机械电子学论文

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1、《机械电子学》课后作业姓名：雷锋专业：机械电子工程班级：基于CAN总线的汽车信息采集模块上完了王老师的机械屯子学这门课，我对于机械屯子学这门课有了一个大致的把握，了解了这门学科所涵盖的知识范I韦I,也认识到了这门学科本身所具有的广阔的应用空间。从机械电子学包涵的几个基木要素中，我抽取了传感器和执行器这一要素，结合自己所研究领域的一些知识，在参考了一些资料的基础上，尝试探讨了一种机械电子学在汽车领域小的应用——基于CAN总线的汽车仪表信息采集模块。摘耍：基于CAN的汽车仪表信息采集模块主要解决的是汽

2、车仪表信息采集、通信、和控制问题，和比于以往的RS-485总线技术具有更快速、更稳定、更精确等优点，而且还具有报文纠错重发功能。基于CAN的汽车仪表信息采集模块的研究和设计有助于促进CAN总线技术在汽车仪表信息采集的应用和发展。本文研究了设计过程中需要用到的CAN总线芯片；重点介绍了数据采集时所用到的传感器芯片；研究了基于CAN的汽车仪表信息采集模块设计方案。基于CAN的汽车仪表信息采集模块的设计主要分五个部分：上位机模块、CAN收发器、CAN控制器、微处理器和信息采集模块。上位机模块通过CAN总

3、线与CAN节点相连，CAN收发器、控制器与微处理器和信息采集模块组成CAN节点，整个CAN总线在主从是式通信方式下工作。关键词：传感器、信号采集、CAN总线、单片机一、模块工作的基本原理现在在国内汽车仪表信息采集模块主要有利用RS-485和CAN两种，利用RS-485总线的汽车仪表信息采集模块屮，系统是分布式串行通信系统，需要多个不同的采集数据处理电路，而且RS-485传输数据的速率相比CAN总线要低,传输距离也要近，抗环境干扰的能力和抗屯磁干扰的能力也都不如CAN总线，与PC机连接时还需要有专用

4、的接口卡，与系统的兼容性较差。而基于CAN汽车仪表信息采集模块是总线式串行系统，系统的抗干扰能力强，而且支持不同的CAN模式，各个厂家的产品顽件和软件都兼容，利于汽车T业的发展，系统的传输数据能力很强，速率很快，满足汽车网络化、智能化的需要。信息采集模块的组成主要是传感器和后续的调理屯路，传感器主要有速度传感器、转动传感器、温度传感器、液位传感器，分别测量汽车的速度、轴的转速、水箱水的温度、油的液位。其中速度传感器和转动传感器测量的信号是脉冲量信号，温度传感器和液位传感器测量的是模拟量信号。传感器

5、将测得的佶号通过后续调理电路传递至微处理器(单片机)，形成智能传感器节点，与CAN控制器连接。信息采集模块主要完成信号的采集任务，采集的信号精度直接影响后续对这些信号的处理和最终信息显示的精度，因此传感器的选择和调理电路的设计很垂耍。因此选用的传感器都应当是智能传感器，自身传感器部件都带有调理电路和抗电磁、环境干扰部分，输出信号可以直接接入AD转换器和单片机内，直接进行AD转换和数据传输控制。采集模块的工作原理是利用传感器技术，将汽车仪表所用到的信息通过传感器采集，这些信号可以分为模拟量信号、开关

6、量信号和脉冲量信号，通过不同的传感器分别采集。It屮模拟量信号需要通过AD转换器转换成单片机能处理的数字量信号，脉冲量信号可以通过单片机计数器处理。采集过程主要是将非电量信号转变成电量信号，并对这些电量信号传递给单片机，通过CAN控制器和CAN收发器接入系统网络。采集到的汽车仪表信息需要通过CAN总线和CAN控制器进行传输和控制，这一部分最主耍的组成部分是：微处理器(单片机)、CAN控制器、CAN收发器。单片机是这-•部分的主控单元，一方面可以接受来自传感器的脉冲信号，另一方面对信息进行控制和处理

7、。CAN控制器一方面和单片机和连，接受来自单片机传递的控制信号，另一方面和CAN收发器和连控制信号在CAN总线中收发报文。CAN收发器是节点接入CAN总线网络的接口，将信息传递进入CAN总线。基于CAN的汽车仪表信息采集模块只需要应用到一个CAN节点作为采集模块，而上位机是功能控制作为一个节点，它们Z间就是通过CAN总线进行通信的。基于CAN的汽车信息采集模块的主要优点有：(1)能够利用单片机将传感器采集到的信号存储起来，并对这些信号进行控制处理；(2)通过CAN收发器接入CAN总线网络，可以实时

8、的发送报文，对数据实时的处理；(3)由于CAN总线系统具有很好的抗干扰性能，适于应用于环境复杂的汽车网络。二、信号采集部分所用传感器的选择1、液位传感器液位传感器可选用PT系列传感器，型号选择PT1000,该液位变送器采用进口充油硅芯片，不锈钢全封焊结构设计，具有良好的防潮性能和极强介质兼容性,可用于许多工业场合较弱的腐蚀性介质中；电路部分的关键元器件、压力敏感芯子，选用国际著名品牌的元器件，采用国际生产标准工艺，使产品的各项技术指标均达到国际水平,产品有很好的稳定性和较高的精度。