利用CAN總線的進行汽車輪速傳感器設計

　　輪速傳感器產生信號經濾波、整形、光電隔離后，送80C31的/INT0輸入引腳。T1作定時器使用，對脈沖信號進行周期測量。SJA1000， 82C250組成與CAN總線的控制和接口電路。在輪速傳感器的設計過程中，充分考慮其抗干擾和穩(wěn)定性，單片機的輸入/輸出端均采用光電隔離，用看門狗定時器(MAX813)進行超時復位，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R5，R6分壓后得幅值為5V的方波信號送光電隔離器。

　　總線通信電路

　　總線接口電路包括傳感器與CAN總線接口和儀表板節(jié)點與CAN總線接口。通過總線接口電路實現傳感器和節(jié)點間的數據、控制指令和狀態(tài)信息的傳送。使用總線接口容易形成總線式網絡的車輛局域網拓撲結構。具有結構簡單、成本低、可靠性較高等特點。

　　傳感器與CAN總線的接口以CAN控制器SJA1000為核心，通過82C250實現傳感器與物理總線的接口。CAN總線物理層和數據連路層的所有功能由通信控制器SJA1000來完成。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。它具有編程時鐘輸出，可編程的傳輸速率(最高達1Mbps)，可編程的輸出驅動器組態(tài)，可組態(tài)的總線接口，用識別碼信息定義總線訪問優(yōu)先權。控制器使用方便、價格便宜、工作環(huán)境溫度范圍(- 40～125℃)，特別適合于汽車及工業(yè)環(huán)境使用。

　　82C250作為CAN總線控制器和物理總線間的接口，是為汽車高速傳輸信息(最高為1Mbps)設計的。它提供對CAN控制器的差動接收功能和對總線的差動發(fā)送能力，完全與ISO11898標準兼容。在運動環(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對傳送輸出級進行保護的功能。芯片的特色是通過對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，發(fā)送輸出晶體管盡可能快的簡單地開和關，不測量限制上升和下降的斜率，要用屏蔽電纜來避免射頻干擾。當芯片以斜率方式工作時，總線可用非屏蔽的雙絞線或并行線。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，Rs引腳接地，選擇高速方式。傳輸介質采用屏蔽線，以提高總線接口的抗干擾能力。

　　試驗結果

　　先作信號處理電路試驗。用XD5-1信號發(fā)生器產生的正弦波模擬傳感器信號輸入電路，用雙蹤示波器觀察輸入輸出波形。輸入信號在峰值0.6V以上時，電路輸出方波、無信號丟失。頻率從20～2075Hz，同樣，試驗也無信號丟失。信號小于0.6V時，無方波輸出，即低于0.6V的噪聲進不了微機系統?？赏ㄟ^調節(jié)電路中R2，R3的阻值改變最小信號的門檻值。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速表讀數值之差是因為車速表誤差之故。車速從 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速范圍。用非接觸式紅外測速表檢驗時，誤差在0.3%之內，證明了傳感器及信號處理電路的合理性。與儀表盤節(jié)點的信息傳輸試驗:傳感器測速系統與儀表盤節(jié)點的接收和發(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，具有車速識別的門檻值低(3km/h)、測量準確度高、實用性和抗干擾性強、工作可靠等優(yōu)點，適合在汽車運動環(huán)境中使用，且易于與其它測控節(jié)點組成網絡，實現傳感器數據的網絡化傳輸。