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基于STM32的汽車空調調速模塊信號發(fā)生器的設計

作者:付忠亮 黃忠毅  葉雨 時間:2015-09-07 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏
編者按:適應汽車電子技術的發(fā)展,根據(jù)汽車空調調速模塊生產(chǎn)中的測試需要,設計了一種支持多類型信號輸出的汽車空調調速模塊信號發(fā)生器??芍С?V-10V分辨率0.1V的直流輸出;頻率10Hz-1000Hz,占空比0%-100%的PWM輸出;LIN-BUS總線輸出。涵蓋了目前主流的三種類型信號,具有輸出精度高、輸出穩(wěn)定、使用簡單的特點。根據(jù)實際需要,設計了測試和老化兩種工作模式,測試模式用于人工測試產(chǎn)品使用,老化模式用于產(chǎn)品老化實驗階段自動循環(huán)掃描輸出。

1.6 系統(tǒng)電源電路

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/279226.htm

  系統(tǒng)直接采用220V市電供電,輸入首先經(jīng)過一個100mA/250V的自恢復保險絲,確保內部發(fā)生意外短路故障時能快速有效地保護系統(tǒng)。再通過L1共模電感和C1安規(guī)電容構成的EMI電路,提高系統(tǒng)受外部電網(wǎng)波動或電源噪聲等EMI干擾[6]。再使用15V/5W的工頻變壓器將電壓降到15V,并通過整流、濾波轉換成直流電壓輸出。系統(tǒng)需要較多種類電源電壓,首先通過高效率的降壓型-芯片LM2576-ADJ將電壓穩(wěn)壓到5V供電路和切換信號輸出通道的繼電器使用;MCU及其外圍電路工作需要的3.3V電源則由一片LDO芯片LD1117-3.3將5V進一步穩(wěn)壓到3.3V得到。另外通過使用一片LDO芯片HT7550對地串聯(lián)一個6.8V穩(wěn)壓管可直接將15V電源穩(wěn)壓到12V,來為通信電路提供工作電源。圖6為系統(tǒng)電源電路。

  電路中還設計了一個掉電檢測電路,當系統(tǒng)發(fā)生斷電情況時可迅速通知MCU將用戶當前的操作設定存入EEPROM中,下次開機上電時再將數(shù)據(jù)讀取出來使用。將15V電源經(jīng)30kΩ和10kΩ電阻分壓后接到比較器LM311的同相端,反相端接到由LM385BZ-2.5基準電路輸出的2.5V參考電壓上。當斷電瞬間電源電壓從15V跌到10V時比較器迅速反轉產(chǎn)生一個下降沿輸出,觸發(fā)MCU的外部中斷,通知其進行掉電保護操作。

2 軟件設計

  系統(tǒng)軟件采用C語言編寫,主程序包含了輸出及校準、輸出、通信幀編碼及輸出、顯示及按鍵掃描、掉電保護等幾個功能函數(shù)。

  系統(tǒng)校準是廠家出廠前使用的校準程序,用于信號發(fā)生器首次上電開機時,DC通道的輸出值校準,校準采用上/下限兩點式線性校準方式,分別校準1V和10V輸出點,校準公式為y=x*(y2-y1)/(x2-x1)+y1。只需校準一次,校準值存入EEPROM,斷電不丟失。

  系統(tǒng)使用MCU內部鎖相環(huán)將系統(tǒng)8M外部主時鐘倍頻到72MHz,保證在輸出時可通過分檔改變TIME1的時鐘預分頻系數(shù),實現(xiàn)頻率1Hz~1kHz,占空比0%~100%范圍內1%的分辨率和準確度。DC輸出時則需要根據(jù)輸出設定值,結合兩點式線性校準公式調整輸出PWM的占空比,從而改變輸出的電壓值。

  通信則按照LIN 2.0總線標準,使MCU的USART工作在LIN模式下,并編寫了一個LIN數(shù)據(jù)幀編碼及發(fā)送函數(shù),波特率為9600,數(shù)據(jù)位8位,停止位1位,無校驗位。報文幀由報文頭和響應內容組成,見圖7:報文頭包括13位長度的同步間隔,同步域0x55,標識符場0x61;響應內容為5個字節(jié),包括data1(給定速度0~255間任意值)、data2、data3、data4分別為固定值0x02、0x20、0x00。校驗和域是數(shù)據(jù)域所有字節(jié)的和的反碼。

  系統(tǒng)采用一個外部中斷用于掉電檢測,當中斷事件發(fā)生時,立即將用戶當前設定的參數(shù)寫入EEPROM。等待下次開機時再從EEPROM中讀取方便用戶繼續(xù)使用上次設定。存儲的主要參數(shù)有當前信號類型、DC輸出值、PWM輸出頻率和占空比、LIN模塊型號和檔位、測試/老化模式等。測試模式下,用戶可手工設置當前輸出具體值,并作出任意調整。老化模式下,用戶則只需選擇信號類型和模塊型號,信號發(fā)生器將定時每間隔5分鐘自動每次按滿量程的10%步進循環(huán)輸出。

3 結論

  采用本方法設計的汽車空調調速模塊信號發(fā)生器已經(jīng)達到了設計要求,并已形成產(chǎn)品在汽車空調調速模塊產(chǎn)品的測試、老化等生產(chǎn)檢測環(huán)節(jié)中使用,并取得了良好的使用效果。

參考文獻:

  [1]徐進,李金壽,唐煒銘,等.汽車空調控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].裝備制造技術,2014.11:242-244

  [2]孫書鷹.新一代嵌入式微處理器STM32F103開發(fā)與應用[J].微計算機應用.2010.12:59-63

  [3]牛燕煒.有源低通濾波器設計與仿真分析[J].現(xiàn)代電子技術,2007.12:181-183

  [4]曾潔,郭永偉. LIN網(wǎng)絡技術與汽車電子控制[J].電子產(chǎn)品世界,2004.12:71-72

  [5]寰宇.正確選擇和安裝EMI濾波器[J].電子產(chǎn)品世界,2003.11:54-58

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關鍵詞: DC PWM LIN 201509

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