CN102381238A - 一种基于can数据传输的汽车照明安全控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统及控制方法，所述控制系统包括主控制系统、CAN总线、用于检测电源导线的导线状态检测器、通过CAN总线与主控制系统连接的节点照明控制系统、与节点照明控制系统连接的温度探测器。它能实时检测汽车照明线路的磨损情况以及关键部位的温度情况，能检测汽车照明元件的状态，对损坏的照明元件进行提示，并进行替代；减少了汽车在行驶中的不安全隐患，提高了汽车照明的安全性。

Description

一种基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统及控制方法。 

背景技术

CAN(ControllerAreaNetwork)数据总线是一种适用于汽车环境的汽车局域网。它属于多路传输系统中的一种，由德国博世(Bosch)公司在20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制单元与测试仪器之间的数据交换而应用开发的一种串行通信协议。由于它具有全分布式多机系统、多种通信、传输可靠性高、安全性强、无网络瘫痪、易扩展和易实现等特点，被汽车广泛应用。动力CAN数据传输系统和舒适CAN数据传输系统是两套已经应用的系统。然而，在汽车照明中，CAN数据传输却还没有实际应用。 

汽车照明线束较多，为了规范捆扎在一起，而气温高、雨水多、汽车散热难、发动机引擎盖内的温度高，使汽车内部线路长期磨损，一旦遇到漏油、线路磨损短路、漏电等情况或打出火花时，汽车上的汽油、橡胶管、塑料仪表台、塑料脚垫、真皮座椅、针织面料等会燃烧起火，蔓延快，往往难以扑救。有时相近的车辆都会被引燃，损失惨重。 

同时，汽车在行驶过程中若指示灯损坏，会出现汽车碰撞等不安全隐患。比如，汽车在转弯时，无论是前或后转向灯损坏，都难以向临近的汽车驾驶员表明转向要求；在夜间行驶时，如果示宽灯损坏，也难以向临近的汽车驾驶员表明；在行驶过程中，如果汽车刹车灯损坏，就很容易出现追尾等交通事故。现有的汽车照明安全控制系统没有相应的应急处理措施，只有将汽车修理后才能重新使用。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统及控制方法，它能实时检测汽车照明线路的磨损情况以及关键部位的温度情况，能检测汽车照明元件的状态，对损坏的照明元件进行提示，并进行替代；减少汽车在行驶中的不安全隐患，提高汽车照明的安全性。 

本发明所述的种基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统，包括主控制系统、CAN总线、用于检测电源导线的导线状态检测器、通过CAN总线与主控制系统连接的节点照明控制系统、与节点照明控制系统连接的温度探测器。 

所述主控制系统包括主微处理器、操纵杆和按键、接口电路、LCD显示屏和主CAN接口电路；操纵杆和按键通过接口电路与主微处理器连接，将不同的位置状态转换后送入主微处理器分析；主微处理器通过主CAN接口电路与CAN总线连接，向节点照明控制系统发送命令，并接收节点照明控制系统的反馈信息；导线状态检测器与主微处理器连接，用于检测电源导线的数据指标，产生相应指标偏离的提示信号；主微处理器连接LCD显示屏，将提示信息显示在LCD显示屏上。 

所述节点照明控制系统包括节点微处理器、驱动电路、照明元件、电流检测电路、节点CAN接口电路、可扩展驱动和可扩展接口；节点微处理器通过节点CAN接口电路与CAN总线连接，接收主控制系统的命令，并将反馈信息发送给主控制系统；节点微处理器与驱动电路连接，驱动电路与照明元件连接，照明元件与电流检测电路连接，电流检测电路与节点微处理器连接，按照命令对照明元件的电流参数进行检测，形成照明元件状态的反馈信息，并通过驱动电路驱动另外的照明元件，对有损坏的照明元件进行替代；节点微处理器通过可扩展驱动和可扩展接口连接温度探测器，用于检测关键部件的温度，形成温度的反馈信息。可扩展接口还可进行其他功能扩充，比如增加胎压监测与提示、门状态监测与提示、雨刮堵塞提示与保护、防盗锁控制、GPRS监控以及连锁控制等。 

进一步，所述主CAN接口电路和节点CAN接口电路均由CAN控制器和CAN收发器组成，主微处理器、节点微处理器与CAN控制器连接，CAN控制器与CAN收发器连接，CAN收发器与CAN总线连接，用于接收和发送数据信息。 

进一步，所述导线状态检测器由闭环电流传感器、放大电路和确认按钮电路组成；所述闭环电流传感器与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与主控制系统的主微处理器连接，确认按钮电路一端接地，另一端与主控制系统的主微处理器连接。 

进一步，所述驱动电路为两极放大电路D3、D4，用于驱动照明元件；所述电流检测电路由闭环电流传感器和放大电路组成；所述闭环电流传感器与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端OUT与节点微处理器连接，通过电流检测照明元件状态。 

进一步，所述温度探测器由测温传感器、桥式电阻和放大器组成；测温传感器与桥式电路连接，桥式电路与放大器的输入端连接，放大器的输出端通过可扩展接口与节点照明控制系统的节点微处理器连接。 

进一步，为了能更容易的让异常信息引起驾驶员的注意，所述主控制系统内设有语音处理器和喇叭，所述语音处理器与主微处理器和喇叭连接，将相关提示信息通过语音播放。 

进一步，所述节点照明控制系统有四个，为汽车左前照明控制系统、汽车右前照明控制系统、汽车左后照明控制系统、汽车右后照明控制系统，分别用于检测汽车相应功能部位的状态；所述汽车右前照明控制系统中的节点微处理器通过可扩展驱动和可扩展接口连接温度探测器。 

本发明所述的基于CAN数据传输的汽车照明安全控制方法，包括： 

1）当打开操纵杆和按键中断，主控制系统实时采集导线电流状态，并作判断；如果导线中的电流过大，主控制器就控制LCD显示屏和喇叭提示线路异常；

2）主控制系统实时向节点照明控制系统发送命令检测关键部件温度，节点照明控制系统控制温度探测器检测温度，并将相应温度信息反馈给主控制系统；如果超温，主控制器就控制LCD显示屏和喇叭提示温度异常；

3）当操纵杆和按键动作，接口电路将位置状态转换送入主微处理器分析，形成命令信息，并发送给节点微处理器；节点微处理器接到命令后，按要求驱动照明元件，检测照明元件状态，并将检测的参数送回节点微处理器；节点微处理器分析后，形成照明元件状态的反馈信息送回给主微处理器；若照明元件有损坏，则通过LCD显示屏和喇叭提示，并作如下处理：

A）若损坏的是转向灯，则节点微处理器驱动示宽灯工作，用示宽灯替代转向灯工作；

B）若损坏的是刹车灯，则节点微处理器驱动倒车灯工作，用倒车灯替代刹车灯工作；

C）若损坏的是示宽灯，在未出现转向要求时，则节点微处理器驱动转向灯工作，用转向灯替代示宽灯工作；

D）若损坏的是倒车灯，在没有踩刹车时，则节点微处理器驱动刹车灯工作，用刹车灯替代倒车灯工作。

本发明以CAN总线方式完成了对汽车照明安全的控制，采用数据命令的传递，实现了照明控制线束的最小化。通过对用于汽车照明系统的电源导线电流和汽车关键部件比如发动机引擎盖内的温度进行实时检测，当出现异常情况时通过LCD显示屏和语音给予提示，减少了汽车的自燃；通过对汽车照明元件的状态进行检测，对损坏的照明元件进行提示，并进行替代；减少了汽车在行驶中的不安全隐患，提高了汽车照明的安全性。 

附图说明

图1为本发明的结构框图。 

图2为主CAN接口电路和节点CAN接口电路图。 

图3为导线状态检测器的电路图。 

图4为驱动电路图。 

图5为电流检测电路图。 

图6为温度探测器的电路图。 

图7为本发明对电源导线状态和关键部件温度检测的主流程图。 

图8为本发明实时检测的流程图。 

图9为本发明主控制系统的流程图。 

图10为本发明节点照明控制系统的流程图。 

图11为节点微处理器对损坏的照明元件进行替代的流程图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明本发明作进一步说明。 

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示的基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统，包括主控制系统1、CAN总线2、连接在CAN总线2中的终端器4、用于检测电源导线的导线状态检测器5、通过CAN总线与主控制系统1连接的节点照明控制系统3、与节点照明控制系统3连接的温度探测器6、给系统及照明元件供电的电源导线7。 

主控制系统1包括主微处理器11（型号S3C2410X—SPI）、操纵杆和按键12、接口电路13、LCD显示屏14、语音处理器16、喇叭17和主CAN接口电路15；操纵杆和按键12通过接口电路13与主微处理器11连接，将不同的位置状态转换后送入主微处理器11分析；主微处理器11通过主CAN接口电路15与CAN总线2连接，向节点照明控制系统3发送命令，并接收节点照明控制系统3的反馈信息；导线状态检测器5与主微处理器11连接，用于检测电源导线7的数据指标，产生相应指标偏离的提示信号；主微处理器11连接LCD显示屏14，将相关提示信息显示在LCD显示屏上；语音处理器16与主微处理器11和喇叭17连接，将相关提示信息通过语音播放。 

节点照明控制系统3有四个，为汽车左前照明控制系统、汽车右前照明控制系统、汽车左后照明控制系统、汽车右后照明控制系统，分别用于检测汽车相应功能部分的状态，转换成反馈信息。它们均包括节点微处理器31（型号S3C2410X—SPI）、驱动电路32、照明元件33、电流检测电路34、节点CAN接口电路35、可扩展驱动36和可扩展接口37；节点微处理器31通过节点CAN接口电路35与CAN总线2连接，接收主控制系统1的命令，并将反馈信息发送给主控制系统1；节点微处理器31与驱动电路32连接，驱动电路32与照明元件33连接，照明元件33与电流检测电路34连接，电流检测电路34与节点微处理器31连接，按主控制系统1的命令进行电流参数检测，并将检测结果传回节点微处理器31分析，形成照明元件状态的反馈信息，并对有损坏的照明元件进行自动替代。汽车右前照明控制系统中的节点微处理器31通过可扩展驱动36和可扩展接口37连接温度探测器6，用于检测关键部件的温度，形成温度的反馈信息。 

主CAN接口电路15和节点CAN接口电路35均由CAN控制器MCP2510和CAN收发器TJA1050组成，主微处理器11、节点微处理器31与CAN控制器连接，CAN控制器与CAN收发器连接，CAN收发器与CAN总线2连接，用于接收和发送数据信息。 

导线状态检测器5由闭环电流传感器、三级放大电路和确认按钮电路组成；闭环电流传感器与三级放大电路的输入端连接，三级放大电路的输出端OUT1与主微处理器11连接，确认按钮电路一端接地，另一端OUT2与主微处理器11连接；用于检测电源导线的数据指标；当电流流过一根穿过闭环电流传感器环内的电源导线时，在电源导线周围产生磁场，磁场的大小与流过电源导线的电流大小成正比，形成微弱的感应电动势，通过三级放大与平滑处理，在“OUT1”端获得较线性的电压值，通过主微处理器11（型号S3C2410X--SPI）的A/D转换，获得电流值的检测数据，供主微处理器11分析。“确认按钮”在新车照明系统安装完成时开启示宽灯后，按一次“确认按钮”，将从OUT2端输出一个低电平信号，主微处理器收到这一信号后，将自动记录下此数据，作为安全数据指标，并按相应的功率曲线自动建立各种照明原件的指标，一旦出现指标偏离，将根据指标偏离程度产生异常提示信号；通过LCD显示屏显示和喇叭语音播放。 

驱动电路32为两极放大电路D3、D4，用于驱动照明元件。受节点微处理器31（型号S3C2410X--SPI）控制，通过软件编程控制输出，采用放大电路截止与深饱和的工作方式。当D3处于截止时，D4也将处于截止状态，此时，照明元件33处于灭的状态，当D3处于饱和状态时，D4将形成深饱和工作状态，此时照明元件33处于的亮状态。照明元件33的亮灭受节点微处理器31控制。 

电流检测电路34由闭环电流传感器和三级放大电路组成；闭环电流传感器与三级放大电路的输入端连接，三级放大电路的输出端OUT与节点微处理器连接，通过电流检测照明元件状态。当流过照明元件的电流再流入一根穿过闭环电流传感器环内的导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流大小成正比，形成微弱的感应电动势，通过三级放大与平滑处理，在“OUT”端获得较线性的电压值，通过节点微处理器31（型号S3C2410X--SPI）的A/D转换，获得电流值的检测数据，供节点微处理器31分析。 

温度探测器6由测温传感器即铂电阻PT100、桥式电阻和放大器组成；测温传感器与桥式电路连接，桥式电路与放大器的输入端连接，放大器的输出端ADOUT通过可扩展接口37与节点照明控制系统3的节点微处理器31连接。 

如图7、图8、图9、图10、图11所示，其工作流程如下： 

系统初始化，CAN初始化，设定相关参数，系统自检，建立系统时间分配表、打开操纵杆和按键中断后，主控制系统1采集导线电流状态及关键部件的温度。导线状态检测器5实时向主控制系统1提供电源导线运行的功率数据，一旦出现数据指标偏高即电流过大，将根据指标的偏离程度通过LCD显示屏和喇叭产生不同程度的线路异常提示信号。如：导线存在磨损、导线出现短路等。主控制系统1实时向节点照明控制系统3发送命令检测关键部件温度，节点照明控制系统3控制温度探测器6检测温度，温度探测器6实时对关键部件如发动机引擎盖内的温度进行检测，一旦发现异常即超温，则通过节点照明控制系统3、CAN总线2传入主控制系统1中，并通过LCD显示屏14和喇叭17产生温度异常提示信息，让驾驶员引起高度重视和采取相应措施等。

驾驶员操作操纵杆和按键12动作，通过接口电路13将位置状态比如应急、转弯等转换成电信号送入主微处理器11分析，形成符合J1939标准的数据格式，该数据通过主CAN接口电路15形成数据链路层结构，通过符合ISO11898标准的物理层向各节点照明控制系统发送信息；采用时分复用技术的通信模式（这就允许在总线上的任一设备有同等的机会取得总线的控制权来向外发送信息。如果在同一时刻有两个以上的设备欲发送信息，就会发生数据冲突，CAN总线能够实时地检测这些冲突情况并作出相应的仲裁而不会破坏待传之信息）；节点微处理器31接到命令后，按要求驱动照明元件33，检测照明元件状态，并将检测的反映照明元件状态的电流参数送回节点微处理器31；节点微处理器31分析后，形成反馈信息送回给主微处理器11；若照明元件33有损坏，则通过LCD显示屏14和喇叭17提示；同时节点微处理器31对相应的损坏元件进行替代： 

若损坏的是转向灯，则节点微处理器驱动示宽灯工作，用示宽灯替代转向灯工作；

若损坏的是刹车灯，则节点微处理器驱动倒车灯工作，用倒车灯替代刹车灯工作；

若损坏的是示宽灯，在未出现转向要求时，则节点微处理器驱动转向灯工作，用转向灯替代示宽灯工作；

若损坏的是倒车灯，在没有踩刹车时，则节点微处理器驱动刹车灯工作，用刹车灯替代倒车灯工作。

比如，汽车左前转向灯损坏，则会在LCD显示屏上显示“左前方转向灯损坏”字样并通过喇叭播放；同时，节点微处理器通过逻辑与优先权分析，自动用汽车左前方的示宽灯代替转向灯工作。 

Claims (8)

1.一种基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统，其特征是：包括主控制系统（1）、CAN总线（2）、用于检测电源导线的导线状态检测器（5）、通过CAN总线与主控制系统连接的节点照明控制系统（3）、与节点照明控制系统连接的温度探测器（6）；

所述主控制系统（1）包括主微处理器（11）、操纵杆和按键（12）、接口电路（13）、显示屏和主CAN接口电路（15）；操纵杆和按键通过接口电路与主微处理器连接，将不同的位置状态转换后送入主微处理器分析；主微处理器通过主CAN接口电路与CAN总线连接，向节点照明控制系统发送命令，并接收节点照明控制系统的反馈信息；导线状态检测器（5）与主微处理器连接，用于检测电源导线的数据指标，产生相应指标偏离的提示信号；主微处理器连接显示屏，将提示信息显示在显示屏上； 

所述节点照明控制系统（3）包括节点微处理器（31）、驱动电路（32）、照明元件（33）、电流检测电路（34）、节点CAN接口电路（35）、可扩展驱动（36）和可扩展接口（37）；节点微处理器通过节点CAN接口电路与CAN总线连接，接收主控制系统的命令，并将反馈信息发送给主控制系统；节点微处理器与驱动电路连接，驱动电路与照明元件连接，照明元件与电流检测电路连接，电流检测电路与节点微处理器连接，按照命令对照明元件的电流参数进行检测，形成照明元件状态的反馈信息，并通过驱动电路驱动另外的照明元件，对有损坏的照明元件进行替代；节点微处理器通过可扩展驱动和可扩展接口连接温度探测器（6），用于检测关键部件的温度，形成温度的反馈信息。

2.根据权利要求1所述的基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统，其特征是：所述主CAN接口电路（15）和节点CAN接口电路（35）均由CAN控制器和CAN收发器组成，主微处理器（11）、节点微处理器（31）与CAN控制器连接，CAN控制器与CAN收发器连接，CAN收发器与CAN总线（2）连接，用于接收和发送数据信息。

3.根据权利要求2所述的基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统，其特征是：所述导线状态检测器（5）由闭环电流传感器、放大电路和确认按钮电路组成；所述闭环电流传感器与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端与主控制系统的主微处理器（11）连接，确认按钮电路一端接地，另一端与主控制系统的主微处理器连接。

4.根据权利要求3所述的基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统，其特征是：所述驱动电路（32）为两极放大电路（D3、D4），用于驱动照明元件（33）；所述电流检测电路（34）由闭环电流传感器和放大电路组成；所述闭环电流传感器与放大电路的输入端连接，放大电路的输出端OUT与节点微处理器（31）连接，通过电流检测照明元件状态。

5.根据权利要求4所述的基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统，其特征是：所述温度探测器（6）由测温传感器、桥式电阻和放大器组成；测温传感器与桥式电路连接，桥式电路与放大器的输入端连接，放大器的输出端通过可扩展接口（37）与节点照明控制系统(3)的节点微处理器(31)连接。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统，其特征是：所述主控制系统（1）内设有语音处理器（16）和喇叭（17），所述语音处理器与主微处理器和喇叭连接，将相关提示信息通过语音播放。

7.根据权利要求6所述的基于CAN数据传输的汽车照明安全控制系统，其特征是：所述节点照明控制系统(3)有四个，为汽车左前照明控制系统、汽车右前照明控制系统、汽车左后照明控制系统、汽车右后照明控制系统，分别用于检测汽车相应功能部位的状态；所述汽车右前照明控制系统中的节点微处理器通过可扩展驱动（36）和可扩展接口（37）连接温度探测器（6）。

8.一种基于CAN数据传输的汽车照明安全控制方法，包括：

1）当打开操纵杆和按键中断，主控制系统实时采集导线电流状态，并作判断；如果导线中的电流过大，主控制器就控制显示屏和喇叭提示线路异常；

2）主控制系统实时向节点照明控制系统发送命令检测关键部件温度，节点照明控制系统控制温度探测器检测温度，并将相应温度信息反馈给主控制系统；如果超温，主控制器就控制显示屏和喇叭提示温度异常；

3）当操纵杆和按键动作，接口电路将位置状态转换送入主微处理器分析，形成命令信息，并发送给节点微处理器；节点微处理器接到命令后，按要求驱动照明元件，检测照明元件状态，并将检测的参数送回节点微处理器；节点微处理器分析后，形成照明元件状态的反馈信息送回给主微处理器；若照明元件有损坏，则通过显示屏和喇叭提示，并作如下处理：

A）若损坏的是转向灯，则节点微处理器驱动示宽灯工作，用示宽灯替代转向灯工作；

B）若损坏的是刹车灯，则节点微处理器驱动倒车灯工作，用倒车灯替代刹车灯工作；

C）若损坏的是示宽灯，在未出现转向要求时，则节点微处理器驱动转向灯工作，用转向灯替代示宽灯工作；

D）若损坏的是倒车灯，在没有踩刹车时，则节点微处理器驱动刹车灯工作，用刹车灯替代倒车灯工作。

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