基于CAN总线的汽车性能检测线尾气工位机的设计

庄彦霞，汪东明

淮安信息职业技术学院汽车工程系，江苏淮安 223003

基于CAN总线的汽车性能检测线尾气工位机的设计

庄彦霞，汪东明

淮安信息职业技术学院汽车工程系，江苏淮安 223003

针对目前汽车性能检测线存在的成本高、实时性和可靠性不高等问题，本文以尾气工位机为例，提出了一种基于CAN总线的汽车性能检测性工位机的设计方案。

汽车性能；性能检测线；尾气工位机

随着汽车保有量的增加，带来了环境污染、交通事故等社会问题，因此，国家规定汽车要定期进行性能检测，发现存在的问题并监督其检修，以保证汽车具有良好性能。

目前，汽车性能检测线的数据传输多采用以太网，工位机采用工业计算机，具有成本高、布线困难等缺点，而CAN总线具有通信速率高、实时性好、抗干扰能力强等优点。本文以尾气工位机为例，提出了一种用CAN总线传输数据、用微控制器作为工位机的汽车性能检测线设计方案。

1 尾气工位机的硬件设计

基于CAN总线的汽车检测线尾气工位机的总体设计框图如图1所示。硬件上主要包括信号处理电路及LCD显示电路、CAN接口电路的设计。

图1 基于CAN总线的汽车检测线尾气工位机的总体框图

1.1 信号处理及LCD显示电路的设计

信号处理及LCD显示电路中采用AT89C52微控制器实现对烟度计、尾气分析仪的控制、检测信号的接收以及LCD显示的控制，采用MAX232实现烟度计、尾气分析仪输出的RS232电平与微控制器TTL电平之间的转换，采用128*64 LCD显示屏实现提示信息和检测数据的显示。

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能8位单片机，片内含8k bytes的可擦写的只读程序存储器和256 bytes的随机数据存储器。

MAX232是一款兼容RS232标准的芯片，用来实现RS232电平与TTL电平的转换，它包含了2个驱动器、2个接收器和一个电压发生器电路，提供TIA/EIA-232-F电平，可以实现两路TTL/RS-232电平的转换。

LCD显示器有字段显示和字符显示两种，本文中LCD因需要显示提示信息，故采用字符型显示LCD显示器，可根据需要显示基本字符。本文中采用128*64LCD液晶显示模块，其主要技术参数如下。

显示容量：32个中文汉字。

芯片工作电压：4.5—5.5V。

工作电流：2.0mA（5.0V）。

模块最佳工作电压：5.0V。

字符尺寸：2.95×4.35（W×H）mm。

1.2 CAN接口电路的设计

CAN接口电路主要由CAN控制器SJA1000T、CAN收发器TJA1050及其外围电路组成。CAN控制器执行完整的CAN协议，是CAN通信的核心器件，主要负责将数据以CAN报文的形式传递，包括发送信息缓冲和接收信息滤波，并进行系统的诊断、测试以及CAN总线的错误处理等。CAN收发器是CAN控制器和CAN总线之间的物理接口，完成信号的转换，增大通信距离，提高系统的抗干扰性能。

2 尾气工位机的软件设计

该工位机实现的功能是驾驶员根据LCD显示的提示信息改变汽车的运行工况，烟度计、尾气分析仪分别检测柴油机的烟度和汽油机的尾气信号，信号处理电路将检测的信号处理后送给微控制器，再由微控制器送到LCD上进行显示并通过CAN接口电路发送到CAN总线上，其软件设计主要包括汽油机尾气检测程序、柴油机烟度检测程序、CAN初始化程序以及CAN发送程序。

2.1 柴油机烟度检测程序设计

柴油机烟度检测程序流程图如图2所示，通过该程序实现柴油机烟度信号的检测以及检测结果的显示。

图2 柴油机烟度检测程序流程图

2.2 汽油机尾气检测程序设计

汽油机尾气检测流程类似于柴油机烟度检测流程，通过该程序实现汽油机尾气成分的检测以及检测结果的显示。

2.3 CAN初始化程序设计

CAN初始化的本质就是正确配置CAN控制器的相关寄存器，保证CAN节点能够正确的进行CAN通信。

CAN初始化主要实现工作方式的设置、滤波方式的设置、接收报文的设置、波特率参数的设置等功能。本设计设置BTR0、BTR1的值分别为00H、14H，即设置通信波特率为1Mbps。

CAN初始化只有在复位模式下才可以进行，所以在此程序中，CPU先通过对SJA1000T模式寄存器的设置使其进入复位模式，初始化完成后，再使其进入工作模式开始通信工作。

2.4 CAN发送程序设计

CAN发送程序实现将尾气分析仪和烟度计检测的信号发送到CAN总线上。微控制器只需将待发送的数据按CAN格式组成一帧报文，写入SJA1000T的发送缓冲区，然后将命令寄存器中的“发送请求”标志位置“1”，启动发送命令，然后就由硬件来自动完成数据的发送。

3 结论

本文设计的尾气工位机用微控制器对检测数据进行采集、处理和显示控制，成本低、安装调试简化、可靠性好；CAN总线传输速率高达1Mbps，数据传输实时性好，能满足汽车检测线尾气工位机数据传输要求，且CAN总线采用相互缠绕的双绞线及差分电压进行数据传输，抗干扰能力强。

[1]庄彦霞.CAN总线在汽车性能检测线中的应用研究[J].通讯世界，2012（12）：215.

[2]梁勇，马兴平.汽车自动检测线计算机控制系统的研究[J].实验技术与管理，2013（9）：107-110.

[3]金涛，马静，王苑超，等.一种新型分布式汽车多检测线系统体系结构[J].长安大学学报（自然科学版），2012（4）：93-97.

TP3

A

1674-6708（2015）150-0176-02

项目名称：淮安市汽车技术公共服务平台，项目编号：HAP201411，类型：市科技创新平台与产学研载体建设计划项目

庄彦霞，讲师，工程师，硕士，所在学院：淮安信息职业技术学院，研究方向：汽车电子技术和网络控制系统