一种CAN总线车身开关集成控制系统的制作方法

本实用新型隶属于车身电子控制技术领域。该CAN总线车身开关集成控制系统主要由开关按键采样模块、MCU控制器、电源转换模块、CAN总线收发模块、状态指示模块、电源电压检测模块组成，通过CAN总线传输数据的方式集成车身多个小开关控制电路，优化车身内饰布局，提高车身小开关功能的安全性。

技术背景

随着国民经济的发展，人们的生活水平不断提高，以及科学技术的不断进步。家庭使用小汽车的价格越来越低，整车的成本控制要求越来越严格。人们更希望购买到价格便宜，功能安全、舒适的小汽车。车身小开关是汽车内饰控制平台中主要的控制单元，是车身控制系统的重要组成部分。因此如何的控制车身小开关的成本，优化整车小开关的布局成为各个汽车主机厂必须要考虑的首要问题。

目前，车身小开关主要是通过硬线的方式进行功能输出。其中硬线输出方式有两种，一是通过线束直接提供车身控制模块(如BCM)地信号或电源信号，由车身控制模块内部的MCU进行采样判断。另外一种是通过阻值的输出方式提供车身控制模块(如BCM)进行A/D采样。无论采用那种方式输出，都避免不了花费大量的时间考虑小开关的布局以及同整车结构面的配合。另外多个硬线输出的小开关带来了车身内部大量的连接线束，增加了线束成本以及线束布局的成本。过多的连接线束也给开关的控制功能带来了隐患。车身开关很容易因为线束搭接不良或者线束老化失去功能或者功能不良。另外大量的硬线输出式的开关也增加了车身控制模块(如BCM)的设计成本。车身控制模块必须要提供多个数据检测I/O口才能满足功能需求，不利于整车成本的控制。

因此，利用CAN总线技术集成车身小开关的控制功能，得到了应用和发展。CAN总线技术可以将多个小开关的按键信号以及工作指示灯信号通过开关内部的核心MCU控制器进行编码输出，同时车身控制模块(如BCM)接收到编码以后执行相关单元的操作，发送应答数据给开关内部核心MCU控制器，点亮工作指示。利用CAN总线技术只需要使用两根数据总线即可实现硬线输出方式的十几根甚至是几十根线束的功能。能够有效提高整车的安全性、舒适性，大幅度降低了整车关于小开关控制部分的成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是客服目前大多数车身小开关通过硬线输出的缺点。提供一种CAN总线车身开关集成控制系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种CAN总线车身开关集成控制系统，其特征是：包括开关按键模块、开关输出模块、MCU控制器、电源转换模块、CAN总线收发模块、状态指示模块、电源电压检测模块；

所述CAN总线车身开关集成控制系统的连接关系为：开关按键模块的输出连接到MCU控制器的控制信号输入端；状态指示模块的输入连接MCU控制器的状态信号输出端；CAN总线收发模块的输入端连接到整车的CAN总线网络，其输出端连接到MCU控制器的数据接收和发送端口；状态指示模块的输入端连接到MCU控制器的第一输出端口；电源电压检测模块的输出端连接到MCU控制器的A/D采样端口；MCU控制器的第二输出端口连接到开关输出模块的控制信号输入端；电源转换模块的输入连接到整车的电源端，其输出连接到上述所有模块的电源电压输入端。

所述的电源转换模块，其特征是：包括瞬态抑制二极管DZ1、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D1、晶体管Q1、电容C5、第一电解电容EC1、三端稳压芯片U1、第二电解电容EC2、电容C6、电容C7、晶体管Q2、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C8；

所述电源转换模块的连接关系为：所述瞬态抑制二极管DZ1同所述电容C2、电容C3、电容C4并联在电源电压和地之间；所述二极管D1的阳极连接电源电压，阴极连接晶体管Q1的发射极；所述晶体管Q1的集电极连接到三端稳压芯片U1的输入端，所述晶体管Q1的集电极还连接到所述电容C5和第一电解电容EC1的正端；所述电容C5和第一电解电容EC1的负端接地；

所述三端稳压芯片U1的输出端连接到所述第二电解电容EC2、电容C6、电容C7的正端；所述三端稳压芯片U1的接地端、第二电解电容EC2、电容C6、电容C7的负端接地；

所述晶体管Q1的基极同所述晶体管Q2的集电极相连，所述晶体管Q2的发射极接地；所述晶体管Q2的基极连接到二极管D3和二极管D2的阴极；所述二极管D3的阳极连接到所述二极管D4的阳极以及所述电阻R5的正端；所述二极管D3的阳极还连接到所述电容C8、电阻R3、电阻R4的正端；所述二极管D4的阴极接电源转换电路的输出端；所述电阻R5、电容C8的负端接地；所述电阻R4的负端连接输入电源电压；所述电阻R3的负端连接到MCU控制器的第一电源电压输入端；所述二极管D2的阳极连接到所述电阻R6的正端，所述电阻R6的负端连接到核心MCU控制器的第二电源电压输入端。

所述的CAN总线收发模块，其特征是：包括电阻R7、电阻R8、电容C9、CAN总线收发芯片、精密电感L1、电容C10、电容C11、静电防护二极管D5、静电防护二极管D6、电阻R9、电阻R10、电容C21；

所述CAN总线收发模块的连接关系为：所述电阻R7的正端连接MCU控制器的数据发送端口，所述电阻R7的负端连接所述CAN总线收发芯片的TXD引脚；所述电容C9的负端接地，正端连接CAN总线收发芯片的电源电压输入 端；所述电阻R8的负端连接所述CAN总线收发芯片的RXD引脚，所述电阻R8的正端连接MCU控制器的数据接收端口；

所述精密电感L1的一脚连接CAN总线收发芯片的CANH引脚，二脚连接CAN总线收发芯片的CANL引脚，所述精密电感的三脚连接到电容C10正端和系统输出端的CAN_H引脚，四脚连接到电容C11的正端和系统输出的CAN_L引脚；所述电容C10和C11的负端均接地；

所述静电防护二极管D5的正端连接系统输出的CAN_L引脚，负端接地；所述静电防护二极管D6的正端连接系统输出的CAN_H引脚，负端接地；所述电阻R9的正端连接系统的输出端CAN_H引脚，负端连接CAN总线收发芯片的第五引脚以、电容C21的正端和电阻R10的负端；所述电阻R10的正端连接系统的输出端CAN_L引脚，所述电容C21的负端接地。

所述的状态指示模块，其特征是：包括警报灯工作LED指示灯、前除霜工作LED指示灯，所有工作指示灯的驱动端都连接到MCU控制器的状态信号输出端。

本实用新型的优点是：结构简单，能够大量缩减车身使用的线束，优化车身内饰的布局，并且成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型一种CAN总线车身开关集成控制系统的框图；

图2为本实用新型电源转换电路的原理图；

图3为本实用新型CAN总线收发模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型进行进一步详细的说明。

参见图1所示，一种CAN总线车身开关集成控制系统，其特征是包括：开关按键模块、开关输出模块、MCU控制器、电源转换模块、CAN总线收发模块、状态指示模块、电源电压检测模块；

所述CAN总线车身开关集成控制系统的连接关系为：开关按键模块的输出连接到MCU控制器的控制信号输入端；状态指示模块的输入连接MCU控制器的状态信号输出端；CAN总线收发模块的输入端连接到整车的CAN总线网络，其输出端连接到MCU控制器的数据接收和发送端口；状态指示模块的输入端连接到MCU控制器的第一输出端口；电源电压检测模块的输入端为所述集成控制系统的供电电压，其输出端连接到MCU控制器的A/D采样端口；MCU控制器的第二输出端口连接到开关输出模块的控制信号输入端；电源转换模块的输入连接到整车的电源端，其输出连接到上述所有模块的电源电压输入端。

图2所示为本实用新型的电源转换模块的电路原理图，包含瞬态抑制二极管DZ1、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D1、晶体管Q1、电容C5、第一 电解电容EC1、三端稳压芯片U1、第二电解电容EC2、电容C6、电容C7、晶体管Q2、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C8。

图2所示电路的连接关系为：所述瞬态抑制二极管DZ1同所述电容C2、电容C3、电容C4并联在电源电压和地之间，对电源电压进行滤波以及防止电源浪涌电压的发生；所述二极管D1的阳极连接电源电压，防止用户在使用过程中因失误反接了输入电源，阴极连接晶体管Q1的发射极；所述晶体管Q1的集电极连接到三端稳压芯片U1的输入端；所述晶体管Q1的集电极还连接到所述电容C5和第一电解电容EC1的正端，所述晶体管Q1通过晶体管Q2受到核心MCU控制器的驱动和关闭，从而保证在ACC电源掉电的情况下，对CAN数据的传输进行存储和记忆；所述电容C5和第一电解电容EC1的负端接地；

所述三端稳压芯片U1的作用是将车身提供的12V电源转换为CAN总线车身开关集成控制系统所使用的5V电源，所述三端稳压芯片U1的输出端连接到所述第二电解电容EC2、电容C6、电容C7的正端；所述三端稳压芯片U1的接地端、第二电解电容EC2、电容C6、电容C7的负端接地；

所述晶体管Q1的基极同所述晶体管Q2的集电极相连，所述晶体管Q2的发射极接地；所述晶体管Q2的基极连接到二极管D3和二极管D2的阴极；所述二极管D3的阳极连接到所述二极管D4的阳极以及所述电阻R5的正端；所述二极管D3的阳极还连接到所述电容C8、电阻R3、电阻R4的正端；所述二极管D4的阴极接电源转换电路的输出端；所述电阻R5、电容C8的负端接地；所述电阻R4的负端连接输入电源电压ACC；所述电阻R3的负端连接到MCU控制器的第一电源电压输入端；所述二极管D2的阳极连接到所述电阻R6的正端，所述电阻R6的负端连接到核心MCU控制器的第二电源电压输入端。

所述CAN总线收发模块电路如图3所示，包含电阻R7、电阻R8、电容C9、CAN总线收发芯片U2、精密电感L1、电容C10、电容C11、静电防护二极管D5、静电防护二极管D6、电阻R9、电阻R10、电容C21。

图3所示CAN总线收发模块的连接关系为：所述电阻R7的正端连接MCU控制器的数据发送端口，所述电阻R7的负端连接所述CAN总线收发芯片的TXD引脚；所述电容C9的负端接地，正端连接CAN总线收发芯片的电源电压输入端；所述电阻R8的负端连接所述CAN总线收发芯片的RXD引脚，所述电阻R8的正端连接MCU控制器的数据接收端口；所述精密电感L1的一脚连接CAN总线收发芯片的CANH引脚，二脚连接CAN总线收发芯片的CANL引脚，所述精密电感的三脚连接到电容C10正端和系统输出端的CAN_H引脚，四脚连接到电容C11的正端和系统输出的CAN_L引脚；所述电容C10和C11的负端均接地；所述静电防护二极管D5的正端连接系统输出的CAN_L引脚，负端接地；所述静电防护二极管D6的正端连接系统输出的CAN_H引脚，负端接地；所述电阻R9的正端连接系统的输出端CAN_H引脚，负端连接CAN总线收发芯片的第五引脚以、电容C21的正端和电阻R10的负端；所述电阻R10的正端 连接系统的输出端CAN_L引脚，所述电容C21的负端接地。

所述状态指示模块包括多路LED指示灯，分别为警报灯工作指示灯、前除霜工作指示灯等按键信号的工作指示灯，所有工作指示灯的驱动端都连接到MCU控制器的状态信号输出端。

进一步地，本实用新型还包括电源电压检测模块。利用核心MCU控制器检测电源电压的变化情况，防止电源电压过低或者过高。当电源电压超过系统设定的范围，CAN总线车身开关集成控制系统将会进行休眠，存储和记录CAN总线数据的状态，直到电源电压回复正常。