CN102602328A - 基于can现场总线技术的智能车灯控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能车灯控制系统及其方法，尤其是涉及一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统及其方法。一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，包括前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块、后右灯组控制模块以及车前台主控和显示模块；所述前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块、后右灯组控制模块以及车前台主控和显示模块相互串联。因此，本发明具有如下优点：采用基于CAN总线的分布式控制方式，能够按照车灯系统安装分布位置的不同分别进行控制，而车灯的状态信息又可在车辆前台进行集中管理和显示，具有安装便捷、通信布线线束少，控制效率高、安全可靠的优点。

Description

基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种智能车灯控制系统及其方法，尤其是涉及一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统及其方法。

背景技术

近年来，由于车辆车身控制系统日益复杂、车身控制单元数量和种类众多，造成连接各控制单元间的线束量急剧增多、车辆电子部件的集成度降低、车身线束系统原材料的使用和制造成本升高。传统的采用集总控制方式的车灯控制系统已经难以满足现代汽车车身控制系统在控制效率、可靠性、安全性以及集成度方面的要求。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的基于集总控制结构的车灯控制系统控制效率低、可靠性和安全性差，车身线束量大，安装维护复杂的技术问题；提供了一种能够按照车灯系统安装分布位置的不同分别进行控制，而车灯的状态信息又可在车辆前台进行集中管理和显示，安装便捷、通信布线线束少，控制效率高、安全可靠的基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统及其方法。

本发明主要针对现有基于集总控制结构的车灯控制系统控制效率低、可靠性和安全性差，车身线束量大，安装维护复杂的问题；提供了一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，该系统采用基于CAN总线的分布式控制方式，能够按照车灯系统安装分布位置的不同分别进行控制，而车灯的状态信息又可在车辆前台进行集中管理和显示，具有安装便捷、通信布线线束少，控制效率高、安全可靠的优点。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，包括前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块、后右灯组控制模块以及车前台主控和显示模块；所述前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块、后右灯组控制模块以及车前台主控和显示模块相互串联。

在上述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，所述的前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块以及后右灯组控制模块均包括灯组中央控制电路、分别与所述的灯组中央控制电路相连的灯组电源电压稳压电路、灯组驱动电路以及灯组CAN通信接口电路；上述的车前台主控和显示模块包括主控显示中央控制电路、分别与所述的主控显示中央控制电路相连的主控显示电源电压稳压电路、主控显示CAN通信接口电路、RS232上位机接口电路、灯组开关状态检测电路和灯组开关状态显示电路。

在上述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，所述的前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块、后右灯组控制模块、以及车前台主控和显示模块通过各模块的CAN通信接口两量串联。

在上述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，所述灯组电源电压稳压电路3.3V的输出端与灯组中央控制电路和灯组CAN通信接口电路的电源输入端相连，灯组中央控制电路电源输入端的12V端口与灯组驱动电路的电源输入端相连，灯组中央控制电路的CAN通信端口与灯组CAN通信接口电路相连。

在上述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，所述灯组中央控制电路包括主控制器芯片、晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路以及JTAG编程下载电路；所述晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路和JTAG编程下载电路分别与主控制器芯片的各引脚相连。

在上述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，所述灯组驱动电路包括灯组状态显示电路和灯组电流驱动电路以及灯组接口；所述灯组状态显示电路与上述主控制芯片相应接口相连，灯组电流驱动电路输入端与与主控制芯片相应接口相连，输出端与灯组接口相连。

在上述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，所述主控显示电源电压稳压电路3.3V的输出端与主控显示中央控制电路、主控显示CAN通信接口电路以及RS232上位机接口电路、灯组开关状态检测电路和灯组开关状态显示电路的电源输入端相连，主控显示中央控制电路的CAN通信端口与主控显示CAN通信接口电路相连，灯组开关状态检测电路与主控显示中央控制电路的数字信号输入端口相连，主控显示中央控制电路的数字信号输出端口与灯组开关状态显示电路的输入端口相连。

在上述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，所述主控显示中央控制电路包括主控制器芯片、晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路以及JTAG编程下载电路；晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路和JTAG编程下载电路分别与主控制器芯片的各引脚相连。

在上述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，所述灯组开关状态检测电路包括一组拨动开关和一个带锁定装置的按钮；所述灯组开关状态显示电路包括一组发光二极管。

一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，由车前台主控和显示模块通过灯组开关状态检测电路监测驾驶员的打灯行为，并利用主控显示CAN通信接口电路向各灯组控制模块发送控制指令，并将灯组当前的开关状态在面板显示出来；

步骤2，各灯组控制模块通过灯组CAN通信接口电路接收来自车前台主控模块的控制指令，解析得到车上各灯组的控制信息然后实现对各自灯组状态的自动控制。

因此，本发明具有如下优点：采用基于CAN总线的分布式控制方式，能够按照车灯系统安装分布位置的不同分别进行控制，而车灯的状态信息又可在车辆前台进行集中管理和显示，具有安装便捷、通信布线线束少，控制效率高、安全可靠的优点。

附图说明

图1是本发明系统各模块间的线路连接框图。

图2a1是车前台主控和显示模块中主控显示中央控制电路的主控制器芯片。

图2a2是车前台主控和显示模块中主控显示中央控制电路的复位电路图。

图2a3是车前台主控和显示模块中主控显示中央控制电路的JTAG编程下载电路图。

图2a4是车前台主控和显示模块中主控显示中央控制电路的电源指示电路图。

图2a5是车前台主控和显示模块中主控显示中央控制电路的模拟接地与数字接地网络的信号隔离电路。

图2a6是车前台主控和显示模块中主控显示中央控制电路的晶振电路图。

图2a7是车前台主控和显示模块中主控显示中央控制电路的电源去耦电路图。

图2b是车前台主控和显示模块中主控显示电源电压稳压电路图。

图2c是车前台主控和显示模块中主控显示CAN通信接口电路图。

图2d是车前台主控和显示模块中RS232上位机接口电路图。

图2e是车前台主控和显示模块中灯组开关状态检测电路图。

图2f是车前台主控和显示模块中灯组开关状态显示电路图。

图3a1是灯组控制模块中灯组中央控制电路图的主控制器芯片。

图3a2是灯组控制模块中灯组中央控制电路图的复位电路图。

图3a3是灯组控制模块中灯组中央控制电路图的JTAG编程下载电路图。

图3a4是灯组控制模块中灯组中央控制电路图的电源指示电路图。

图3a5是灯组控制模块中灯组中央控制电路图的模拟接地与数字接地网络的信号隔离电路。

图3a6是灯组控制模块中灯组中央控制电路图的晶振电路图。

图3a7是灯组控制模块中灯组中央控制电路图的电源去耦电路图。

图3b是灯组控制模块中灯组电源电压稳压电路。

图3c是灯组控制模块中灯组驱动电路。

图3d是灯组控制模块中灯组CAN通信接口电路。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

参见图1，本发明中的基于CAN现场总线的车灯控制系统主要包括：前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块、后右灯组控制模块以及车前台主控和显示模块；所述前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块、后右灯组控制模块以及车前台主控和显示模块相互串联。

图2a中C8051F040芯片及其周围元件构成车灯前台主控电路, 主控显示中央控制电路包括型号为C8051F040的主控制器芯片、晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路以及JTAG编程下载电路；晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路和JTAG编程下载电路分别与主控制器芯片的各引脚相连。Y1为晶体振荡器经C30和C31与模拟地相连后构成桥式晶振电路，与C8051F040芯片时钟信号引脚（XTAL1，XTAL2）相连为芯片提供外部系统时钟信号。S1为手动复位按钮，与周边的R6、C24、R7及C25元件一起构成系统复位电路，通过R7与C8051F040芯片的复位引脚相连，为芯片提供系统复位信号。手动复位时，按下S1键，低电平信号通过R7传送给芯片复位引脚，系统复位，释放S1键，高电平信号通过R6和R7传送给芯片复位引脚，系统开始正常工作。系统上电时，C24、C25在上电瞬间处于短路状态，低电平信号通过R7传送给芯片复位引脚，系统自动复位，零点几秒后C24、C25充电完成高电平信号通过R7传送给芯片复位引脚，系统开始正常工作。R9为0值电阻，连接数字地与模拟地起到信号隔离的作用。D2为LED电源指示灯，阳极通过R5与+3V电源信号相连，阴极与数字地相连。C15、C16、C34、C17、C18、C35并联构成模拟电源去耦电路，一端与模拟地相连，另一端与C8051F040芯片模拟电源信号引脚（AV+）相连。C8、C9、C10、C12、C13、C14并联构成数字电源去耦电路，一端与数字地相连，另一端与C8051F040芯片数字电源信号引脚（VDD）相连。J4用户提供编程下载接口，与R8和C8051F040芯片的JTAG接口相应引脚相连。图2b中D3、U2与周边电路共同构成电源电路为系统提供直流电源。其中J1为12V直流电源接口，与汽车车内12V电瓶正负极相连。12V直流电源正极通过D4与D3（LM7809）直流电源稳压芯片输入端相连，D3输出直流9V电源信号，9V电源信号通过U2（LM2937）直流电源稳压芯片输出为3.3V电源信号。D5为耐压二极管起电源保护作用防止电瓶正负极反接时烧坏电路板，D4为过流保护二极管同样是起保护电源的作用。C11和C23分别为电源滤波电容，R2为0值阻抗连接数字与12V电瓶接地端起到电源地信号隔离的作用。P1为直流9V电源接口，该接口用于系统调试时连接9V直流稳压源，9V直流电源正极通过过流保护二极管D1与U2输入端相连，C1、C2为电源输入端滤波电容并接在9V电源输出两端，C3为电源输出端滤波电容并接在3.3V电源输出两端。C20、C21并联通过R1并接在3.3V电源输出端构成一组电源去耦电路,提供电源信号（+3V）,C6、C7并联通过R10并接在3.3V电源输出端构成一组电源去耦电路,提供数字电源信号并与C8051F040芯片VDD引脚相连，C4、C5并联通过R11并接在3.3V电源输出端构成一组电源去耦电路，提供模拟电源信号并与C8051F040芯片AV+引脚相连。图2c中U4、J25和J26及其周边元件构成CAN通信接口电路，其中U4为CAN收发器芯片，输入端与C8051F040芯片的CAN通信接口引脚相连，输出端与J25、J26相连。J25和J26为CAN接口。采用两接口有利于总线上各设备的串行连接。R13为匹配阻抗，并接在CAN口两端。图2d中U3和J5及其周边元件构成RS232上位机接口电路，其中U3为RS232通信收发器芯片，其发送输入端（TX）和接收输出端（RX）分别与C8051F040芯片的P4.0口与P4.1口相连，其发送输出端（XRX）和接收输入端（XTX）则分别与J5的2号管脚和3号管脚相连。J5为RS232接口。C28，C29为滤波电容分别并接在U3的1、3管脚和4、5号管脚之间。C11，C32为电源滤波电容并接在U3的VCC（2号管脚）与地之间，C26，C27为滤波电容分别并接在U3的2、6号管脚与地之间。灯组开关状态检测和显示模块端口与C8051F040芯片对应P0、P2和P3口相连，灯组开关状态检测和显示模块电路详见图2e与图2f。

参见图2f，P2口和P1口各引脚分别与发光二极管（DD1- DD9）阳极相连，各发光二极管的阴极接数字地。各发光二极管的作用是指示相应灯组当前的开关状态。参见图2e, P0.0，P0.1，P0.2，P0.3，P0.4，P0.5，P0.7和P3口的各引脚分别通过一拨动开关与数字地相连，拨动开关用于控制相应灯组的开和关。P0.6引脚通过一带有闭锁装置的按钮与数字地相连，该按钮为紧急灯控制按钮。

图3a中，C8051F040芯片及其周围元件构成车灯灯组控制模块电路,包括型号为C8051F040的主控制器芯片、晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路以及JTAG编程下载电路；晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路和JTAG编程下载电路分别与主控制器芯片的各引脚相连。Y1为晶体振荡器经C30和C31与模拟地相连后构成桥式晶振电路，与C8051F040芯片时钟信号引脚（XTAL1，XTAL2）相连为芯片提供外部系统时钟信号。S1为手动复位按钮，与周边的R6、C24、R7及C25元件一起构成系统复位电路，通过R7与C8051F040芯片的复位引脚相连，为芯片提供系统复位信号。手动复位时，按下S1键，低电平信号通过R7传送给芯片复位引脚，系统复位，释放S1键，高电平信号通过R6和R7传送给芯片复位引脚，系统开始正常工作。系统上电时，C24、C25在上电瞬间处于短路状态，低电平信号通过R7传送给芯片复位引脚，系统自动复位，零点几秒后C24、C25充电完成高电平信号通过R7传送给芯片复位引脚，系统开始正常工作。R9为0值电阻，连接数字地与模拟地起到信号隔离的作用。D2为LED电源指示灯，阳极通过R5与+3V电源信号相连，阴极与数字地相连。C15、C16、C34、C17、C18、C35并联构成模拟电源去耦电路，一端与模拟地相连，另一端与C8051F040芯片模拟电源信号引脚（AV+）相连。C8、C9、C10、C12、C13、C14并联构成数字电源去耦电路，一端与数字地相连，另一端与C8051F040芯片数字电源信号引脚（VDD）相连。J4用户提供编程下载接口，与R8和C8051F040芯片的JTAG接口相应引脚相连。图3b中，D3、U2与周边电路共同构成电源电路为系统提供直流电源。其中J1为12V直流电源接口，与汽车车内12V电瓶正负极相连。12V直流电源正极通过D4与D3（LM7809）直流电源稳压芯片输入端相连，D3输出直流9V电源信号，9V电源信号通过U2（LM2937）直流电源稳压芯片输出为3.3V电源信号。D5为耐压二极管起电源保护作用防止电瓶正负极反接时烧坏电路板，D4为过流保护二极管同样是起保护电源的作用。C11和C23分别为电源滤波电容，R2为0值阻抗连接数字与12V电瓶接地端起到电源地信号隔离的作用。P1为直流9V电源接口，该接口用于系统调试时连接9V直流稳压源，9V直流电源正极通过过流保护二极管D1与U2输入端相连，C1、C2为电源输入端滤波电容并接在9V电源输出两端，C3为电源输出端滤波电容并接在3.3V电源输出两端。C20、C21并联通过R1并接在3.3V电源输出端构成一组电源去耦电路,提供电源信号（+3V）,C6、C7并联通过R10并接在3.3V电源输出端构成一组电源去耦电路,提供数字电源信号并与C8051F040芯片VDD引脚相连，C4、C5并联通过R11并接在3.3V电源输出端构成一组电源去耦电路，提供模拟电源信号并与C8051F040芯片AV+引脚相连。图3d中，U4、J25和J26及其周边元件构成CAN通信接口电路，其中U4为CAN收发器芯片，输入端与C8051F040芯片的CAN通信接口引脚相连，输出端与J25、J26相连。J25和J26为CAN接口。采用两接口有利于总线上各设备的串行连接。R13为匹配阻抗，并接在CAN口两端。灯组驱动电路模块端口与C8051F040芯片对应P0、P2和P3口相连，灯组驱动电路详见图3c。

参见图3c，P2口各引脚通过一个发光二极管（DD1- DD8）和一个电阻（RD1- RD8）与3.3V电源信号端相连。P2口各引脚与发光二极管的阴极相连。各发光二极管用于指示灯组的当前开关状态。P0口和P3口各引脚分别通过一个电路驱动芯片（DL1-DL16）与灯组接口J27和J28各端口相连。以P0.0口为例，P0.0与DL1的2号引脚相连，DL1的输出4号引脚与J27接口的1号引脚相连。DL1的1号引脚通过电阻RL1与12V直流电源地相连，DL1的3号引脚与12V直流电源端相连。12V直流电源地通过一0欧姆电阻与数字地相连。

工作时，由车前台主控和显示模块通过灯组开关状态检测电路监测驾驶员的打灯行为，并利用主控显示CAN通信接口电路向各灯组控制模块发送控制指令，并将灯组当前的开关状态在面板显示出来；各灯组控制模块通过灯组CAN通信接口电路接收来自车前台主控模块的控制指令，解析得到车上各灯组的控制信息然后实现对各自灯组状态的自动控制。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，包括前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块、后右灯组控制模块以及车前台主控和显示模块；所述前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块、后右灯组控制模块以及车前台主控和显示模块相互串联。

2.根据权利要求1所述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，所述的前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块以及后右灯组控制模块均包括灯组中央控制电路、分别与所述的灯组中央控制电路相连的灯组电源电压稳压电路、灯组驱动电路以及灯组CAN通信接口电路；上述的车前台主控和显示模块包括主控显示中央控制电路、分别与所述的主控显示中央控制电路相连的主控显示电源电压稳压电路、主控显示CAN通信接口电路、RS232上位机接口电路、灯组开关状态检测电路和灯组开关状态显示电路。

3.根据权利要求2所述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，所述的前左灯组控制模块、前右灯组控制模块、后左灯组控制模块、后右灯组控制模块、以及车前台主控和显示模块通过各模块的CAN通信接口两量串联。

4.根据权利要求2所述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，所述灯组电源电压稳压电路3.3V的输出端与灯组中央控制电路和灯组CAN通信接口电路的电源输入端相连，灯组中央控制电路电源输入端的12V端口与灯组驱动电路的电源输入端相连，灯组中央控制电路的CAN通信端口与灯组CAN通信接口电路相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，所述灯组中央控制电路包括主控制器芯片、晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路以及JTAG编程下载电路；所述晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路和JTAG编程下载电路分别与主控制器芯片的各引脚相连。

6.根据权利要求5所述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，所述灯组驱动电路包括灯组状态显示电路和灯组电流驱动电路以及灯组接口；所述灯组状态显示电路与上述主控制芯片相应接口相连，灯组电流驱动电路输入端与与主控制芯片相应接口相连，输出端与灯组接口相连。

7.根据权利要求2所述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，所述主控显示电源电压稳压电路3.3V的输出端与主控显示中央控制电路、主控显示CAN通信接口电路以及RS232上位机接口电路、灯组开关状态检测电路和灯组开关状态显示电路的电源输入端相连，主控显示中央控制电路的CAN通信端口与主控显示CAN通信接口电路相连，灯组开关状态检测电路与主控显示中央控制电路的数字信号输入端口相连，主控显示中央控制电路的数字信号输出端口与灯组开关状态显示电路的输入端口相连。

8.根据权利要求7所述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，所述主控显示中央控制电路包括主控制器芯片、晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路以及JTAG编程下载电路；晶振电路、复位电路、电源指示电路、电源去耦电路和JTAG编程下载电路分别与主控制器芯片的各引脚相连。

9.根据权利要求7所述的一种基于CAN现场总线技术的智能车灯控制系统，其特征在于，所述灯组开关状态检测电路包括一组拨动开关和一个带锁定装置的按钮；所述灯组开关状态显示电路包括一组发光二极管。

10.一种权利要求1所述的基于CAN现场总线技术的智能车灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，由车前台主控和显示模块通过灯组开关状态检测电路监测驾驶员的打灯行为，并利用主控显示CAN通信接口电路向各灯组控制模块发送控制指令，并将灯组当前的开关状态在面板显示出来；

步骤2，各灯组控制模块通过灯组CAN通信接口电路接收来自车前台主控模块的控制指令，解析得到车上各灯组的控制信息然后实现对各自灯组状态的自动控制。

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