新型倒车镜控制系统设计研究

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了新型倒车镜控制系统设计研究范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：根据倒车镜特点，对一种新型倒车镜控制系统的软、硬件进行了设计，以LIN通信为桥梁，通过主机和从机的串行通信实现系统控制，完成倒车镜的各种动作，并通过实验验证了该控制方式的优越性和正确性，对于今后新型倒车镜控制器的设计具有良好的借鉴意义。

关键词：微处理器；LIN通信；倒车镜；SPI通信

引言

本文设计了一种新型倒车镜控制系统，该系统主要包括主机和从机两个部分。主机是指倒车镜控制器，从机是指车门周边控制器，两者通过LIN通信。其中，主机功能主要有控制镜面折叠、展开，控制倒车镜镜面调节（包括垂直和水平两种状态）；通过与记忆系统（IMS）联动存储倒车镜的位置数据。另外，倒车时为了确保后方视野清晰，主机还有如下功能：（1）倒车镜自动除雾、除霜加热功能。（2）照明和控制方向灯。（3）从主机接收LIN通信数据（输出命令）后，形成倒车镜综合控制器的输出信号。新一代倒车镜综合控制器的动作电压具有如下特点：（1）新一代倒车镜综合控制器的动作电压在9V以下，但在LIN通信输入的低电压条件下控制器也可运行。（2）新一代倒车镜综合控制器感应到7V以下或18V以上的电压时，LIN通信可能失败。（3）新一代倒车镜综合控制器感应到9V以下或16V以上电压时，禁止故障检测。（4）为了防止在调节阀附近锁紧，磁滞电压设定为0.4V，蜂鸣时间设定为2min。为了使新一代倒车镜控制器耗电量最小，控制器可进入低电量模式，状态自动更改为“睡眠模式”。

1新型倒车镜工作原理

新型倒车镜主要有几种工作模式，即系统初始化模式、正常模式、休眠模式以及断电模式等，其工作流程为：系统初始化模式确定电池是供电状态还是断电状态，关闭所有端口输出，然后结束初始化，进入正常模式。当正常模式接收到休眠请求命令（LIN通信地址为0×3C）就进入休眠模式。在休眠模式下接收到SPI指令“关闭电源”后进入断电模式，当检测到LIN总线唤醒信号后进入正常模式。新型倒车镜控制器各有左右两个倒车镜控制器，使用总控制器的MCU下拉电阻来确定控制哪个倒车镜控制器工作，判断左右倒车镜控制器是否工作的方法是在新一代倒车镜控制器对应的端口，在其系统初始化阶段通过读取相应的端口电平高低来判断。（1）左倒车镜控制器工作：MCU外部下拉电阻接通。（2）右倒车镜控制器工作：MCU内部下拉电阻接通。

2新型倒车镜内部结构及外围电路

新型倒车镜控制系统的从机主要由微处理器和驱动接口及诊断模块组成，主机与从机之间通过SPI通信，当从机通过LIN总线接收到指令后，根据主机指令控制从机。保护系统采用欠压和过流保护以及传感器检测电路。倒车镜控制系统结构如图1所示。

2.1SPI通信

SPI通信是指微处理器和驱动接口及诊断模块的通信，采用四线制全双工模式。微处理器发送数据包，包括PWM占空比等信息，驱动接口接受数据包。根据数据包的信息执行各项动作，包括电机启动、调速、反转以及停止等。内部调节器根据这些指令控制步进电机等。

2.2A/D转换电路和传感器电路设计

A/D转换电路主要用于欠压和过流保护，检测电池电压情况，如果电压过低，就进入断电模式。传感器分为倒车镜水平传感器和垂直传感器，用来检测倒车镜的物理状态，通过整流、滤波和放大后转变为电压信号，由A/D转换电路送入微处理器，进行闭环控制。

3系统软件设计

3.1系统流程设计

控制系统主要由初始化程序、发送程序、A/D转换程序、SPI通信程序以及闭环控制程序组成。其总体流程图如图2所示。从图2可以看出，在系统初始化后就进入正常模式，对于休眠或断电模式，是根据主机指令或者电池电压检测判断决定。在正常模式下，主机发送指令到从机，控制倒车镜动作，从机控制流程图如图3所示。从图3可以看出，从机是根据主机指令进行控制的，根据主机发送的数据包，控制步进电机，使得倒车镜进行一系列动作。

3.2闭环控制程序

当从机接收指令后，根据传感器检测到的倒车镜实际状态，经过PID运算后控制步进电机，闭环控制程序流程图如图4所示。步进电机运行包括调速、启动和停止等功能，调速是通过改变PWM占空比实现的。3.3SPI通信程序和A/D转换程序本设计采用寄存器进行SPI总线通信，首先必须把端口初始化，包括启用SPI模式、8位数据传输、四线制SPI工作方式以及波特率设定等内容。A/D转换程序主要有两方面：一是检测电池电压，如果电压过低，经过微处理发出断电指令；二是把传感器检测的倒车镜状态信息转换为电压信号，微处理器根据倒车镜实际状态进行调整。

4实验验证

为了验证以上系统硬件及软件设计的实用性，进行了相关实验。在实验过程中，倒车镜可以根据倒车状态自动调节倒车镜角度，以最佳角度反映车后的物体，当与车后物体相距较近时，蜂鸣器和照明自动响应。停车时，倒车镜可自动折叠。以上结果验证了系统设计的正确性。

5结语

本文针对一种新型倒车镜控制系统，分析了该倒车镜控制系统中主机和从机的软硬件设计要点，并通过实验验证了该系统设计方案的正确性。

［参考文献］

[1]张文建，任雯，何政军.基于UG的汽车倒车镜的逆向设计[J].现代技术与装备，2013（3）：11-13.

[2]凌诗韵，刘宏，汤美琪.能够增强汽车倒车安全性的设计方案[J].山东工业技术，2015（5）：59.

[3]黄刚.汽车电动后视镜工作及检修[J].时代农机，2019（4）：29-31.

[4]齐益强，张力，游秋蓉.基于单片机控制AUTO多功能汽车后视镜设计[J].交通科技与经济，2016，18（6）：52-56.

[5]孟艳，何勇，吴春建.汽车外后视镜智能控制系统[J].轻型汽车技术，2013（5）：35-38.

[6]陶志文，李斌.一种基于无线CCD的汽车倒车辅助系统[J].微计算机信息，2009，25（8）：288-289.

[7]叶圣伟，胡燕娇.基于SOPC的汽车电子后视镜系统的研究与设计[J].汽车实用技术，2017（10）：75-77.

[8]王亮，庄琼倩，陆圣君，等.后视镜新技术探讨[J].汽车实用技术，2018（23）：87-90.

[9]陈中，陈冲.基于MSP430单片机的控制系统设计[M].北京：清华大学出版社，2017.

作者：李先锋 张力凡 陈中 单位：盐城工学院