一種CAN總線車身開關(guān)集成控制系統(tǒng)的制作方法

本實(shí)用新型隸屬于車身電子控制技術(shù)領(lǐng)域。該CAN總線車身開關(guān)集成控制系統(tǒng)主要由開關(guān)按鍵采樣模塊、MCU控制器、電源轉(zhuǎn)換模塊、CAN總線收發(fā)模塊、狀態(tài)指示模塊、電源電壓檢測模塊組成，通過CAN總線傳輸數(shù)據(jù)的方式集成車身多個小開關(guān)控制電路，優(yōu)化車身內(nèi)飾布局，提高車身小開關(guān)功能的安全性。

技術(shù)背景

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步。家庭使用小汽車的價格越來越低，整車的成本控制要求越來越嚴(yán)格。人們更希望購買到價格便宜，功能安全、舒適的小汽車。車身小開關(guān)是汽車內(nèi)飾控制平臺中主要的控制單元，是車身控制系統(tǒng)的重要組成部分。因此如何的控制車身小開關(guān)的成本，優(yōu)化整車小開關(guān)的布局成為各個汽車主機(jī)廠必須要考慮的首要問題。

目前，車身小開關(guān)主要是通過硬線的方式進(jìn)行功能輸出。其中硬線輸出方式有兩種，一是通過線束直接提供車身控制模塊(如BCM)地信號或電源信號，由車身控制模塊內(nèi)部的MCU進(jìn)行采樣判斷。另外一種是通過阻值的輸出方式提供車身控制模塊(如BCM)進(jìn)行A/D采樣。無論采用那種方式輸出，都避免不了花費(fèi)大量的時間考慮小開關(guān)的布局以及同整車結(jié)構(gòu)面的配合。另外多個硬線輸出的小開關(guān)帶來了車身內(nèi)部大量的連接線束，增加了線束成本以及線束布局的成本。過多的連接線束也給開關(guān)的控制功能帶來了隱患。車身開關(guān)很容易因?yàn)榫€束搭接不良或者線束老化失去功能或者功能不良。另外大量的硬線輸出式的開關(guān)也增加了車身控制模塊(如BCM)的設(shè)計(jì)成本。車身控制模塊必須要提供多個數(shù)據(jù)檢測I/O口才能滿足功能需求，不利于整車成本的控制。

因此，利用CAN總線技術(shù)集成車身小開關(guān)的控制功能，得到了應(yīng)用和發(fā)展。CAN總線技術(shù)可以將多個小開關(guān)的按鍵信號以及工作指示燈信號通過開關(guān)內(nèi)部的核心MCU控制器進(jìn)行編碼輸出，同時車身控制模塊(如BCM)接收到編碼以后執(zhí)行相關(guān)單元的操作，發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)給開關(guān)內(nèi)部核心MCU控制器，點(diǎn)亮工作指示。利用CAN總線技術(shù)只需要使用兩根數(shù)據(jù)總線即可實(shí)現(xiàn)硬線輸出方式的十幾根甚至是幾十根線束的功能。能夠有效提高整車的安全性、舒適性，大幅度降低了整車關(guān)于小開關(guān)控制部分的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是客服目前大多數(shù)車身小開關(guān)通過硬線輸出的缺點(diǎn)。提供一種CAN總線車身開關(guān)集成控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種CAN總線車身開關(guān)集成控制系統(tǒng)，其特征是：包括開關(guān)按鍵模塊、開關(guān)輸出模塊、MCU控制器、電源轉(zhuǎn)換模塊、CAN總線收發(fā)模塊、狀態(tài)指示模塊、電源電壓檢測模塊；

所述CAN總線車身開關(guān)集成控制系統(tǒng)的連接關(guān)系為：開關(guān)按鍵模塊的輸出連接到MCU控制器的控制信號輸入端；狀態(tài)指示模塊的輸入連接MCU控制器的狀態(tài)信號輸出端；CAN總線收發(fā)模塊的輸入端連接到整車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，其輸出端連接到MCU控制器的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送端口；狀態(tài)指示模塊的輸入端連接到MCU控制器的第一輸出端口；電源電壓檢測模塊的輸出端連接到MCU控制器的A/D采樣端口；MCU控制器的第二輸出端口連接到開關(guān)輸出模塊的控制信號輸入端；電源轉(zhuǎn)換模塊的輸入連接到整車的電源端，其輸出連接到上述所有模塊的電源電壓輸入端。

所述的電源轉(zhuǎn)換模塊，其特征是：包括瞬態(tài)抑制二極管DZ1、電容C2、電容C3、電容C4、二極管D1、晶體管Q1、電容C5、第一電解電容EC1、三端穩(wěn)壓芯片U1、第二電解電容EC2、電容C6、電容C7、晶體管Q2、二極管D2、二極管D3、二極管D4、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和電容C8；

所述電源轉(zhuǎn)換模塊的連接關(guān)系為：所述瞬態(tài)抑制二極管DZ1同所述電容C2、電容C3、電容C4并聯(lián)在電源電壓和地之間；所述二極管D1的陽極連接電源電壓，陰極連接晶體管Q1的發(fā)射極；所述晶體管Q1的集電極連接到三端穩(wěn)壓芯片U1的輸入端，所述晶體管Q1的集電極還連接到所述電容C5和第一電解電容EC1的正端；所述電容C5和第一電解電容EC1的負(fù)端接地；

所述三端穩(wěn)壓芯片U1的輸出端連接到所述第二電解電容EC2、電容C6、電容C7的正端；所述三端穩(wěn)壓芯片U1的接地端、第二電解電容EC2、電容C6、電容C7的負(fù)端接地；

所述晶體管Q1的基極同所述晶體管Q2的集電極相連，所述晶體管Q2的發(fā)射極接地；所述晶體管Q2的基極連接到二極管D3和二極管D2的陰極；所述二極管D3的陽極連接到所述二極管D4的陽極以及所述電阻R5的正端；所述二極管D3的陽極還連接到所述電容C8、電阻R3、電阻R4的正端；所述二極管D4的陰極接電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端；所述電阻R5、電容C8的負(fù)端接地；所述電阻R4的負(fù)端連接輸入電源電壓；所述電阻R3的負(fù)端連接到MCU控制器的第一電源電壓輸入端；所述二極管D2的陽極連接到所述電阻R6的正端，所述電阻R6的負(fù)端連接到核心MCU控制器的第二電源電壓輸入端。

所述的CAN總線收發(fā)模塊，其特征是：包括電阻R7、電阻R8、電容C9、CAN總線收發(fā)芯片、精密電感L1、電容C10、電容C11、靜電防護(hù)二極管D5、靜電防護(hù)二極管D6、電阻R9、電阻R10、電容C21；

所述CAN總線收發(fā)模塊的連接關(guān)系為：所述電阻R7的正端連接MCU控制器的數(shù)據(jù)發(fā)送端口，所述電阻R7的負(fù)端連接所述CAN總線收發(fā)芯片的TXD引腳；所述電容C9的負(fù)端接地，正端連接CAN總線收發(fā)芯片的電源電壓輸入 端；所述電阻R8的負(fù)端連接所述CAN總線收發(fā)芯片的RXD引腳，所述電阻R8的正端連接MCU控制器的數(shù)據(jù)接收端口；

所述精密電感L1的一腳連接CAN總線收發(fā)芯片的CANH引腳，二腳連接CAN總線收發(fā)芯片的CANL引腳，所述精密電感的三腳連接到電容C10正端和系統(tǒng)輸出端的CAN_H引腳，四腳連接到電容C11的正端和系統(tǒng)輸出的CAN_L引腳；所述電容C10和C11的負(fù)端均接地；

所述靜電防護(hù)二極管D5的正端連接系統(tǒng)輸出的CAN_L引腳，負(fù)端接地；所述靜電防護(hù)二極管D6的正端連接系統(tǒng)輸出的CAN_H引腳，負(fù)端接地；所述電阻R9的正端連接系統(tǒng)的輸出端CAN_H引腳，負(fù)端連接CAN總線收發(fā)芯片的第五引腳以、電容C21的正端和電阻R10的負(fù)端；所述電阻R10的正端連接系統(tǒng)的輸出端CAN_L引腳，所述電容C21的負(fù)端接地。

所述的狀態(tài)指示模塊，其特征是：包括警報燈工作LED指示燈、前除霜工作LED指示燈，所有工作指示燈的驅(qū)動端都連接到MCU控制器的狀態(tài)信號輸出端。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，能夠大量縮減車身使用的線束，優(yōu)化車身內(nèi)飾的布局，并且成本低廉。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種CAN總線車身開關(guān)集成控制系統(tǒng)的框圖；

圖2為本實(shí)用新型電源轉(zhuǎn)換電路的原理圖；

圖3為本實(shí)用新型CAN總線收發(fā)模塊的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

參見圖1所示，一種CAN總線車身開關(guān)集成控制系統(tǒng)，其特征是包括：開關(guān)按鍵模塊、開關(guān)輸出模塊、MCU控制器、電源轉(zhuǎn)換模塊、CAN總線收發(fā)模塊、狀態(tài)指示模塊、電源電壓檢測模塊；

所述CAN總線車身開關(guān)集成控制系統(tǒng)的連接關(guān)系為：開關(guān)按鍵模塊的輸出連接到MCU控制器的控制信號輸入端；狀態(tài)指示模塊的輸入連接MCU控制器的狀態(tài)信號輸出端；CAN總線收發(fā)模塊的輸入端連接到整車的CAN總線網(wǎng)絡(luò)，其輸出端連接到MCU控制器的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送端口；狀態(tài)指示模塊的輸入端連接到MCU控制器的第一輸出端口；電源電壓檢測模塊的輸入端為所述集成控制系統(tǒng)的供電電壓，其輸出端連接到MCU控制器的A/D采樣端口；MCU控制器的第二輸出端口連接到開關(guān)輸出模塊的控制信號輸入端；電源轉(zhuǎn)換模塊的輸入連接到整車的電源端，其輸出連接到上述所有模塊的電源電壓輸入端。

圖2所示為本實(shí)用新型的電源轉(zhuǎn)換模塊的電路原理圖，包含瞬態(tài)抑制二極管DZ1、電容C2、電容C3、電容C4、二極管D1、晶體管Q1、電容C5、第一 電解電容EC1、三端穩(wěn)壓芯片U1、第二電解電容EC2、電容C6、電容C7、晶體管Q2、二極管D2、二極管D3、二極管D4、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和電容C8。

圖2所示電路的連接關(guān)系為：所述瞬態(tài)抑制二極管DZ1同所述電容C2、電容C3、電容C4并聯(lián)在電源電壓和地之間，對電源電壓進(jìn)行濾波以及防止電源浪涌電壓的發(fā)生；所述二極管D1的陽極連接電源電壓，防止用戶在使用過程中因失誤反接了輸入電源，陰極連接晶體管Q1的發(fā)射極；所述晶體管Q1的集電極連接到三端穩(wěn)壓芯片U1的輸入端；所述晶體管Q1的集電極還連接到所述電容C5和第一電解電容EC1的正端，所述晶體管Q1通過晶體管Q2受到核心MCU控制器的驅(qū)動和關(guān)閉，從而保證在ACC電源掉電的情況下，對CAN數(shù)據(jù)的傳輸進(jìn)行存儲和記憶；所述電容C5和第一電解電容EC1的負(fù)端接地；

所述三端穩(wěn)壓芯片U1的作用是將車身提供的12V電源轉(zhuǎn)換為CAN總線車身開關(guān)集成控制系統(tǒng)所使用的5V電源，所述三端穩(wěn)壓芯片U1的輸出端連接到所述第二電解電容EC2、電容C6、電容C7的正端；所述三端穩(wěn)壓芯片U1的接地端、第二電解電容EC2、電容C6、電容C7的負(fù)端接地；

所述晶體管Q1的基極同所述晶體管Q2的集電極相連，所述晶體管Q2的發(fā)射極接地；所述晶體管Q2的基極連接到二極管D3和二極管D2的陰極；所述二極管D3的陽極連接到所述二極管D4的陽極以及所述電阻R5的正端；所述二極管D3的陽極還連接到所述電容C8、電阻R3、電阻R4的正端；所述二極管D4的陰極接電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端；所述電阻R5、電容C8的負(fù)端接地；所述電阻R4的負(fù)端連接輸入電源電壓ACC；所述電阻R3的負(fù)端連接到MCU控制器的第一電源電壓輸入端；所述二極管D2的陽極連接到所述電阻R6的正端，所述電阻R6的負(fù)端連接到核心MCU控制器的第二電源電壓輸入端。

所述CAN總線收發(fā)模塊電路如圖3所示，包含電阻R7、電阻R8、電容C9、CAN總線收發(fā)芯片U2、精密電感L1、電容C10、電容C11、靜電防護(hù)二極管D5、靜電防護(hù)二極管D6、電阻R9、電阻R10、電容C21。

圖3所示CAN總線收發(fā)模塊的連接關(guān)系為：所述電阻R7的正端連接MCU控制器的數(shù)據(jù)發(fā)送端口，所述電阻R7的負(fù)端連接所述CAN總線收發(fā)芯片的TXD引腳；所述電容C9的負(fù)端接地，正端連接CAN總線收發(fā)芯片的電源電壓輸入端；所述電阻R8的負(fù)端連接所述CAN總線收發(fā)芯片的RXD引腳，所述電阻R8的正端連接MCU控制器的數(shù)據(jù)接收端口；所述精密電感L1的一腳連接CAN總線收發(fā)芯片的CANH引腳，二腳連接CAN總線收發(fā)芯片的CANL引腳，所述精密電感的三腳連接到電容C10正端和系統(tǒng)輸出端的CAN_H引腳，四腳連接到電容C11的正端和系統(tǒng)輸出的CAN_L引腳；所述電容C10和C11的負(fù)端均接地；所述靜電防護(hù)二極管D5的正端連接系統(tǒng)輸出的CAN_L引腳，負(fù)端接地；所述靜電防護(hù)二極管D6的正端連接系統(tǒng)輸出的CAN_H引腳，負(fù)端接地；所述電阻R9的正端連接系統(tǒng)的輸出端CAN_H引腳，負(fù)端連接CAN總線收發(fā)芯片的第五引腳以、電容C21的正端和電阻R10的負(fù)端；所述電阻R10的正端 連接系統(tǒng)的輸出端CAN_L引腳，所述電容C21的負(fù)端接地。

所述狀態(tài)指示模塊包括多路LED指示燈，分別為警報燈工作指示燈、前除霜工作指示燈等按鍵信號的工作指示燈，所有工作指示燈的驅(qū)動端都連接到MCU控制器的狀態(tài)信號輸出端。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型還包括電源電壓檢測模塊。利用核心MCU控制器檢測電源電壓的變化情況，防止電源電壓過低或者過高。當(dāng)電源電壓超過系統(tǒng)設(shè)定的范圍，CAN總線車身開關(guān)集成控制系統(tǒng)將會進(jìn)行休眠，存儲和記錄CAN總線數(shù)據(jù)的狀態(tài)，直到電源電壓回復(fù)正常。