張?zhí)煊? 黃喆 趙治軍 吳巖 荊亞杰

摘 要：在交通發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會，由于環(huán)境保護(hù)及減少能源的需求出現(xiàn)了電動汽車，但由于電動汽車在低速行駛過程中不會產(chǎn)生像傳統(tǒng)燃油車輛那樣的發(fā)動機(jī)聲浪，其使用時噪聲很低，這也就意味這會對路上行人身安全產(chǎn)生威脅，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對電動車安全提醒裝置的研究非常有必要?；诖耍恼轮饕治隽嘶贚IN總線的多點(diǎn)式聲效發(fā)生控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念。

關(guān)鍵詞：LIN總線；聲效；安全；設(shè)計(jì)

中圖分類號：U462 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988（2018）12-97-03

Abstract： In the modern society with developed traffic， electric vehicles have appeared due to environmental protection and the demand for reducing energy. However， the electric vehicles will not produce sound waves like traditional fuel vehicles during low speed driving. The noise is very low in use， which means that this will threaten the safety of pedestrians in the Road， so， it is very necessary to strengthen the research on the safety warning device for electric vehicles. Based on this， this paper mainly analyzes the design concept of multi point sound generating control system based on LIN bus.

Keywords： LIN bus； sound effect； safety； design

CLC NO.： U462 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）12-97-03

1 LIN總線概述

LIN（Local Interconnect Network）是一種低成本的串行通訊網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控 制，為汽車網(wǎng)絡(luò) CAN 總線等提供輔助功能是LIN總線的主要目的。因此，LIN總線是一種輔助型的總線網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用在在不需要 CAN 總線的高傳輸速率和多功能的場合，比如電動后視鏡，汽車門鎖等的通訊。傳輸協(xié)議規(guī)范、傳輸媒體規(guī)范開發(fā)工具接口規(guī)范和用于軟件編程的接口是LIN總線的三個標(biāo)準(zhǔn)，LIN總線從硬件與軟件的接口和可預(yù)測的電磁兼容特性的角度出發(fā)保證了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間互操作性。

2 基于LIN總線的多點(diǎn)式聲效發(fā)生系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

如圖1所示，將聲效發(fā)生模塊布置在汽車的四個角上，發(fā)聲模塊的控制網(wǎng)絡(luò)使用單個LIN網(wǎng)絡(luò)：一個主節(jié)點(diǎn)，三個從節(jié)點(diǎn)，符合于LIN網(wǎng)絡(luò)的一主多從結(jié)構(gòu)形式。多點(diǎn)式能夠增加聲音的覆蓋面，在有行人的情形下，更加真實(shí)地模擬普通汽車對行人的影響，不致行人誤判汽車的動作。例如當(dāng)車輛右轉(zhuǎn)彎向前行駛時可以將其汽車右前方的喇叭加大聲響而其他喇叭可以不響，電源使用汽車自帶的12v蓄電池電源。主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)從網(wǎng)絡(luò)上收集汽車的運(yùn)動信號，包括車速信號，轉(zhuǎn)向信號，檔位信號，加速信號等，來控制喇叭的狀態(tài)及何種信號發(fā)出，對聲效發(fā)生模塊和從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，而從節(jié)點(diǎn)主要是控制聲效發(fā)生模塊，如圖2所示。

3 基于LIN的多點(diǎn)式聲效發(fā)生控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)選型

根據(jù)基于LIN總線的聲效發(fā)聲控制系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如下所述：

（1）采用Atmel公司生產(chǎn)的51單片機(jī)AT89S51作為主控制器芯片；

（2）采用TJA1020作為LIN總線收發(fā)器，采用TJA1050作為CAN總線收發(fā)器，這兩種收發(fā)器用來隨時接收總線的各種狀態(tài)，來具體確定采用何種控制策略；

（3）采用CAN控制器SJA1000來收集CAN總線上的信息，并將其轉(zhuǎn)化為主控制器AT89S51能夠識別的位數(shù)據(jù)流；

（4）采用MAX5024作為電壓調(diào)節(jié)器，將汽車蓄電池提供的12v電壓調(diào)節(jié)成5v。

3.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

軟件程序包括以下三個方面的內(nèi)容：串口通訊的初始化，接收函數(shù)，發(fā)送函數(shù)；串口通訊的初始化主要是對單片機(jī)的寄存器進(jìn)行開中斷與波特率的設(shè)置，還要求單片機(jī)能夠控制收發(fā)器TJA1020的睡眠模式與普通斜率模式使系統(tǒng)能夠正常地工作。

此次設(shè)計(jì)使用單片機(jī)為51單片機(jī)，它適用于各種較為低端的場合，作為本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)非常合適。所使用的編譯器為Keil uVersion2，是C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，可生成16位hex文件，將其下載到單片機(jī)中，單片機(jī)就可以正常工作了，編輯程序時必須在英文狀態(tài)下進(jìn)行編寫否則會出現(xiàn)不可預(yù)料的錯誤，它對于中文格式不是很兼容。

本次試驗(yàn)采用C語言為此次編程語言，在接收與發(fā)送程序上，在串行口控制寄存器SCON有兩個與通訊相關(guān)的標(biāo)志位，分別為接收標(biāo)志位RI與發(fā)送標(biāo)志位TI，用中斷方式觸發(fā)接收或發(fā)送程序，使用一個字符型變量Statue來區(qū)分單片機(jī)進(jìn)行異步串行口通訊時的發(fā)送或接收狀態(tài)，使單片機(jī)處于半雙工工作狀態(tài)，使單片機(jī)的發(fā)送與接收不互相干涉。波特率的設(shè)置也可以通過設(shè)置定時器的工作方式來設(shè)定，本次為T0定時器八位自動重裝。

3.2.1 控制策略

對于聲效發(fā)生控制系統(tǒng)的控制策略可以用軟件編程來實(shí)現(xiàn)，以車速，檔位，汽車轉(zhuǎn)向方向等作為輸入信號，以發(fā)聲模塊發(fā)出的聲音作為輸出信號，以車速為例，其他因素暫不考慮，如圖3所示設(shè)定汽車起動后立即發(fā)出聲音，在汽車行駛過程中車速在10km/h至30km/h的速度時在車速上升時發(fā)出聲音，下降時并不發(fā)出聲音并在汽車行駛過程中設(shè)定閾值10km/h，若車速小于10km/h，將發(fā)出聲音，很可能汽車此時處于減速轉(zhuǎn)向或減速停車狀態(tài)，這時候很有必要提醒行人注意汽車的行駛狀態(tài)保護(hù)行人的人身安全。

4 控制系統(tǒng)電路原理圖

確定好硬件的選型之后，就可以用Protues軟件來繪制電路原理圖如圖4圖5，主節(jié)點(diǎn)包含的電子元件主要有主控制器AT89S51、LIN總線收發(fā)器TJA1020、電壓調(diào)節(jié)器MAX5024、CAN控制器SJA1000和CAN總線收發(fā)器TJA1050；從節(jié)點(diǎn)用到的電子元件主要有主控制器AT89S51、LIN總線收發(fā)器TJA1020、電壓調(diào)節(jié)器MAX5024。與主節(jié)點(diǎn)相比較從節(jié)點(diǎn)沒有CAN控制器SJA1000和CAN總線收發(fā)器TJA1050，其他元件的連接方式與主節(jié)點(diǎn)基本相同。

5 結(jié)論

根據(jù)車輛路試試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果，證明基于LIN總線的多點(diǎn)式控制策略設(shè)計(jì)方案，可以很好的起到提醒行人的作用。電動汽車聲效美學(xué)設(shè)計(jì)“有聲”勝“無聲”，電動車音效設(shè)計(jì)是未來電動汽車的一大設(shè)計(jì)趨勢，這不僅有助于汽車安全且兼顧美感。并且很好的解決了人-車-路的問題，是一個值得深入研究的問題。

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