与吸合，微控制器38脚连接电机驱动电路，用来控制第二继电器的释放与吸合，微控制器6脚连接电机驱动电路，用来控制MOS管Q6的导通与截止，微控制器8脚连接LIN驱动电路，用来发送LIN协议帧，微控制器9脚连接LIN驱动电路，用来接收LIN协议帧，微控制器21脚连接LIN驱动电路，用来复位LIN总线物理层芯片的看门狗，微控制器23脚连接信号采样电路，用来得到汽车12V电池电压，微控制器24脚连接信号得到电路，用来采样电机电流，微控制器25脚连接信号采样电路，用来得到环境温度，微控制器4、32脚连接位置传感电路，用来采样一个电机霍尔信号，微控制器5、31脚连接位置传感电路，用来采样另一个电机霍尔信号，微控制器18脚连接按键电路，用来探测上升按键的状态，微控制器19脚连接按键电路，用来探测下降按键的状态，微控制器20脚连接按键电路，用来探测锁止按键的状态，微控制器27、28脚连接状态指示电路，用来输出状态指示到指示灯，微控制器3、36脚连接调试接口电路，用来对系统进行调试，微控制器12、13、14、15脚连接数据存储电路，用来存储数据到非易失性存储器。

如图4所示，所述的电机驱动电路包括第一电机端电压极性切换电路、第二电机端电压极性切换电路和电机导通截止电路，电机驱动电路用来向电机两端提供不同的电压，以控制电机的正转、反转、刹车和停止；

第一电机端电压极性切换电路包括第一限流电阻R1，第一三极管Q1，第一二极管D2和第一继电器；第一限流电阻R1一端与微控制器37脚连接，另一端与第一三极管Q1基极连接，第一三极管Q1集电极、第一二极管D2的正端与第一继电器的5脚连接，第一二极管D2的负端、第一继电器的4脚与12V电源连接，第一三极管Q1发射极接地，第一继电器1脚与电机正极连接，第一继电器3脚与12V电源连接，第一限流电阻R1采用1KΩ/0.125W电阻，第一三极管Q1采用8050三极管，第一二极管D2采用IN4007二极管，第一继电器采用厦门宏发电声有限公司的HFKP/0121Z4TS汽车级继电器，第一电机端电压极性切换电路用来为电机正极提供电压，其中的第一限流电阻R1、第一三极管Q1用来控制第一继电器的释放与吸合，第一二极管D2用来对第一继电器的线圈续流，第一继电器用来为电机正极提供不同的电压；

第二电机端电压极性切换电路包括第二限流电阻R2，第二三极管Q2，第二二极管D3和第二继电器；第二限流电阻R2一端与微控制器38脚连接，另一端与第二三极管Q2基极连接，第二三极管Q2集电极、第二二极管D3的正端与第二继电器的5脚连接，第二二极管D3的负端、第二继电器的4脚与12V电源连接，第二三极管Q2发射极接地，第二继电器1脚与电机正极连接，第二继电器3脚与12V电源连接，第二限流电阻R2采用1KΩ/0.125W电阻，第二三极管Q2采用8050三极管，第二二极管D3采用IN4007二极管，第二继电器采用厦门宏发电声有限公司的HFKP/0121Z4TS汽车级继电器，第二电机端电压极性切换电路用来为电机负极提供电压，其中的第二限流电阻R2、第二三极管Q2用来控制第二继电器的释放与吸合，第二二极管D3用来对第二继电器的线圈续流，第二继电器用来为电机负极提供不同的电压；

电机导通截止电路包括第一上拉电阻R10、第二上拉电阻R12、第三限流电阻R11、第一滤波电阻R13、第一采样电阻R14、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一肖特基二极管D4、MOS管Q6、第一滤波电容C16；第一上拉电阻R10一端接5V电源，第一上拉电阻R10另一端、第三限流电阻R11一端与微控制器6脚连接，第三限流电阻R11另一端与第三三极管Q3的基极连接，第三三极管Q3的集电极、第四三极管Q4的基极、第五三极管Q5的基极与第二上拉电阻R12一端连接，第二上拉电阻R12另一端、第四三极管Q4的集电极与12V电源连接，第三三极管Q3的发射极、第五三极管Q5的发射极接地，第四三极管Q4的发射极、第五三极管Q5集电极与MOS管Q6栅极连接，MOS管Q6漏极、第一继电器2脚、第一继电器2脚与第一肖特基二极管D4正端连接，第一肖特基二极管D4负端与12V电源连接，MOS管Q6源极、第一采样电阻R14的一端与第一滤波电阻R13一端连接，第一采样电阻R14的另一端接地，第一滤波电阻R13另一端、第一滤波电容C16正极与信号采样电路连接，第一滤波电容C16负极接地，第一上拉电阻R10采用10KΩ/0.125W电阻、第二上拉电阻R12采用10KΩ/0.125W电阻、第三限流电阻R11采用1KΩ/0.125W电阻、第一滤波电阻R13采用1KΩ/0.125W电阻、第一采样电阻R14采用TT electronics公司型号为OAR-30.0055％LF的采样电阻、第三三极管Q3采用8050三极管、第四三极管Q4采用8050三极管、第五三极管Q5采用8550三极管、第一肖特基二极管D4采用FAIRCHILD公司的MBRP3045N肖特基二极管、MOS管Q6采用ST公司STB75NF75N沟道MOS管、第一滤波电容C16采用10uF/25V电解电容，电机导通截止电路用来导通或截止电机，其中的第一上拉电阻R10用来防止系统上电时刻电机误导通，第二上拉电阻R12、第三限流电阻R11、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5共同作用，为MOS管Q6的源极提供电压，第一滤波电阻R13、第一滤波电容C16产生RC滤波电路，第一采样电阻R14用来采样电机电流，第一肖特基二极管D4用来为电机续流。

如图5所示，LIN驱动电路包括第二滤波电容C1、第三滤波电容C2、第四滤波电容C3、第四限流电阻R5和LIN总线物理层芯片TH8062，第二滤波电容C1的一端、第三滤波电容C2、第四限流电阻R5一端、LIN总线物理层芯片1脚与12V电源连接，LIN总线物理层芯片7脚与微控制器21脚连接，第二滤波电容C1的另一端和第三滤波电容C2另一端并联接地，第四限流电阻R5另一端与LIN总线物理层芯片2脚连接，第四滤波电容C3的一端与LIN总线物理层芯片4脚连接，第四滤波电容C3的另一端接地，第二滤波电容C1采用10uF/25V电解电容、第三滤波电容C2采用0.1uF/25V瓷片电容、第四滤波电容C3采用0.00018uF/50V瓷片电容、第四限流电阻R5采用10KΩ/0.125W电阻、LIN总线物理层芯片采用Melexis公司的TH8062芯片，LIN驱动电路用来连接微控制器和LIN总线的通信，其中的第二滤波电容C1、第三滤波电容C2用来为LIN总线物理层芯片的电源滤波，第四滤波电容C3用来为LIN总线滤波，第四限流电阻R5用来使能LIN总线物理层芯片的工作，LIN总线物理层芯片用来支持LIN总线物理层协议；

如图6所示，信号采样电路包括电流采样电路、温度采样电路和电压采样电路，电流采样电路用来放大电机电流，供微控制器模数转换，温度采样电路用来采样环境温度，供微控制器模数转换，电压采样用来采样汽车12V电池电压，供微控制器模数转换。

电流采样电路包括第一放大系数匹配电阻R19、第二放大系数匹配电阻R18、第二滤波电阻R22、第五滤波电容C13、第六滤波电容C12、放大器芯片LM2904，第一放大系数匹配电阻R19的一端接地，第一放大系数匹配电阻R19的另一端、第二放大系数匹配电阻R18的一端与放大器芯片6脚连接，第二放大系数匹配电阻R18的另一端、第二滤波电阻R22的一端与放大器芯片7脚连接，第二滤波电阻R22的另一端、第五滤波电容C13的一端与微控制器24脚连接，第五滤波电容C13的另一端接地，第六滤波电容C12的一端与放大器芯片5脚连接，第六滤波电容C12的另一端接地，第一放大系数匹配电阻R19采用1KΩ/0.125W高精度电阻、第二放大系数匹配电阻R18采用24KΩ/0.125W高精度电阻、第二滤波电阻R22采用100Ω/0.125W电阻、第五滤波电容C13采用0.1uF/25V瓷片电容、第六滤波电容C12采用0.1uF/25V瓷片电容、放大器芯片采用美国国家半导体公司的LM2904，电流采样电路包括用来采样电机电流，其中的第一放大系数匹配电阻R19、第二放大系数匹配电阻R18用来配合放大器芯片对原始的电机电流信号放大25倍，第二滤波电阻R22、第五滤波电容C13用来对放大器输出信号滤波，第六滤波电容C12用来对放大器输入信号滤波。

温度采样电路包括第一温度传感电阻NTC、第一分压电阻R16、第三滤波电阻R15、第七滤波电容C19，第一温度传感电阻NTC的一端接5V电源，第一温度传感电阻NTC的另一端、第一分压电阻R16的一端与第三滤波电阻R15的一端连接，第一分压电阻R16的另一端接地，第三滤波电阻R15的另一端、第七滤波电容C19的一端与微控制器25脚连接，第七滤波电容C19的另一端接地，第一温度传感电阻NTC采用NXP公司的KTY82/122、第一分压电阻R16采用1KΩ/0.125W高精度电阻、第三滤波电阻R15采用10KΩ/0.125W电阻、第七滤波电容C19采用0.1uF/25V瓷片电容，温度采样电路用来采样环境温度，其中的第一温度传感电阻NTC、第一分压电阻R16用来对5V电源分压，第三滤波电阻R15、第七滤波电容C19用来对分压之后的信号滤波。

电压采样电路包括第二分压电阻R7、第三分压电阻R8、第四滤波电阻R6、第八滤波电容C15、第一稳压管DZ1，第二分压电阻R7的一端接12V电源，第二分压电阻R7的另一端、第三分压电阻R8的一端与第四滤波电阻R6的一端连接，第三分压电阻R8的另一端接地，第四滤波电阻R6的另一端、第八滤波电容C15的一端、第一稳压管DZ1的负端与微控制器23脚连接，第八滤波电容C15的另一端、第一稳压管DZ1的正端接地，第二分压电阻R7采用100KΩ/0.125W高精度电阻、第三分压电阻R8采用24KΩ/0.125W高精度电阻、第四滤波电阻R6采用10KΩ/0.125W电阻、第八滤波电容C15采用0.1uF/25V瓷片电容、第一稳压管DZ1采用4.7V/0.5W稳压管，电压采样电路用来采样汽车12V电池电压，其中的第二分压电阻R7、第三分压电阻R8用来对汽车12V电池电压分压、第四滤波电阻R6、第八滤波电容C15用来对分压之后的信号滤波、第一稳压管DZ1用来对分压之后的信号稳压。

如图7所示，电源电路包括第九滤波电容C4、第十滤波电容C5、第十一滤波电容C6、第十二滤波电容C7、第十三滤波电容C8、第二肖特基二极管D5、第二稳压管DZ2、第一电压转换芯片U4，第九滤波电容C4的一端、第十滤波电容C5的一端、第十一滤波电容C6的一端、第一电压转换芯片U4第3脚连接接5V电源，第九滤波电容C4的另一端、第十滤波电容C5的另一端、第十一滤波电容C6的另一端接地，第十二滤波电容C7的一端、第十三滤波电容C8的一端、第二稳压管DZ2的一端、第二肖特基二极管D5的负端、第一电压转换芯片U4第1脚连接12V电源，第十二滤波电容C7的另一端、第十三滤波电容C8的另一端、第二稳压管DZ2的另一端、第一电压转换芯片U4第2脚、第一电压转换芯片U4第4脚接地，第二肖特基二极管D5的正端接汽车12V电池正极，第九滤波电容C4采用0.1uF/25V瓷片电容、第十滤波电容C5采用10uF/16V电解电容、第十一滤波电容C6采用0.1uF/25V瓷片电容、第十二滤波电容C7采用1000uF/35V电解电容、第十三滤波电容C8采用0.1uF/50V瓷片电容、第二肖特基二极管D5采用FAIRCHILD公司的MBRP3045N肖特基二极管、第二稳压管DZ2采用18V/1W稳压管、第一电压转换芯片U4采用Infineon公司的TLE4264G芯片，电源电路为系统提供12V和5V电源，其中的第九滤波电容C4、第十滤波电容C5、第十一滤波电容C6对5V电源进行滤波，第十二滤波电容C7、第十三滤波电容C8用来对12V电源滤波、第二肖特基二极管D5用来防反接、第二稳压管DZ2用来稳压12V电源、第一电压转换芯片U4用来产生5V电源。

如图8所示，位置传感电路包括第一霍尔滤波电阻R20、第二霍尔滤波电阻R21、第一霍尔滤波电容C17、第二霍尔滤波电容C18、第十四滤波电容C14、第一施密特触发芯片U3，第一霍尔滤波电阻R20的一端连接一个电机霍尔信号，第一霍尔滤波电阻R20的另一端、第一霍尔滤波电容C17的一端与第一施密特触发芯片U3第1脚连接，第一霍尔滤波电容C17的另一端接地，第二霍尔滤波电阻R21的一端连接另一个电机霍尔信号，第二霍尔滤波电阻R21的另一端、第二霍尔滤波电容C18的一端与第一施密特触发芯片U3第3脚连接，第二霍尔滤波电容C18的另一端接地，第十四滤波电容C14的一端、第一施密特触发芯片U3第14脚接5V电源，第十四滤波电容C14的另一端接地，第一施密特触发芯片U3第2脚接第一施密特触发芯片U3第13脚，第一施密特触发芯片U3第4脚接第一施密特触发芯片U3第11脚，第一施密特触发芯片U3第12脚、微控制器32脚与微控制器4脚连接，第一施密特触发芯片U3第10脚、微控制器31脚与微控制器5脚连接，第一施密特触发芯片U3第7脚接地，第一霍尔滤波电阻R20采用100Ω/0.125W电阻、第二霍尔滤波电阻R21采用100Ω/0.125W电阻、第一霍尔滤波电容C17采用0.0047uF/25V瓷片电容、第二霍尔滤波电容C18采用0.0047uF/25V瓷片电容、第十四滤波电容C14采用0.1uF/16V瓷片电容、第一施密特触发芯片U3采用74HC 14D施密特触发器芯片，位置传感电路用来对霍尔信号进行滤波及整形，其中的第一霍尔滤波电阻R20、第一霍尔滤波电容C17用来对一个电机霍尔信号RC滤波、第二霍尔滤波电阻R21、第二霍尔滤波电容C18用来对另一个电机霍尔信号RC滤波，第十四滤波电容C14用来对施密特触发芯片的电源滤波，第一施密特触发芯片U3用来对两个电机霍尔信号进行施密特触发。

如图9所示，按键电路包括第一按键滤波电阻R23、第二按键滤波电阻R24、第三按键滤波电阻R25、第一按键滤波电容C10、第二按键滤波电容C11、第三按键滤波电容C20、第一按键UP、第二按键DOWN、第三按键LOCK，第一按键滤波电阻R23的一端接第一按键UP的一端，第一按键滤波电阻R23的另一端、第一按键滤波电容C10的一端与微控制器18脚连接，第一按键滤波电容C10的另一端接地，第一按键UP的另一端接地，第二按键滤波电阻R24的一端接第二按键DOWN的一端，第二按键滤波电阻R24的另一端、第二按键滤波电容C11的一端与微控制器19脚连接，第二按键滤波电容C11的另一端接地，第二按键DOWN的另一端接地，第三按键滤波电阻R25的一端接第三按键LOCK的一端，第三按键滤波电阻R25的另一端、第三按键滤波电容C20的一端与微控制器20脚连接，第三按键滤波电容C20的另一端接地，第三按键LOCK的另一端接地，第一按键滤波电阻R23采用10KΩ/0.125W电阻、第二按键滤波电阻R24采用10KΩ/0.125W电阻、第三按键滤波电阻R25采用10KΩ/0.125W电阻、第一按键滤波电容C10采用0.01uF/16V瓷片电容、第二按键滤波电容C11采用0.01uF/16V瓷片电容、第三按键滤波电容C20采用0.01uF/16V瓷片电容、第一按键UP外部接入、第二按键DOWN外部接入、第三按键LOCK外部接入，按键电路用来向微控制器送控制指令，其中的第一按键滤波电阻R23、第一按键滤波电容C10用来对第一按键UP的信号滤波、第二按键滤波电阻R24、第二按键滤波电容C11用来对第二按键DOWN的信号滤波、第三按键滤波电阻R25、第三按键滤波电容C20用来对第三按键LOCK的信号滤波、第一按键UP、第二按键DOWN、第三按键LOCK向微控制器提供按键信号。

如图10所示，状态指示电路包括第五限流电阻R4、第一指示灯LED1、第二指示灯LED2，第五限流电阻R4的一端接地，第五限流电阻R4的另一端、第一指示灯LED1的负端与第二指示灯LED2的负端连接，第一指示灯LED 1的正端与微控制器27脚连接，第二指示灯LED2的正端与微控制器28脚连接，第五限流电阻R4采用470Ω/0.125W电阻、第一指示灯LED1为插件LED灯、第二指示灯LED2为插件LED灯，状态指示电路用来指示系统状态，其中的第五限流电阻R4用来对第一指示灯LED1、第二指示灯LED2的电流进行限流。

如图11所示，调试接口电路包括第三上拉电阻R3、第十五滤波电容C9、第一调试接插件BDMIN，第三上拉电阻R3的一端接5V电源，第三上拉电阻R3的另一端、第十五滤波电容C9的一端、第一调试接插件BDMIN第4脚与微控制器3脚连接，第十五滤波电容C9的另一端接地，第一调试接插件BDMIN第1脚与微控制器36脚连接，第一调试接插件BDMIN第2脚接地，第一调试接插件BDMIN第6脚接5V电源，第三上拉电阻R3采用10KΩ/0.125W电阻、第十五滤波电容C9采用0.1uF/16V瓷片电容、第一调试接插件BDMIN采用2.54mm间距8芯双排接插件，调试接口电路用来对系统进行调试。

如图12所示，数据存储电路包括第四上拉电阻R9、非易失性存储器U5，第四上拉电阻R9的一端接5V电源，第四上拉电阻R9的另一端、非易失性存储器U5第1脚与微控制器12脚连接，非易失性存储器U5第2脚与微控制器13脚连接，非易失性存储器U5第3脚、第4脚接地，非易失性存储器U5第5脚与微控制器14脚连接，非易失性存储器U5第6脚与微控制器15脚连接，非易失性存储器U5第7脚、第8脚接5V电源，第四上拉电阻R9采用10KΩ/0.125W电阻、非易失性存储器U5采用Ramtron公司的FM25C160非易失性存储器芯片，数据存储电路用来存储非易失性数据，其中的第四上拉电阻R9用来防止系统上电时刻对非易失性存储器U5的误操作。

本发明的工作过程为：传动机构配合电动天窗防夹电路，构成了整个电动天窗防夹系统，在防夹功能正常工作前，首先对电动天窗防夹电路和传动机构进行匹配，匹配得到的参数存储于数据存储电路中的非易失性存储器中；正常使用时，用户操作按键后，产生的打开、关闭或停止信号通过按键电路滤波或LIN驱动电路传输后，输入到微控制器中，微控制器根据具体的用户操作，从数据存储电路中的非易失性存储器中载入参数，通过电机驱动电路驱动电机进入不同的运行状态，然后微控制器通过位置传感电路获取电机位置信息、通过信号采样电路中的电流采样电路、温度采样电路和电压采样电路获取电机运行参数及环境参数，结合软件算法进行防夹判断，根据不同的判断结果，通过电机驱动电路驱动电机进入相应的运行状态，电机停止后，微控制器将更新后的参数存储于数据存储电路中的非易失性存储器中，最后电动天窗防夹电路等待新的用户按键操作。电源电路为各个模块提供电源，调试接口电路用于对电动天窗防夹电路进行在线调试和程序写入。

Claims (1)

1.电动天窗防夹电路，包括微控制器、电机驱动电路、LIN驱动电路、信号采样电路、电源电路、位置传感电路、按键电路、状态指示电路、调试接口电路和数据存储电路，其特征在于：

电机驱动电路与微控制器的控制端信号连接，LIN驱动电路与微控制器串行通讯端口信号连接，信号采样电路与微控制器模拟数字采样端口信号连接，位置传感电路与微控制器位置I/O口信号连接，存储电路与微控制器存储I/O口信号连接；

所述的微控制器采用Freescale公司的型号为S9S08AW16CFGE的芯片；

所述的电机驱动电路包括第一电机端电压极性切换电路、第二电机端电压极性切换电路和电机导通截止电路；

所述的第一电机端电压极性切换电路包括第一限流电阻R1，第一三极管Q1，第一二极管D2和第一继电器；第一限流电阻R1一端与微控制器37脚连接，另一端与第一三极管Q1基极连接，第一三极管Q1集电极、第一二极管D2的正端与第一继电器的5脚连接，第一二极管D2的负端、第一继电器的4脚与12V电源连接，第一三极管Q1发射极接地，第一继电器1脚与电机正极连接，第一继电器3脚与12V电源连接；

所述的第二电机端电压极性切换电路包括第二限流电阻R2，第二三极管Q2，第二二极管D3和第二继电器；第二限流电阻R2一端与微控制器38脚连接，另一端与第二三极管Q2基极连接，第二三极管Q2集电极、第二二极管D3的正端与第二继电器的5脚连接，第二二极管D3的负端、第二继电器的4脚与12V电源连接，第二三极管Q2发射极接地，第二继电器1脚与电机正极连接，第二继电器3脚与12V电源连接；

所述的电机导通截止电路包括第一上拉电阻R10、第二上拉电阻R12、第三限流电阻R11、第一滤波电阻R13、第一采样电阻R14、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第五三极管Q5、第一肖特基二极管D4、MOS管Q6、第一滤波电容C16；第一上拉电阻R10一端接5V电源，第一上拉电阻R10另一端、第三限流电阻R11一端与微控制器6脚连接，第三限流电阻R11另一端与第三三极管Q3的基极连接，第三三极管Q3的集电极、第四三极管Q4的基极、第五三极管Q5的基极与第二上拉电阻R12一端连接，第二上拉电阻R12另一端、第四三极管Q4的集电极与12V电源连接，第三三极管Q3的发射极、第五三极管Q5的发射极接地，第四三极管Q4的发射极、第五三极管Q5集电极与MOS管Q6栅极连接，MOS管Q6漏极、第一继电器2脚、第一继电器2脚与第一肖特基二极管D4正端连接，第一肖特基二极管D4负端与12V电源连接，MOS管Q6源极、第一采样电阻R14的一端与第一滤波电阻R13一端连接，第一采样电阻R14的另一端接地，第一滤波电阻R13另一端、第一滤波电容C16正极与信号采样电路连接，第一滤波电容C16负极接地；

所述的LIN驱动电路包括第二滤波电容C1、第三滤波电容C2、第四滤波电容C3、第四限流电阻R5和LIN总线物理层芯片TH8062，第二滤波电容C1的一端、第三滤波电容C2、第四限流电阻R5一端、LIN总线物理层芯片1脚与12V电源连接，LIN总线物理层芯片7脚与微控制器21脚连接，第二滤波电容C1的另一端和第三滤波电容C2另一端并联接地，第四限流电阻R5另一端与LIN总线物理层芯片2脚连接，第四滤波电容C3的一端与LIN总线物理层芯片4脚连接，第四滤波电容C3的另一端接地；

所述的信号采样电路包括电流采样电路、温度采样电路和电压采样电路；

所述的电流采样电路包括第一放大系数匹配电阻R19、第二放大系数匹配电阻R18、第二滤波电阻R22、第五滤波电容C13、第六滤波电容C12、放大器芯片LM2904，第一放大系数匹配电阻R19的一端接地，第一放大系数匹配电阻R19的另一端、第二放大系数匹配电阻R18的一端与放大器芯片6脚连接，第二放大系数匹配电阻R18的另一端、第二滤波电阻R22的一端与放大器芯片7脚连接，第二滤波电阻R22的另一端、第五滤波电容C13的一端与微控制器24脚连接，第五滤波电容C13的另一端接地，第六滤波电容C12的一端与放大器芯片5脚连接，第六滤波电容C12的另一端接地；

所述的温度采样电路包括第一温度传感电阻NTC、第一分压电阻R16、第三滤波电阻R15、第七滤波电容C19，第一温度传感电阻NTC的一端接5V电源，第一温度传感电阻NTC的另一端、第一分压电阻R16的一端与第三滤波电阻R15的一端连接，第一分压电阻R16的另一端接地，第三滤波电阻R15的另一端、第七滤波电容C19的一端与微控制器25脚连接，第七滤波电容C19的另一端接地；

所述的电压采样电路包括第二分压电阻R7、第三分压电阻R8、第四滤波电阻R6、第八滤波电容C15、第一稳压管DZ1，第二分压电阻R7的一端接12V电源，第二分压电阻R7的另一端、第三分压电阻R8的一端与第四滤波电阻R6的一端连接，第三分压电阻R8的另一端接地，第四滤波电阻R6的另一端、第八滤波电容C15的一端、第一稳压管DZ1的负端与微控制器23脚连接，第八滤波电容C15的另一端、第一稳压管DZ1的正端接地；

所述的电源电路包括第九滤波电容C4、第十滤波电容C5、第十一滤波电容C6、第十二滤波电容C7、第十三滤波电容C8、第二肖特基二极管D5、第二稳压管DZ2、第一电压转换芯片U4，第九滤波电容C4的一端、第十滤波电容C5的一端、第十一滤波电容C6的一端、第一电压转换芯片U4第3脚连接接5V电源，第九滤波电容C4的另一端、第十滤波电容C5的另一端、第十一滤波电容C6的另一端接地，第十二滤波电容C7的一端、第十三滤波电容C8的一端、第二稳压管DZ2的一端、第二肖特基二极管D5的负端、第一电压转换芯片U4第1脚连接12V电源，第十二滤波电容C7的另一端、第十三滤波电容C8的另一端、第二稳压管DZ2的另一端、第一电压转换芯片U4第2脚、第一电压转换芯片U4第4脚接地，第二肖特基二极管D5的正端接汽车12V电池正极；

所述的位置传感电路包括第一霍尔滤波电阻R20、第二霍尔滤波电阻R21、第一霍尔滤波电容C17、第二霍尔滤波电容C18、第十四滤波电容C14、第一施密特触发芯片U3，第一霍尔滤波电阻R20的一端连接一个电机霍尔信号，第一霍尔滤波电阻R20的另一端、第一霍尔滤波电容C17的一端与第一施密特触发芯片U3第1脚连接，第一霍尔滤波电容C17的另一端接地，第二霍尔滤波电阻R21的一端连接另一个电机霍尔信号，第二霍尔滤波电阻R21的另一端、第二霍尔滤波电容C18的一端与第一施密特触发芯片U3第3脚连接，第二霍尔滤波电容C18的另一端接地，第十四滤波电容C14的一端、第一施密特触发芯片U3第14脚接5V电源，第十四滤波电容C14的另一端接地，第一施密特触发芯片U3第2脚接第一施密特触发芯片U3第13脚，第一施密特触发芯片U3第4脚接第一施密特触发芯片U3第11脚，第一施密特触发芯片U3第12脚、微控制器32脚与微控制器4脚连接，第一施密特触发芯片U3第10脚、微控制器31脚与微控制器5脚连接，第一施密特触发芯片U3第7脚接地；

所述的按键电路包括第一按键滤波电阻R23、第二按键滤波电阻R24、第三按键滤波电阻R25、第一按键滤波电容C10、第二按键滤波电容C11、第三按键滤波电容C20、第一按键UP、第二按键DOWN、第三按键LOCK，第一按键滤波电阻R23的一端接第一按键UP的一端，第一按键滤波电阻R23的另一端、第一按键滤波电容C10的一端与微控制器18脚连接，第一按键滤波电容C10的另一端接地，第一按键UP的另一端接地，第二按键滤波电阻R24的一端接第二按键DOWN的一端，第二按键滤波电阻R24的另一端、第二按键滤波电容C11的一端与微控制器19脚连接，第二按键滤波电容C11的另一端接地，第二按键DOWN的另一端接地，第三按键滤波电阻R25的一端接第三按键LOCK的一端，第三按键滤波电阻R25的另一端、第三按键滤波电容C20的一端与微控制器20脚连接，第三按键滤波电容C20的另一端接地，第三按键LOCK的另一端接地；

所述的状态指示电路包括第五限流电阻R4、第一指示灯LED1、第二指示灯LED2，第五限流电阻R4的一端接地，第五限流电阻R4的另一端、第一指示灯LED1的负端与第二指示灯LED2的负端连接，第一指示灯LED1的正端与微控制器27脚连接，第二指示灯LED2的正端与微控制器28脚连接；

所述的调试接口电路包括第三上拉电阻R3、第十五滤波电容C9、第一调试接插件BDMIN，第三上拉电阻R3的一端接5V电源，第三上拉电阻R3的另一端、第十五滤波电容C9的一端、第一调试接插件BDMIN第4脚与微控制器3脚连接，第十五滤波电容C9的另一端接地，第一调试接插件BDMIN第1脚与微控制器36脚连接，第一调试接插件BDMIN第2脚接地，第一调试接插件BDMIN第6脚接5V电源；

所述的数据存储电路包括第四上拉电阻R9、非易失性存储器U5，第四上拉电阻R9的一端接5V电源，第四上拉电阻R9的另一端、非易失性存储器U5第1脚与微控制器12脚连接，非易失性存储器U5第2脚与微控制器13脚连接，非易失性存储器U5第3脚、第4脚接地，非易失性存储器U5第5脚与微控制器14脚连接，非易失性存储器U5第6脚与微控制器15脚连接，非易失性存储器U5第7脚、第8脚接5V电源。

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