西华大学毕业设计说明书
第3章 车窗系统硬件电路设计
3.1 车窗系统的总体框架设计
传统的电动车窗控制电路结构图如图3—1所示,车窗系统的主体控制单元是驾
驶室的主电动车窗开关。实际的电路图如图3—2所示。
图3—1 传统电动车窗控制电路结构图
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图3—2 传统电动车窗电路图
传统的电动车窗系统虽然制造成本较低，但是在实际的线路连接上却比较复杂，
需要的连线比较多，导致车身上的线束截面积比较大。而通常情况下车窗开关都安装在车门扶手位置处，车门本身是需要经常活动的，这种结果就使线束的安装和铺设比较困难，并且由于连线的数量较多导致系统本身的可靠性和稳定性也不能得到很好的保证。其次，由于电路结构的局限性使车窗控制只能实现单一的上升和下降。在实际使用过程中容易出现在车窗自动关闭过程中可能引起卡死、挤压及伤人危险等现象。最后，由于电机的转向改变是靠改变开关的档位来改变电机的极性，开关本身承受的电流较大，这种结果容易导致开关触点出现氧化，接触不良的现象。
而在目前使用得比较多的车载网络中可分为驱动网络和舒适网络。一般CAN协
议用于驱动网络，而LIN协议用于舒适网络。相对于开发高速CAN网络所需要的成本较高，LIN网络更适合用于性能要求不高的舒适网络，于是在车门，车窗，车灯等部件中，引入了LIN总线，这样既能满足系统运行的正常需要，又能使整车成本得以减少。此次车窗控制系统总体框架图如图3—3所示。
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图 3—3 LIN总线控制车窗控制系统总体框架图
当驾驶员按下车窗按键开关时，车窗开关得到的电压信号传到主节点ECU内进
行A/D转换后进行数据判断，如果是主驾驶车窗的数据，那么主车窗ECU控制主车窗电机动作，如果是其他车窗的开关信号，主节点ECU将相应的数据通过LIN收发模块发送到LIN总线上，其余的从节点ECU则检测此时LIN总线上的数据，如果与自己的设置的数据相对应则控制电机动作。反之则不进行操作。同时从节点ECU及时将工作状态信息发送回主节点ECU，主节点ECU随时诊断其他从节点的工作情况。在车窗升降过程中，智能功率驱动器件MC33486通过监测电机的电流变化，通过相关的防夹算法实现车窗的防夹功能，实现了车窗系统的智能化控制过程，提高了驾驶员行车过程中的安全性和舒适性。在本次设计中，车窗控制系统采用了LIN总线协议构建了车窗LIN总线网络并使用了LINv2.1协议规范。
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3.2 车窗控制系统的硬件结构
车窗控制系统主要是由车窗、车窗升降器、车窗电机模块、控制开关以及相关
的电子电路模块等装置组成。车窗和车窗升降器主要是机械结构。车窗控制开关有两套，一主一从，可以控制每个车窗的升降。一般在主开关上装有断路开关，如果它断开，分开关就不起作用。如今的车窗控制系统内装有的先进电子设备，具有安全保护功能，能够通过电子模块控制对电机的过流、过压以及过热保护，而且当玻璃上升途中遇到障碍时会自动识别而停止转动，防止乘客夹伤，实现防夹功能。下面对本次设计的电子电路模块给出了详细说明。 3.2.1 LIN节点设计
微处理器需要选择带有异步串行收发器模块(UART)的微控制器和符合LINv2.1
规范的收发器，因为它决定了系统的硬件设计连接以及软件开发环境等一系列的问题。在汽车专用微控制器(MCU)领域，美国Mierochip(微芯)和Freescale(飞思卡尔)两家公司的MCU针对LIN的数据收发进行了优化设计，同时，针对汽车的恶劣环境如温度，湿度变化大、电磁干扰严重做了性能优化，是用于车内LIN控制节点微控制器的较好方案。本文选用Freescale公司的MC9S08DZ60单片机和LIN物理层收发器MCZ33661芯片构成节点的硬件。
MC9S08DZ60单片机提供了工业级的制造工艺与流片工艺保证，因此可以适用
于严酷的车内运行环境。而MCZ33661是LIN总线收发器，在单片机和LIN半双工总线之间提供了一个物理接口，可以为汽车和工业应用捉供一个最高20Kbit/s的串行总线传输速率。LIN收发器MCZ33661芯片针对工作在汽车环境下的情况进行了特别设计，符合LINv2.1总线规格。
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图3—4 LIN节点硬件电路图
图3—4显示了LIN总线的节点硬件连接示意图。图中C7应该选用电解电容电
容或胆电容，使芯片能在更大的温度范围内工作。C1用作外部电压源的滤波电容。D2则是27V的瞬态电压抑制二极管，同为可选器件，可以在电源瞬变的时候起保护作用。因LIN总线为单主多从结构，无需总线仲裁，由主节点控制总线访问，故对LIN主节点的保护额外重要，故采用了图中包含二极管D1的虚线部分来实现对主节点的保护。图中MCZ33661为MC9S08DZ60和LIN总线之间提供了一个双向通信接口，能够把LIN总线的电平转换成微控制器能够接收的TxD，RxD信号，或者进行与之相反的转换。其中，MC9S08DZ60供电电源5.0V由汽车电源经电源转换稳压得到。MCZ33661的供电由汽车电源直接供给12V。MCZ33661的增强型异步收发器可以用硬件完成LIN报文帧的同步间隔场接收，并以中断的方式告知单片
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