发动机节气门位置信号与水温信号的测量 - 汽车CAN网络蓝牙无线传输信号测量系统

3　发动机节气门位置信号与水温信号的测量

　　3.1　节气门信号信号的测量

　　这里测量的汽车发动机上节气门位置传感器为一可调电阻型，节气门位置输出信号为0～5V的电压信号，根据节气门的实际开度与输出电压的关系，对测量的电压信号进行标定，根据实测的电压信号即可换算成节气门的开度。所以这里用PIC18F4580单片机内嵌的10位AD转换电路完成对节气门位置传感器输出电压的测量，为提高测量精度，对单片机AD的5V基准电压进行了与系统电源隔离稳压处理。

　　本系统利用Microchip公司的MPLAB开发环境嵌入PICC18C程序编译器，用C程序编写了数据采集与CAN数据的收发程序，其中AD转换子程序用汇编语言编写，程序兼顾了C程序的模块化和可维护性好的优点，同时具有了汇编语言高效率的优点。

　　信号通过CAN控制器用扩展帧格式发送到CAN网络上。其中数据采集与CAN数据的发送子程序如下：

　　InitSPI();//SPI接口初始化

　　Init_MCP2515();//MCP2515初始化

　　……

　　TRISA=0B00000001;//AN0>>>>DCinputDC通道上输入，打开RA0

　　ADCON0=0B00000001;//AN0通道，允许ADC工作，

　　ADCON1=0B00001110;//除RA0为模拟输入口外，其他RA口跟RE口均为普通数字口

　　ADCON2=0B10100001;//转换结果右对齐，8TAD,1/8FOSC。

　　#asm

　　ADCON0EQU0FC2H

　　GOEQU001H

　　bsfADCON0,GO//开始转换

　　ADWAIT:

　　btfscADCON0,GO

　　gotoADWAIT//等待转换完成

　　#endasm

　　write_MCP2515(TXB0CTRL,0x03);//设置为发送最高优先级

　　write_MCP2515(TXB0SIDH,0xFF);//EID28--21

　　write_MCP2515(TXB0SIDL,0xEB);//EID20--EID18,扩展帧使能，EID17--EID16

　　write_MCP2515(TXB0EID8,0xFF);//EID15--EID8

　　write_MCP2515(TXB0EID0,0xFF);//EID7--EID0

　　write_MCP2515(TXB0DLC,0x02);//发送数据长度为8字节

　　write_MCP2515(TXB0D0,ADRESH);//发送的数据

　　write_MCP2515(TXB0D1,ADRESL);

　　……

　　send_TXB0();//请求发送

　　while((read_MCP2515(TXB0CTRL)&0x08)==0x08);//等待

　　发送完毕

　　……

　　3.2　水温信号的测量

　　本文中的水温信号利用DALLAS公司的DS18B20智能数字传感器测量。DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10～+85℃范围内，精度为±015℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。DS1820采集温度信号完成后，通过PIC18F4580芯片接收数据，并通过内嵌CAN控制器把数据以8位二制数的格式用标准帧格式发送到CAN总线上。

　　4　CAN网络的传输系统

　　采集到的信号通过PIC18F4580内嵌的CAN控制器发出。这里选用MICROCHIP公司出品的MCP2551CAN收发器完成网络信号的传递，在CAN网络终端加入阻值为120欧的终端电阻。CAN网络接收端的收发器接收到的信号后传递给另一片PIC18F4580芯片，通过基内部的CAN控制器取出网络信号，如果接收到扩展帧，则接收到的数据为节气门的位置信号;接收到标准帧，则接收到的数据为水温信号。对信号处理后以数据包的方式通过基自身的UART口发给MAX232芯片，把TTL信号电平转换成232电平。节气门部分的CAN通讯板硬件原理图如图3所示。

　　

 

　　图3　节气门位置信号测量CAN通信板原理图

　　5　蓝牙无线传输系统

　　MAX232芯片把转换后的信号传给由CSR公司的BC417构成的蓝牙主(发射)模块。BC417蓝牙模块可以设定数据传输速率，在保证发射信号的质量的情况下，可以尽量采用高速率的传输。本文中的传输速率为38400bps。另一块BC417蓝牙芯片构成的从(接收)模块在接收到数据信号后，通过MAX232芯片转换电平传给上位机微机的串口。

　　6　上位机信号接收处理系统

　　上位机微机的串口接到信号后，用VC++开发工具编写了面向对象的程序对数据包进行处理。为了直观的显示数据的数值和其随时间的变化关系，本程序可显示实际节气门位置信号与水温的数值，另可显示节气门位置信号的变化曲线。上位机程序的界面如图4所示。

　　本文利用的是SerialPort类来实现此功能，这种方法对使用者来说只要关心设定相关的通讯参数，而不用关心封装的实现方法，程序的模块化和维护性好[5]。在使用中采用串口事件响应方式工作。为了更直观的显示出数据随时间变化的曲线，编写了一个利用封装的BUTTON类控件实现的显示界面。此控件可方便地实现对数据的坐标、背景、数据的单位与数据的更新速度等属性进行设定，显示效果良好。

　　

 

　　图4　上位机界面图

　　7　结论

　　该系统运行良好，能方便、快速、可靠地实现汽车运行参数的测量，为实现汽车网络参数的无线实时测量与汽车故障诊断提供了一个较好的平台。