利用CAN總線(xiàn)的進(jìn)行汽車(chē)輪速傳感器設計

　　輪速傳感器產(chǎn)生信號經(jīng)濾波、整形、光電隔離后，送80C31的/INT0輸入引腳。T1作定時(shí)器使用，對脈沖信號進(jìn)行周期測量。SJA1000， 82C250組成與CAN總線(xiàn)的控制和接口電路。在輪速傳感器的設計過(guò)程中，充分考慮其抗干擾和穩定性，單片機的輸入/輸出端均采用光電隔離，用看門(mén)狗定時(shí)器(MAX813)進(jìn)行超時(shí)復位，確保系統可靠工作。

　　信號處理電路

　　根據輪速傳感器信號特性，處理電路由限幅電路、濾波電路和比較整形電路組成，如圖4所示。

　　限幅電路將輪速傳感器輸出信號Vi正半周的幅值限制在5V以下，負半周使其輸出為-0.6V。濾波電路設計成帶反饋的有源低通濾波器，其截止頻率為 2075Hz(按最高車(chē)速為200km/h設計，傳感器輸出信號對應的頻率)，選Q=0.707。比較整形電路中設置一定的比較電壓，與濾波器輸出信號相比較輸出方波信號。LM311N輸出方波的幅值為10V，經(jīng)R5，R6分壓后得幅值為5V的方波信號送光電隔離器。

　　總線(xiàn)通信電路

　　總線(xiàn)接口電路包括傳感器與CAN總線(xiàn)接口和儀表板節點(diǎn)與CAN總線(xiàn)接口。通過(guò)總線(xiàn)接口電路實(shí)現傳感器和節點(diǎn)間的數據、控制指令和狀態(tài)信息的傳送。使用總線(xiàn)接口容易形成總線(xiàn)式網(wǎng)絡(luò )的車(chē)輛局域網(wǎng)拓撲結構。具有結構簡(jiǎn)單、成本低、可靠性較高等特點(diǎn)。

　　傳感器與CAN總線(xiàn)的接口以CAN控制器SJA1000為核心，通過(guò)82C250實(shí)現傳感器與物理總線(xiàn)的接口。CAN總線(xiàn)物理層和數據連路層的所有功能由通信控制器SJA1000來(lái)完成。它具有BasicCAN(82C200兼容模式)和PeliCAN(擴展特性)2種工作模式，采用多主結構，具有與各種類(lèi)型的微處理器相連地接口。

　　SJA1000的引腳功能和電器特性與82C200完全兼容，較82C200具有更強的錯誤診斷和處理功能。它具有編程時(shí)鐘輸出，可編程的傳輸速率(最高達1Mbps)，可編程的輸出驅動(dòng)器組態(tài)，可組態(tài)的總線(xiàn)接口，用識別碼信息定義總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)優(yōu)先權?？刂破魇褂梅奖?、價(jià)格便宜、工作環(huán)境溫度范圍(- 40～125℃)，特別適合于汽車(chē)及工業(yè)環(huán)境使用。

　　82C250作為CAN總線(xiàn)控制器和物理總線(xiàn)間的接口，是為汽車(chē)高速傳輸信息(最高為1Mbps)設計的。它提供對CAN控制器的差動(dòng)接收功能和對總線(xiàn)的差動(dòng)發(fā)送能力，完全與ISO11898標準兼容。在運動(dòng)環(huán)境中，具有抗瞬變、抗射頻和抗電磁干擾性能，內部的限流電路具有電路短路時(shí)對傳送輸出級進(jìn)行保護的功能。芯片的特色是通過(guò)對Rs(8號)引腳輸入電平的設計，可工作于3種工作方式：(1)高速方式(Vrs<0.3Vcc)；(2)斜率方式 (0.4Vccrs<0.6Vcc)；(3)待機方式(Vrs>0.75Vcc)。芯片以高速方式工作時(shí)，發(fā)送輸出晶體管盡可能快的簡(jiǎn)單地開(kāi)和關(guān)，不測量限制上升和下降的斜率，要用屏蔽電纜來(lái)避免射頻干擾。當芯片以斜率方式工作時(shí)，總線(xiàn)可用非屏蔽的雙絞線(xiàn)或并行線(xiàn)。對上升和下降的斜率的限制，取決于Rs引腳到地的連接電阻值，并與Rs引腳的電流成正比。

　　SJA1000，82C250的信號電平與TTL兼容，可直接接口。但為提高可靠性和抗干擾性能，在智能傳感器的設計中，它們之間用光電隔離。 SJA1000的RD，WR，ALE，INT分別與80C31的RD，WR，ALE，INT0引腳相連。80C31的P0.0～P0.7與SJA1000 的AD0～AD7接口，80C31和SJA1000用統一的5V電源供電。給SJA1000的RX1腳提供約0.5Vcc的維持電位。82C250的 CANH，CANL間并接120Ω匹配電阻后接至物理總線(xiàn)，Rs引腳接地，選擇高速方式。傳輸介質(zhì)采用屏蔽線(xiàn)，以提高總線(xiàn)接口的抗干擾能力。

　　試驗結果

　　先作信號處理電路試驗。用XD5-1信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波模擬傳感器信號輸入電路，用雙蹤示波器觀(guān)察輸入輸出波形。輸入信號在峰值0.6V以上時(shí)，電路輸出方波、無(wú)信號丟失。頻率從20～2075Hz，同樣，試驗也無(wú)信號丟失。信號小于0.6V時(shí)，無(wú)方波輸出，即低于0.6V的噪聲進(jìn)不了微機系統?？赏ㄟ^(guò)調節電路中R2，R3的阻值改變最小信號的門(mén)檻值。在轉鼓傳感器試驗臺上對傳感器信號作試驗。試驗結果如表1所示。

　　BJ212車(chē)型前輪的半徑是0.375m，磁感應式傳感器的齒圈為88齒。表中測速系統顯示值與車(chē)速表讀數值之差是因為車(chē)速表誤差之故。車(chē)速從 3～200km/h，對應的頻率從31～2075Hz，設計的測速系統完全覆蓋了此車(chē)速范圍。用非接觸式紅外測速表檢驗時(shí)，誤差在0.3%之內，證明了傳感器及信號處理電路的合理性。與儀表盤(pán)節點(diǎn)的信息傳輸試驗:傳感器測速系統與儀表盤(pán)節點(diǎn)的接收和發(fā)送信號一致;發(fā)送和接收到的信號的數據格式與設定的11 位數據格式一致。

　　結論

　　基于CAN總線(xiàn)的輪速傳感器充分發(fā)揮了磁感應式傳感器的潛能，具有車(chē)速識別的門(mén)檻值低(3km/h)、測量準確度高、實(shí)用性和抗干擾性強、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，適合在汽車(chē)運動(dòng)環(huán)境中使用，且易于與其它測控節點(diǎn)組成網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現傳感器數據的網(wǎng)絡(luò )化傳輸。